Функціонування фотосинтетичного апарату за умов зміненого рівня мембранозв’язаного бікарбонату. Закономірності впливу інгібування карбоангідрази на ультраструктуру мембран хлоропластів. Вплив кислотних дощів на хлоропласти листків гороху та шпинату.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ДЕРЖАВНА УСТАНОВА «ІНСТИТУТ ХАРЧОВОЇ БІОТЕХНОЛОГІЇ ТА ГЕНОМІКИ НАН УКРАЇНИ»В дисертаційній роботі представлено результати досліджень перебудов внутрішньої мембранної системи хлоропластів в залежності від різних рівнів мембранозвязанного бікарбонату під впливом деяких абіотичних стресорів, а саме, органічних (ацетазоламід, етоксизоламід) і неорганічних (іони Cu2 та Zn2 ) інгібіторів карбоангідрази, імітованих кислотних дощів та підвищеної [CO2].. Викладені в роботі результати вказують на структурну роль карбоангідразозалежної рівноваги СО2/HCO3-в динамічних змінах мембранної системи хлоропласту, тилакоїдної карбоангідрази у балансуванні бікарбонатного пулу в хлоропластах, а також бікарбонатного пулу в підтриманні ультраструктури тилакоїдних мембран. В диссертационной работе представлены результаты исследований перестроения внутренней мембранной системы хлоропластов в зависимости от разных уровней мембраносвязанного бикарбоната под воздействием некоторых абиотичных стрессоров, а именно, органических (ацетазоламид, этоксизоламид) и неорганических (ионы Cu2 и Zn2 ) ингибиторов карбоангидразы, имитированных кислотных дождей и повышенной [CO2]. Ингибиторы карбоангидразы снижали способность хлоропластов удерживать бикарбонат в связанном состоянии, что вызвало ультраструктурные и функциональные изменения тилакоидных мембран. Суммируя полученные нами данные о влиянии кислотных дождей на исследуемые растения, можно утверждать, что кислотные дожди вызывают значительные ультраструктурные изменения в хлоропластах растений, особенно гороха, где нарушается конфигурация расположения элементов их внутренней мембранной системы, из которых образуются массивные конгломераты, происходит набухание мембран и расширение люминальных промежутков в гранах.Ключовим механізмом складної системи метаболічних реакцій, які забезпечують енергетичні потреби рослин, є фотосинтез, у результаті якого відбувається перетворення енергії світла в енергію хімічних звязків. Під дією зовнішніх чинників, серед яких виділяється вуглецеве забезпечення, відбувається трансформація фотосинтетичного апарату, в результаті якої може змінюватись енергетичний баланс рослинної клітини. Підтримка бікарбонат-вуглекислотної рівноваги значною мірою залежать від активності карбоангідрази (КА), декілька молекулярних форм якої знайдено в хлоропластах. Адаптація до нових зовнішніх факторів є додатковим навантаженням на енергосистему хлоропласту, оскільки індукція захисних механізмів і біосинтез компонентів, які беруть в цьому участь, вимагають додаткової енергії. Основні положення та результати досліджень, які увійшли до дисертаційної роботи, були представлені на конференції «Біотехнологія ХХІ ст.»-НТУ «КПІ» - Київ - 2012; XX Пущинських читаннях по фотосинтезу та Всеросійській науковій конференції “Разнообразие путей электронного транспорта и углеродного метаболизма при фотосинтезе” - Пущино, РФ - 2012; VII та VIII Міжнародних конференціях молодих учених «Біологія: від молекули до біосфери»-Харків - 2012, 2013; Міжнародній конференції молодих учених «Актуальні проблеми ботаніки та екології» - Щолкіне - 2013; Науково-практичній конференції «Ботанические чтения» - Ишим, РФ - 2013; 2-ій та 3-ій Міжнародних наукових конференціях з морфології рослин «Сучасна Фітоморфологія» - Львів - 2013, 2014; Науковій конференції молодих дослідників «Теоретичні та прикладні аспекти збереження біорізноманіття» - Умань - 2013; Науково-практичній конференції з міжнародною участю «Актуальні питання біології, медицини та фармакології» - Дніпропетровськ - 2013; Міжнародній науково-практичній конференції «Проблемы и перспективы исследований растительного мира» - Ялта - 2014; III Міжнародній науково-практичній конференції «Биоразнообразие и устойчивое развитие» - Симферополь - 2014; Міжнародній конференції молодих учених «Актуальні проблеми ботаніки та екології» - Умань - 2014; Науковій конференції «Біологічні дослідження» - Житомир - 2015; Науковій конференції «Фотосинтез и фотобиотехнология.Після цього фрагменти листків гороху та шпинату фіксували для дослідження ультраструктурних змін в хлоропластах методом трансмісійної електронної мікроскопії. Потім рослини витримували ще 2 доби при температурі 22 °С та освітленості 150 мкмоль квантів/м2•с, після чого зразки листків гороху та шпинату фіксували для дослідження методом трансмісійної електронної мікроскопії. З метою визначення впливу різних рівнів бікарбонату на структуру фотосинтезуючого апарату рослин досліджували хлоропласти листків двох видів рослин (шпинату та гороху), які обробляли інгібіторами карбоангідрази. Аналізуючи ультраструктурні дані щодо впливу специфічних інгібіторів карбоангідразної активності, слід зазначити, що гідрофільний препарат, ацетазоламід, виявився більш ефективним, ніж гідрофобний етоксизоламід, в зміненні параметрів структури гран у обох видів рослин, проте якщо у шпинату різниця порівняно з контролем є незначною, показники гороху демонструють більш суттєву різницю (див. рис.