УДК 581.13

К ВОПРОСУ ОБ ИЗМЕНЕНИЯХ ОБМЕННЫХ БЕЛКОВЫХ ПРОЦЕССОВ РАСТЕНИЙ, ПРОИЗРАСТАЮЩИХ В РАЗНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗОНАХ КАРАЧАГАНАКСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

 

Н.К. Череватова

Западно-Казахстанский государственный университет им. М. Утемисова Республика Казахстан, г. Уральск

 

В статье приводятся оригинальные данные по содержанию и динамике свободных α-аминокислот в растительных сообществах, развивающихся в условиях Карачаганакского место­рождения.

The article provides the original data on contents and dynamics of free α-amino acids in plant communities occurred within Karachaganak field.

В условиях разработки Карачаганакского месторождения усилилось антропогенное воздействие на окружающую среду. Загрязнение внешней среды выбросами газоперерабатывающих заводов сказывается на сбалансированности обменных процессов в живых организмах, в частности, в обмене белков растений. Известно, что свободные аминокислоты являются показателем сбалансированности анаболических и катаболических процессов обмена белка. Изменение содержания незаменимых свободных α-аминокислот в растениях разных экологических зон по степени загрязнения (трансект) по периодам вегетации является одним из важнейших показателей нарушения белкового обмена (классификация экологических зон предложена учеными кафедры ботаники им. В.В. Иванова ЗКГУ им. М. Утемисова).

Представлялось интересным рассмотреть динамику содержания свободных α-аминокислот в растительных сообществах разных экологических зон по степени загрязнения (трансект или зон) по периодам вегетации.

Было выявлено, что в чистых зонах в оптимальных условиях в начале вегетации растений, когда синтезируется белок, в частности, в мае, число свободных аминокислот сравнительно большое, так как свободные аминокислоты устремляются в большом количестве к месту синтеза белка - рибосомам. Когда синтез белка прекращается, α-аминокислоты находятся уже в связанном состоянии, образуя белковую молекулу, поэтому число свободных аминокислот уменьшается. При распаде белка вновь увеличивается число свободных аминокислот. Отклонение численности свободных аминокислот в природном цикле по месяцам вегетации в растениях от нормы характеризует неблагополучие окружающей среды (за норму условно принимается динамика содержания свободных α-аминокислот в растениях чистых экологических зон).

Изучалась динамика содержания свободных незаменимых α-аминокислот растительных ассоциаций по качественной и количественной характеристикам следующих техногенных зон (трансект): 1 - чистой зоны, 2 - слабо загрязненной зоны, 3 - средне загрязненной зоны, 4 - сильно загрязненной зоны, 5 - очень сильно загрязненной зоны в период 2005 и 2006 гг.

На трансекте 1 произрастали белополынно-тырсовая, белополынно-ковыльная, ковыльная ассоциации.

В растениях исследуемой трансекты в мае присутствовало довольно большое число свободных аминокислот (7), среди которых находился лизин - аминокислота роста. Прежние исследования [1-4] также показывали наличие лизина в свободном состоянии в растениях в мае, что характеризует, вероятно, начало синтеза белка. В больших концентрациях в этот месяц наблюдался фенилаланин, в меньших концентрациях - аргинин, гистидин, метионин, триптофан, изолейцин.

С июня по август число свободных аминокислот несколько увеличилось, причем лизин наблюдался только в связанном состоянии, что также указывало на интенсивный синтез белка.

В сентябре лизин вновь появлялся в свободном виде, хотя число свободных аминокислот было небольшим, то есть катаболический процесс белковой молекулы только начался.

На трансекте 2 присутствовали ковыльная и белополынно-житняковая ассоциации.

Здесь с мая по сентябрь число свободных аминокислот резко увеличивалось, причем в большой концентрации наблюдались свободные аминокислоты растений ковыльной ассоциации в июне - такие, как треонин, метионин, валин, триптофан, фенилаланин. В сентябре число свободных аминокислот достигало 13, где в большой концентрации находил­ся изолейцин. В малых концентрациях присутствовали все незаменимые аминокислоты, причем наличие лизина показывало на начало катаболических процессов белка. Большое число свободных аминокислот в разные месяцы вегетации характерно для растений бело-полынных ассоциаций, которые по прежним нашим исследованиям считались индикаторами загрязненности окружающей среды и которые приспособились своеобразным обменом веществ (обменом белков) при разных техногенных нагрузках.

На трансекте 3 с мая по сентябрь наблюдалось уменьшение числа свободных аминокислот в житняковой ассоциации, причем в мае в большой концентрации встречались метионин, валин, триптофан, треонин, а в сентябре - валин. В сентябре также наблюдалось присутствие лизина, который показывал начало распада белковой молекулы.

На трансекте 4 произрастала, в основном, тырсовая ассоциация, в которой наблюдалось увеличение числа свободных аминокислот от мая к сентябрю. В сентябре повышалась концентрация треонина и гистидина, остальные незаменимые аминокислоты встречались в небольших концентрациях. Присутствие лизина в сентябре также свидетельствовало о начале распада белка.

На трансекте 5 произрастала горькополынная ассоциация, то есть злаковые растения были полностью вытеснены растениями горькой полыни, расселяющимися активно в очень загрязненных зонах. Это указывает на большую техногенную нагрузку. Число свободных аминокислот колебалось незначительно по месяцам вегетации (от 8 до 11), что свидетельствовало, по-видимому, о малых синтетических процессах белка.

В мае в больших концентрациях находились гистидин, треонин, метионин; в июне -гистидин, треонин, метионин, валин; в августе - треонин, метионин, валин. Остальные свободные аминокислоты встречались в незначительных концентрациях во все периоды вегетации.

Рассматривалась сравнительная численная характеристика содержания свободных α-аминокислот в изучаемые годы вегетации. Как показал эксперимент, на всех трансектах наблюдалось снижение анаболических и катаболических процессов белка растений 2006 года по сравнению с растениями 2005 года. Вместе с тем, относительная зависимость техногенной нагрузки на растения оставалась прежней, а именно, в чистой зоне процессы синтеза и распада белка в растениях проходили нормально в соответствии с периодами вегетации, а в очень сильно загрязненной зоне наблюдались отклонения в динамике со­держания свободных аминокислот по месяцам вегетации.

На трансекте 1 кривые зависимостей обмена белка по месяцам вегетации аналогичны в 2005 и 2006 гг. На трансекте 2 кривые зависимости в мае и июле имеют зеркальное отображение друг друга, что свидетельствует, вероятно, о большом нарушении в обмене белков. На трансекте 3 наблюдалась зеркальная зависимость уже во все месяцы вегетации. На трансекте 4 зеркальная зависимость отмечалась в мае, июне и июле, а в другие месяцы происходило сходное изменение обмена белка. На трансекте 5 было отмечено аналогичное поведение кривых зависимости обменных процессов белка растений по месяцам вегетации в 2005 и 2006 гг.

На основании исследуемых данных были сделаны следующие выводы:

  1. Свободные незаменимые α-аминокислоты встречаются в растениях в незначительных концентрациях, чаще в виде следов, и только такие аминокислоты, как треонин, метионин и валин встречаются в больших концентрациях в трансектах 2, 3 и 5. Присутствие свободного лизина в мае в растениях свидетельствует о начале синтеза белка, а в сентябре - о начале распада белковой молекулы.
  2. Наибольшие синтетические процессы белка происходят в растениях в июле на всех трансектах Карачаганака.
  3. Наблюдается нарушение в соотношении анаболических и катаболических процессов белка в растениях по месяцам вегетации всех экологических зон в 2006 году по сравнению с теми же зонами 2005 года.
  4. Отсутствие житняковой ассоциации в сильно загрязненных зонах Карачаганака в 2006 году по сравнению с 2005 годом и замена ее на горькополынную влечет за собой углубление несбалансированности обменных процессов белка в растениях.

Список литературы

  1. Череватова Н.К. Динамика содержания свободных аминокислот в сопряжении с фитомассой растений разных экологических зон Карачаганака // Степи Северной Евразии: стратегия сохранения природного разнообразия и степного природопользования в XXI веке: Материалы междунар. симп. - Оренбург, 2000.
  2. Череватова Н.К. Аминокислотный спектр растений естественных сообществ Карачаганака // Вестник ЗКГУ. - Уральск, 2002.
  3. Череватова Н.К. Динамика содержания свободных аминокислот и питательных элементов (азота и фосфора) в растениях разных экологических зон Карачаганака // Материалы междунар. конф. по аналит. химии, посвящ. 100-летию со дня рожд. ПАИ РК М.Т. Козловского. - Алматы, 2003.
  4. Череватова Н.К. Экологические аспекты по содержанию свободных незаменимых аминокислот и некоторых питательных элементов в растительных сообществах Карачаганака // Экологические проблемы и биоразнообразия Северного Прикаспия: Материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию проф. В.В. Иванова. - Уральск, 2005.

Для того чтобы оставить комментарий вы должны авторизоваться на сайте! Вы также можете воспользоваться своим аккаунтом вКонтакте для входа!