АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Ключевые слова: Chlamydomonas moewusii, метилртуть, флуоресценция хлорофилла, фотосистема, биотестирование, экология

Сокращения:

ФС 2 – фотосистема 2; РЦ – реакционный центр

Fo, Fm -фоновая и максимальная флуоресценция адаптированных к темноте клеток; Fv/Fm- максимальный квантовый выход ФС 2, где Fv=Fm-Fо;

Fm'- максимальная флуоресценция клеток на свету;

Y (Yield) – эффективный квантовый выход ФС2 на свету, Y = (F_m' – F_t) / F_m', где F_t – интенсивность флуоресценции на свету перед интенсивной вспышкой;

ETR – относительная скорость электронного транспорта при данной интенсивности света ETR = 0,5Y*E, где E -освещенность, мкЕм^-2с^-1;

α – параметр, характеризующий максимальную утилизацию световой энергии в зависимости от освещенности;

NPQ – нефотохимическое тушение флуоресценции, где NPQ=(Fm-Fm')/ Fm'

Введение.

Соли тяжелых металлов занимают особое положение среди загрязнений внешней среды, что связано с их высокой токсичностью, способностью накапливаться в организмах и передаваться по трофической цепи (Дмитриева и др., 2002]. Тяжёлые металлы, попадая в водоемы, оказывают токсическое действие на фитопланктон [Мур, Раммамурт, 1990;), который является первичным звеном в системе пищевых связей водных организмов и определяет состояние водной экосистемы в целом. Одними из наиболее опасными для окружающей среды являются соединения ртути (Bertrand, Poirier, 2005). Особенно опасны органические соединения ртути, в частности метилртуть, которая образуется в результате меркурирования органических соединений и является чрезвычайно токсичным веществом [Janeau. et al., 2001; Lu et al., 2000;. ]. Среди метаболических процессов внутри растительной клетки одним из чувствительных к действию тяжелых металлов является фотосинтез. Известно, что соединения ртути ингибируют световые реакции фотосинтеза [Антал и др.,2003, Graevskaya et al., 2003, Janeau. et al., 2001]. Основной механизм действия этих соединений - ингибирование мембранных процессов в результате взаимодействия с SH-содержащими соединениями и дисульфидными группами белков, а также замещение коферментов [Stohs, Bagchi, 1995].

В последнее время в связи с необходимостью организации систем оперативного контроля за качеством природных вод и токсичностью стоков, биотестирование приобретает широкое значение. [Филенко,1988; Жмур, 1997; Дмитриева и др., 2002; Perminova et al., 2001]. Важнейшим оперативные биотестом являются микроводоросли, являющиеся главными продуцентами в водоемах и своеобразными экологическими мишенями для солей тяжелых металлов, часто поступающих в водные экосистемы [Маторин, Венедиктов,1990; Vavilin et al., 1995].

Для слежения за изменениями процессов фотосинтеза у водорослей под действием загрязнений солями тяжелых металлов перспективным является применение методов измерения флуоресценции хлорофилла [Vavilin et al., 1995; Маторин и др.,2007; Brack, Frank,1998; Schreiber 2002]. Основой флуоресцентных методов является то, что хлорофилл, находящийся в фотосинтетических мембранах, служит своего рода природным датчиком состояния клеток водорослей и его фотосинтетического аппарата [Рубин, 2005]. Важнейшими характеристиками первичных световых реакций фотосинтеза являются эффективность фотохимического преобразования энергии в ФС 2 (в дальнейшем - фотохимическая активность ФС 2), а также коэффициенты фотохимического и нефотохимического тушения флуоресценции, которые оценивают методом PAM (pulse-amplitude-modulation) [Schreiber et al., 2004]. В последнее время при работе с листьями и культурами водорослей активно развиваются методы быстрого измерения световых зависимостей (световых кривых) различных параметров флуоресценции, отражающих развитие фотохимического и нефотохимического тушения на свету, что позволяет регистрировать ранние изменения в работе фотосинтетического аппарата при действии факторов среды (White, Critchley, 1999; Serodio et al., 2005; Ralph, Gademann, 2005; Herlory et al., 2007). Известно, что на начальных этапах токсического воздействия или при низкой концентрации токсиканта, величина F_v/F_m может снижаться незначительно, что ограничивает чувствительность метода. В этом случае может быть полезным анализ кинетики световой индукции, характеризующей электронный транспорт внутри ФСII и между ФСII и ФСI [8-10]. Кинетики световой индукции переменной флуоресценции (OJIP), измеренные in vivo в миллисекундном диапазоне при освещении насыщающим светом, характеризуются тремя восходящими фазами: OJ, JI, и IP, и последующей фазой снижения флуоресценции, отражающими в основном кинетику перехода центров ФСII из открытого состояния с окисленным Qa в закрытое состояние с восстановленными акцепторами [11-12].

Измерение индукционных кривых флуоресценции с высоким разрешением занимает всего несколько секунд и проводится на приборах типа PAM и PEA. На приборе М-РЕА2 появилась возможность наряду с регистрацией флуоресценции измерять изменения поглощения Р₇₀₀ (пигмента РЦ ФСI). То есть прибор позволяет одновременно следить за отдельными реакциями ФСI и ФСII [8,13]. Более того, прибор регистрирует индукционные изменения замедленной флуоресценции, которые дают информацию о кинетике электрохимического градиента протонов на фотосинтетической мембране [12].

Преимуществом флуоресцентных методов является их экспрессность и высокая чувствительность, что позволяет быстро диагностировать состояние клеток микроводорослей под действием токсикантов непосредственно в среде их обитания in situ в режиме реального времени [Рубин,2005; Matorin et al., 2004]. Оперативность измерений показателей флуоресценции имеет особое значение для раннего обнаружения появления полютантов в среде.

В настоящей работе с использованием разных флуориметров проведены исследования процессов в ФСI и ФСII и электрохимического градиента протонов на тиллакоидной мембране водоросли C. moewusii в присутствии метилртути в разных концентрациях.. Целью работы было изучение возможности применения анализа разных параметров флуоресценции хлорофилла для оценки состояния фотосинтетического аппарата водорослей при токсическом воздействии метилртути. в низких концентрациях.

Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 477 | Нарушение авторских прав