У нас уже 176407 рефератов, курсовых и дипломных работ
Заказать диплом, курсовую, диссертацию


Быстрый переход к готовым работам

Мнение посетителей:

Понравилось
Не понравилось





Книга жалоб
и предложений

 





Название Роль антиоксидантной энзиматической системы в адаптации растений к условиям аноксии и постаноксической аэрации
Количество страниц 113
ВУЗ МГИУ
Год сдачи 2010
Бесплатно Скачать 23230.doc 
Содержание Содержание
СОДЕРЖАНИЕ... 2

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ... 5

1. ВВЕДЕНИЕ... 6

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ... 12

2.1.Устойчивость растений к недостатку или отсутствию

кислорода... 12

2.1.1.Морфолого-анатомические приспособления к корневой

гипоксии... 13

2.1.2.Метаболические приспособления к гипо- и аноксии... 14

2.2. Активные формы кислорода... 15

2.2.1.Особенности активных форм кислорода и пути их

образования... 15

2.2.2. Биологическое значение активных форм кислорода... 19

2.2.3.Активные формы кислорода в условиях аноксии и

постаноксической аэрации... 22

2.3.Механизмы защиты от активных форм кислорода у

растений... 24

2.3.1.Способы снижения образования активных форм

кислорода... 24

2.3.2.Системы антиоксидантной защиты... 25

2.3.2.1.Неферментативная антиоксидантная система... 25

2.3.2.2.Роль антиоксидантов при аноксии и

постаноксической аэрации... 28

2.3.3.Ферментативная антиоксидантная система... 30

2.3.3.1.Супероксиддисмутаза... 30

2.3.3.2.Каталаза... 31

2.3.3.3.Пероксидазы: структура, локализация, функции... 32

2.3.3.4.Роль пероксидаз в стрессовых реакциях... 46

2

2.3.3.5.Антиоксидантные ферментные системы при кислородной недостаточности и окислительном стрессе... 49

3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ... 52

3.1.Растительный материал... 52

3.2.Определение продукции супероксидного анион-радикала... 53 З.З.Определение продукции пероксида водорода... 54

3.4. Получение гваяколпероксидазы и каталазы клеточной стенки... 55

3.5.Экстракция цитоплазматической гваяколпероксидазы и

каталазы... 56

З.б.Определение активности каталазы... 56

3.7. Экстракция и определение активности аскорбат-пероксидазы... 57

3.8. Экстракция и определение активности глутатион-пероксидазы... 60

3.9.Определение активности гваяколпероксидазы... 62

3.10.Определение изоферментного состава пероксидаз... 63

4. РЕЗУЛЬТАТЫ... 64

4.1.Влияние аноксии и последующей реаэрации на содержание

супероксидного анион-радикала в тканях растений... 64

4.2.Влияние аноксии и последующей аэрации на содержание

пероксида водорода в тканях растений... 64

4.3.Влияние аноксии и последующей аэрации на активность

каталазы в клеточной стенке и цитоплазме растений... 68

4.4.Влияние аноксии и последующей аэрации на активность

аскорбатпероксидазы в тканях растений... 72

4.5. Влияние аноксии и постаноксической аэрации на активность глутатионпероксидазы в тканях растений... 74

4.6.Влияние анаэробиоза и постаноксической аэрации на активность гваяколпероксидазы в клеточной стенке и цитоплазме

з

растений... 76

4.7.Действие ингибиторов на активность каталазы и различных

пероксидаз... 80

4.8. Влияние аноксии и постаноксической аэрации на

изоферментныи состав гваякол пероксидаз... 90

5. ОБСУЖДЕНИЕ... 96

6. ВЫВОДЫ... 111

7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 113

Введение



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

АФК активные формы кислорода

НАДН никотинамидадениндинуклеотид

НАДФН никотинамидадениндинуклеотидфосфат

ПОЛ перекисное окисление липидов

ПФП пентозофосфатный путь

СОД супероксиддисмутаза

ЭТЦ электрон-транспортная цепь

1. ВВЕДЕНИЕ.

Живые организмы постоянно испытывают на себе влияние различных факторов окружающей среды. Растения, в силу своего прикрепленного образа жизни, особенно подвержены этим воздействиям. Одним из широко распространенных неблагоприятных факторов является кислородная недостаточность, которая наблюдается при затоплении растений, образовании ледяной корки на поверхности почвы при выращивании озимых злаков, создании асфальтовых покрытий в городах и т.д. С гипоксическим или аноксическим воздействиями тесно связано влияние еще одного неблагоприятного фактора - окислительного стресса, который возникает сразу после действия кислородной недостаточности, когда растения вновь оказываются в условиях нормальной аэрации. В природе окислительный стресс - прямое следствие гипоксии и аноксии, поэтому устойчивые к кислородной недостаточности растения, по-видимому, должны обладать устойчивостью и к этому воздействию.

Постоянное или временное переувлажнение характерно для многих регионов Земли, и в том числе для Северо-Запада России. Подобные условия способствуют возникновению кислородной недостаточности, при этом ограничивается жизнедеятельность представителей дикой флоры и создаются трудности для возделывания сельскохозяйственных культур. Поэтому изучение путей адаптации растений к кислородной недостаточности и последующей реаэрации представляет большой интерес и имеет значительную практическую ценность.

У большинства растений отсутствие кислорода вызывает остановку роста, что характерно, например, для пшеницы. Тем не менее, существуют растения, способные произрастать не только в

обедненной кислородом среде, но даже при его полном отсутствии. В первую очередь это гидро- и гигрофитные виды. Многочисленные исследования, направленные на изучение этого феномена, показали, что подобные растения обладают рядом морфолого-анатомических и физиолого-биохимических приспособлений, затрагивающих главным образом дыхательный метаболизм и энергетику клетки (Чиркова, 1988). К адаптивным реакциям этих растений относится синтез аноксических стрессовых белков и перестройки в структуре и функциях мембранных компонентов (Чиркова, 1988). У устойчивых к гипоксии растений может происходить удлинение побегов, в то время как рост корней обычно тормозится. Так, например, при постоянно сменяющихся условиях гипоксии и реаэрации растет рис (Drew, 1997).

В литературе известно большое количество работ, посвященных проблеме окислительного стресса у животных объектов. Это связано с тем, что активные формы кислорода (АФК) в клетках животных участвуют в таких процессах как фагоцитоз, бактерицидные эффекты, различные виды патогенеза при ишемической болезни сердца, лучевом поражении, катаракте, воспалительных процессах и многих других болезнях. Известно, что АФК, образующиеся в период реоксигенации, принимают участие в механизмах программируемой смерти клетки у животных, растений и микроорганизмов (Levine et al.,1996). У растений же этой проблеме до недавнего времени уделялось недостаточное внимание, хотя роль АФК в их мембранных структурах очень велика (Мерзляк, 1989). Влияние реоксигенации на клетки растений после выдерживания их в условиях гипо- и аноксии рассмотрено лишь в нескольких работах (Monk et al., 1987; Van Toai et al.,1991, Biemeltetal., 1998).

Первым шагом в образовании АФК является генерация супероксид-аниона О2*~, который представляет собой начальный компонент окислительного каскада. Образующийся супероксид, при

помощи супероксиддисмутазы переводится в пероксид водорода (Н2О2), который в настоящее время рассматривается и как компонент сигнальной трансдукции. Однако, вместе с тем, это соединение запускает перекисное окисление липидов, нарушает стабильность мембран, т.е., оказывает повреждающее воздействие на клетку.

Клетки растений располагают многоуровневой системой защиты от повреждающего действия АФК. К ней относятся ферментные системы, предотвращающие образование супероксид-аниона, а также антиоксидантные системы, убирающие продукты одноэлектронного восстановления кислорода. К этой группе помимо супероксиддисмутазы относят каталазу, а также различные виды пероксидаз, среди которых выделяют аскорбат-, глутатион- и гваяколпероксидазы. Гваяколпероксидаза связана с фенольным обменом в клетках растений и способствует функционированию таких процессов как, например, лигнификация клеточной стенки. Аскорбат- и глутатион перо ксидазы входят в состав антиоксидантных систем клеток и играют важную роль в разрушении Н2О2. Таким образом, растительные пероксидазы входят в антиоксидантную систему растений, и, кроме того, гваяколпероксидазы связаны с ростовыми процессами. Исследование антиоксидантных систем при переходе растений от гипо- или аноксии к нормальной аэрации проводились в немногих работах (Чиркова, 1988; Blokhina et al., 2001; Biemelt et al., 1998 и некоторых другие).

Итак, взаимодействие аноксии и окислительного стресса, а также особенности функционирования комплекса защитных

антиоксидантных систем у растений, различающихся по устойчивости к недостатку кислорода, остаются почти не исследованными. Поэтому, целью настоящей работы явилось изучение влияния анаэробиоза и последующей реаэрации на продукцию некоторых АФК (супероксид-аниона и пероксида водорода), а также на активность как

8

цитоплазматических, так и связанных с клеточной стенкой ряда пероксидаз и каталазы, участвующих в разрушении различных пероксидов в проростках пшеницы и риса.

В соответствии с указанной целью были поставлены следующие задачи:

1. Определить продукцию супероксидного анион-радикала и пероксида водорода побегами и корнями проростков пшеницы и риса при аноксии и последующей аэрации.

2. Изучить действие аноксии и последующей аэрации на активность каталазы и гваяколпероксидазы в клеточных стенках и цитозоле растений пшеницы и риса.

3. Выяснить влияние анаэробиоза и последующей аэрации на активность аскорбат- и глутатионпероксидаз в проростках пшеницы и риса .

4. С помощью ингибиторов транскрипции, трансляции и везикулярного транспорта изучить возможный вклад этих процессов в изменение активности анализируемых ферментов в условиях аноксии и реаэрации у проростков пшеницы и риса.

5. Определить влияние аноксического и окислительного стресса на изоферментный состав гваяколпероксидаз опытных растений.

6. Сопоставить активность различных форм каталазы и пероксидаз с возможностью детоксикации пероксида водорода и участием в работе антиоксидантной системы.

Научная новизна.

Впервые проанализирована продукция основных АФК (супероксидного анион-радикала и пероксида водорода) у растений, различающихся по устойчивости, в условиях анаэробиоза и

последующей аэрации. Рассмотрен комплекс цитоплазматических и апопластных форм антиоксидантных ферментов в условиях аноксии и реаэрации у растений, контрастных по уровню приспособления к недостатку кислорода. Проведено сопоставление продукции АФК и эффективности работы антиоксидантной энзиматической системы у растений, различающихся по устойчивости. Использование ингибиторного анализа и электрофоретического разделения пероксидаз позволило предположить о связи активации антиоксидантных ферментов с синтезом de novo ряда их изозимов. Полученные данные позволяют заключить, что растение, устойчивое к дефициту кислорода благодаря эффективно работающей антиоксидантной системе, способно лучше противостоять и окислительному стрессу при выходе растения из анаэробной среды в условия аэрации.

Практическая значимость.

Изучение адаптационных механизмов к кислородной недостаточности и окислительному стрессу необходимо для разработки способов выращивания растений на затопляемых почвах, приёмов защиты от повреждения или повышения устойчивости растений, введения в культуру приспособленных к недостатку кислорода растений. Более глубокое представление о механизмах адаптации важно для создания тестовых систем для селекционного отбора устойчивых к затоплению видов и сортов растений, для программирования урожая различающихся по устойчивости к кислородному дефициту растений. Полученные результаты могут быть также использованы как в лекционных курсах, так и практикумах по экологической физиологии растений.

ю

Положения, выносимые на защиту.

• Меньшая интенсивность продукции АФК у растений, контрастных по устойчивости к кислородной недостаточности, в условиях аноксии и постаноксической аэрации находится в прямой зависимости от эффективности работы антиоксидантной системы.

• Отсутствие накопления АФК у устойчивого к гипоксии растения связано с активацией апопластных форм антиоксидантных ферментов, обеспечивающих детоксикацию АФК вне клетки, препятствуя тем самым их проникновению в цитоплазму.

• Растение, устойчивое к кислородной недостаточности обладает способностью противостоять и окислительному стрессу, возникающему при выходе растения из анаэробной среды в условия аэрации.
Список литературы
Цена, в рублях:

(при оплате в другой валюте, пересчет по курсу центрального банка на день оплаты)		 1425
Скачать бесплатно 23230.doc 





Найти готовую работу


ЗАКАЗАТЬ

Обратная связь:


Связаться

Доставка любой диссертации из России и Украины

Вход для партнеров

Регистрация

Восстановить доступ

Материал для курсовых и дипломных работ


Ссылки:

Выполнение и продажа диссертаций, бесплатный каталог статей и авторефератов

Счетчики:

Besucherzahler
счетчик посещений

© 2006-2022. Все права защищены.
Выполнение уникальных качественных работ - от эссе и реферата до диссертации. Заказ готовых, сдававшихся ранее работ.