В N Panov, I N Tribrat, V I Vizhevsky - Hydrometeorological preconditions for distribution of suspended organic matter and mussel larvae in the kerch strait - страница 1

Страницы:
1  2 

В.  N.  PANOV,   I.  N.  TRIBRAT,   V.  I. VIZHEVSKY

HYDROMETEOROLOGICAL PRECONDITIONS FOR DISTRIBUTION OF SUSPENDED ORGANIC MATTER AND MUSSEL LARVAE IN THE KERCH STRAIT

Summary

Distribution of suspended organic matter (SOM) and mussel larvae in the southern part of the Kerch strait depends to a great extent on the peculiarities of water circu­lation. During the Black Sea currents SOM and larvae are concentrated in the central part of the strait, while during the Azov ones in the littoral regions. The first type of currents is formed during stable winds from the southern component, the second type during northern winds.

Northern winds are most favourable for the available scheme of the mussel planta­tions' arrangement from the standpoint of trophic conditions and the gathering of larvae onto a collector, while winds of southern directions for purification of coastal waters from suspensions.

УДК 574:591.1:597(262.5)

И. В. ЭМЕРЕТЛИ

СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ АТФ-АЗНОЙ АКТИВНОСТИ, СОДЕРЖАНИЯ ФОСФОРА НЕОРГАНИЧЕСКОГО И БЕЛКА В МИТОХОНДРИЯХ ТКАНЕЙ СКОРПЕНЫ, СМАРИДЫ

И СТАВРИДЫ

Среди позвоночных животных рыбы выделяются огромным разно­образием условий обитания и адаптаций к этим условиям. В основе адаптивных реакций лежат изменения биохимических процессов, в пер­вую очередь изменения концентраций и активности ферментов. В оте­чественной и зарубежной литературе имеется очень мало публикаций, в которых на рыбах разной экологии на протяжении полного годового цикла прослежена динамика изменений активности ферментов. Настоя­щая работа является продолжением исследований, в которых ранее нами были показаны значительные изменения лактат- и сукцинатдегид-рогеназной активности в тканях черноморских рыб в различные перио­ды годового цикла [8].

Материал и методы. Материалом для исследования служили рыбы разной подвижности: малоподвижная донная скорпена Scorpaena por-cus L., придонная рыба средней подвижности Spicara smaris (Linne) и активная пелагическая ставрида  Trachurus mediterraneus ponticus Aleev. Для анализа использовали половозрелых рыб, выловленных в районе Севастополя в различные периоды годового цикла. Определяли общую АТФ-азную активность митохондрий печени, красных и белых мышц рыб по изменению содержания фосфора неорганического (Фн) вереде инкубации [1, 7]. Митохондриальной АТФ-азе принадлежит центральная роль в процессе окислительного фосфорилирования [3]. Содержание белка определяли биуретовым методом. Активность фер­мента измеряли при 25 °С и выражали в микромолях Фн в 1 мин на 1 мг белка митохондрий, содержание Фн и белка в миллиграмм процентах. Каждая точка на графиках является средней арифметиче­ской из 7—16 определений.

Результаты и обсуждение. Активность митохондриальной АТФ-азы з исследованных тканях в каждый из периодов годового цикла и харак­тер динамики активности фермента в течение года специфичен у каж­дого вида рыб (рис. 1).

АТФ-азная активность в тканях малоподвижной скорпены в течение года практически постоянна, лишь в посленерестовый период (ноябрь) происходят изменения: в белых мышцах активность фермента увеличи­вается вдвое (/?<0,05), а в печени уменьшается в 1,6 раза (р<0,05). Наименьшая АТФ-азная активность на протяжении года установлена

4-3981

49в печени скорпены, наибольшая в белых мышцах (р<;0,05). Крас­ные мышцы по величине актив­ности фермента занимают проме­жуточное положение. Достовер­ные различия в АТФ-азной ак­тивности красных и белых мышц малоподвижной скорпены наблю­дались в посленерестовый период (р<0,05).

АТФ-азная активность в тка­нях подвижной ставриды значи­тельно изменяется в течение го­да: в печени в 5 раз, в крас­ных мышцах в 8. в белыхв 7 раз. Наибольшие величины АТФ -азнои активности в разных тканях ставриды отличаются друг от друга незначительно (печень — 5,5718 мкмоль/мин-мг, красные мышцы — 7,3900, белые — 5,7454 мкмоль/мин-мг, наименьшие величины также близки (1,0376, 0,9295, 0,8570 соответственно). Однако характер динамики АТФ-азной актив­ности на протяжении "годового цикла в тканях ставриды различен: понижение активности фермента в одной ткани сопровождается увели­чением ее в другой. Динамика активности АТФ-азы в красных и белых мышцах ставриды в течение года прямо противоположна. Вероятно, это связано с изменением интенсивности энергетического обмена разных типов мышц в течение года. Возможно, что в этом «переключении» об­мена участвует и печень, так как динамика АТФ-азной активности в печени выражена так же сильно, как и в мышцах.

Характер динамики АТФ-азной активности в митохондриях тканей смариды на протяжении годового цикла одинаков: активность фермен­та максимальна в нерестовый период, минимальна в зимовальный. У смариды, как и у скорпены, наименьшая активность АТФ-азы с не­значительными изменениями величины активности в течение года об­наружена в печени. Величина и характер динамики АТФ-азной актив­ности красных мышц смариды сближают ее со ставридой. По величине активности АТФ-азы белых мышц смарида занимает промежуточное положение.

Данных о сезонной динамике АТФ-азной активности митохондрий рыб в литературе нет, но установлен факт сезонных ритмов фосфорили-рования в митохондриях из мышц и сердца миноги [4], сердца чере­пахи [9].

В зимний период общепринятая температура инкубации (25 °С) наиболее отличается от естественной температуры среды обитания (5— 10 °С) исследованных рыб. Для определения влияния температуры ин­кубации на АТФ-азную активность митохондрий измерение активности фермента в зимний период проводили параллельно при двух темпера­турах (табл. 1). Понижение температуры инкубации на 15 °С вместо ожидаемого уменьшения активности фермента в 2,5 раза в большинстве случаев вызвало только тенденцию к снижению АТФ-азной активности в 1,4—2 раза (р>0,05). В то же время в красных мышцах скорпены и в белых и красных мышцах смариды активность фермента вообще не изменялась. Возможно, это является результатом наличия у рыб ком­пенсаторных механизмов, позволяющих сохранять определенный уро­вень метаболизма в условиях низких температур. В литературе имеются данные, свидетельствующие о способности холоднокровных животных сохранять высокую активность ферментов в условиях низких темпера­тур. При изучении удельной активности АТФ-азы саркоплазм этического ретикулума кролика, лягушки и трески в области температур 0—45 °С установлено, что удельные активности исследованных АТФ-аз при вы-

xii ft'-ПИН xii хінін vi x ш xii У vii юн

Месяцы

Рис. I. Активность АТФ-азы в митохонд­риях тканей скорпены (А), смариды (Б) и ставриды (В). Здесь и на рис. 2, 3:

/ — печень, 2 белые мышцы, 3 красные мышцы

Таблица 1. АТФ-азная активность в митохондриях тканей черноморских рыб в зимовальный период, мкмоль/мин-мг

ГО

о... я

Печень

Белые мышцы

Красные мышцы

Тем и ер ату инкубации митохондр °С

п

М

±т

п

М

±.т

п

М

±т

Скорпена

25    I    9   I   2,1379 I   0,7893 I    9   I   7,0342 I 1,3392 I 7 I 4,0159 I 1,0787

10     |    9  |   1,0934 |   0,3986 |    9   |   4,7574 | 0,9922 | 7 | 4,1745 | 1,1774

Смарида

25     |   111   1,4951   |   0,2075 I    9  I   3,0616 I 0,8092 I 9 I 1,4203 I 0,2616

10     I   11   I   1,0594  I   0,2717 |         |   2,8919 | 0,5740 | 9 | 1,5190 | 0,4182

Ставрида

25 І 13 I 2,7036 I 0,6228 I 10 I 5,7454 I 1,7282 I 12 I 2,6610 I 0,3730 10     і   10  |   1,9618   I   0,6374 \   12   |   3,0003 |   1,1863 |   10   |   1,7829 | 0,2211

соких температурах почти одинаковы, понижение температуры приво­дит к резкому снижению активности фермента кролика, меньше влияет на АТФ-азу лягушки и еще в меньшей степени отражается на активно­сти фермента трески [2]. Исследования скорости окисления НАД-Я гомогенатами сердца миноги и крысы [5] при 2 и 22 °С показали, что повышение температуры на 20 °С увеличивает скорость окисления НАД-Я гомогенатами сердца крысы в 4 раза (Qio = 2), а в гомогенате сердца миноги практически не возрастает (Qi0=l,I) [6]. Установлено [6], что гликогенфосфорилаза соматических мышц черноморских рыб ставриды и камбалы более устойчива к денатурирующим агентам, чем фермент кролика. Некоторые исследователи [2, 5, 6] объясняют по­добные факты особенностями третичной структуры ферментов: белки холоднокровных животных обладают большей конформационной под­вижностью и меньшей структурной жесткостью, чем соответствующие белки теплокровных животных, вследствие большей полиненасыщенно-сти липидного окружения, которое осуществляет, вероятно, компенса­торную адаптацию.

На протяжении годового цикла у исследованных рыб разной по­движности происходит изменение соотношения АТФ-азной активности митохондрий красных и белых мышц (табл. 2). Максимальной вели­чины это соотношение достигает в нерестовый период и возрастает с увеличением естественной подвижности в ряду скорпена — смаридаставрида (0,81 : 1,58:8,62). Таким образом, интенсивность окислитель­ного фосфорилирования в нерестовый период возрастает преимуще­ственно в красных мышцах и тем больше, чем выше естественная по­движность рыб.

Характер динамики содержания Фн в митохондриях печени, крас­ных и белых мышц скорпены, смариды и ставриды на протяжении годового цикла сходен (рис. 2). Максимальное содержание Фн в красных и белых мышцах наблюдается в преднерестовый и нерестовый периоды, в печени в не­рестовый период. Исключе­ние составляет печень скор­пены: повышенное содержа­ние Фн в ее митохондриях установлено в течение пред­нерестового, нерестового и посленерестового периодов. Общим для исследованных тканей скорпены, смариды и ставриды является пони-

Таблица 2. Соотношение АТФ-азной активности митохондрий красных и белых мышц рыб разной подвижности на протяжении года

Периоды годового цикла

Скорпена

Смарида

Ставрида

Зимовальный

0,75

0,31

0,21

Преднерестовый

0,64

0,91

0,21

Нерестовый

0,81

1,58

8,62

Посленерестовый

0,51

0,78

1,27

Зимовальный

0,57

0,46

0,46

_1_I_I_U_і_l і - I__: I ' !

X1H IV-VVIhWJX юн Xll-i іг-v v/hiii x m-i   xih iy-v vii-wi x Xlhl

Месяг-

Рис. 2. Содержание фосфора неорганического в митохондриях тканей скорпены (А), смариды (Б) и ставриды (б)

жение в 2—7 раз содержания Фн в митохондриях тканей в зимоваль­ный период по сравнению с другими периодами годового цикла.

У скорпены на протяжении годового цикла содержание Фн в мито­хондриях печени, а также в большинстве периодов годового цикла в митохондриях красных и белых мышц меньше, чем у смариды и став­риды. У ставриды содержание Фн в митохондриях печени в большин­стве периодов годового цикла больше, чем у смариды. По содержанию Фн в митохондриях красных и белых мышц ставрида и смарида зна­чительно не отличаются (р>0,05).

В течение года у исследованных видов рыб наименьшее содержа­ние Фн с незначительными изменениями в течение года установлено в митохондриях белых мышц (0,7165—2,7033 мг%), наибольшее с силь­но выраженными изменениями в митохондриях печени (1,6624— 33,3954 мг%): красные мышцы занимают промежуточное положение (1,0930—7,3034 мг %).

На протяжении года характер динамики содержания белка в ми­тохондриях тканей рыб неодинаков (рис. 3). Содержание белка в пе­чени скорпены максимально в посленерестовый период, в красных мыш­цах в преднерестовый, в белых в нерестовый период. Наименьшее содержание белка в митохондриях исследованных тканей скорпены приходится на зимний период.

У ставриды содержание белка в печени максимально в посленере­стовый период, в красных мышцах в преднерестовый. Наименьшее содержание белка в печени ставриды установлено в преднерестовый период. В митохондриях белых мышц ставриды нет значительных из­менений содержания белка на протяжении года (р>0,05). Наиболь­шее содержание белка в печени смариды установлено в посленересто­вый период, в красных мышцах в преднерестовый, в белых в зи­мовальный период. Наименьшее количество белка в митохондриях печени смариды содержится в зимовальный и нерестовый периоды, в красных и белых мышцах в нерестовый.

Скорпена характеризуется самым низким содержанием белка в митохондриях печени, красных и белых мышц. Изменение содержания белка в течение года в митохондриях мышц скорпены невелико (в 2— 1,7 раза). Белок в митохондриях тканей ставриды выше, чем у скорпе­ны, и изменяется в красных мышцах в 6,3, в белых в 1,5 раза.


мг%!03

А

6

В X

19,0

 

 

Л

ЦО

 

 

-

15,0

 

j Л

 

13,0

-

;            / \

\

11,0

д

-     д    / \

 

9,0

/ \

/\ / \

■ У   / \

 

/ \

/

\             X X

7,0

/ \

 

: \ /

5,0 ^3,0

"\   / \

- 3\ 2

: * А -/ \

-   2      'V-^3---°

9—---0---Р---<?

- \/

X

"   Л ^

X-1-Sf---їг"=$---X

Х//-І IV-Y YII-W X ХІН   Х1Н IV-V V/1-W X Х!Н   XII-1 IV-Y 411-ші X Xlhl

Месяцы

Рис. 3. Содержание белка в митохондриях тканей скорпены (А), смариды (5)

и ставриды (В)

Смарида по содержанию белка в митохондриях печени и белых мышц занимает промежуточное положение между скорпеной и став­ридой, по содержанию белка в митохондриях красных мышц близка к ставриде. Так же, как и у ставриды, содержание белка в митохонд­риях красных мышц в течение года изменяется в 6,3, в белых только в 1,7 раза.

Содержание белка в митохондриях исследованных тканей рыб уменьшается в ряду печень (4562—21354 мг %) красные мышцы (299—4355 мг%) белые мышцы (121—534 мг%).

Выводы. У скорпены, смариды и ставриды на протяжении полного годового цикла установлены значительные изменения активности АТФ-азы, а также содержания Фн и белка в митохондриях печени, красных и белых мышц. Изученные показатели позволяют выявить механизмы адаптации рыб к различным уровням обмена и изменяющимся усло­виям среды. Установлено, что в тканях подвижных ставриды и смари­ды динамика исследованных показателей в течение года выражена сильнее, чем у малоподвижной скорпены. Показана четкая градация тканей рыб по уровню содержания Фн и белка в митохондриях.

1. Виноградов А. Д., Лейкин Ю. Н., Липская Т. Ю. Биохимия митохондрий. М. : Изд-во Моск. ун-та, 1977. — 63 с.

2. Мурзахметова М. Ритов В. Б., Есырев О. В. Связь между конформационной подвижностью и температурной зависимостью СаАТФ-азы саркоплазматического ретикулума // Биохимия. 1979. — 44. Вып. 12. С. 2161—2168.

3. Рэкер Э. Биоэнергетические механизмы: новые взгляды. М. : Мир, 1979. — 216 с.

4. Савина М. В., Кудрявцева Г. В. Некоторые биоэнергетические характеристики ми­тохондрий сердца и соматической мышцы речной миноги Lampetra fluviatilis // Биохимическая эволюция. Л. : Наука, 1973. С. 74—79.

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

В N Panov, I N Tribrat, V I Vizhevsky - Hydrometeorological preconditions for distribution of suspended organic matter and mussel larvae in the kerch strait