ВПЛИВ КАДМІЮ ХЛОРИДУ НА АКТИВНІСТЬ МІТОХОНДРІАЛЬНИХ ФЕРМЕНТІВ У SEA MAYS L. ЗА УМОВ ДОДАВАННЯ ФЕРУМУ ХЛОРИДУ

Унаслідок розширення сфери господарської діяльності й збільшення антропогенного тиску спостерігається значне забруднення довкілля речовинами техногенного походження [1, с. 154 – 159; 2, с. 256]. Серед найбільш вагомих забруднювачів довкілля є іони важких металів, зокрема кадмію [3, с. 611 – 617]. Забруднення навколишнього середовища сполуками важких металів навколишнього середовища в останні роки збільшилося в кілька разів [4, с. 152 – 153]. Кадмій, накопичуючись в організмі тварин та людини, викликає тяжкі захворювання [5, с. 167 – 174]. Важкі металі викликають неспецифічні реакції в організмі, що виявляється в метаболічних порушеннях, зокрема в роботі ферментного апарату клітин. Відома роль ферумвмісних ферментів в окисно-відновних процесах клітини. Фотосинтетичне та окислювальне фосфорилювання, транспорт електронів у електронтрансортному ланцюгу може здійснюватися лише за участі сполук ферумпорфіринової природи, тобто цитохромів [6, с. 129 – 144]. Важкі метали за умов накопичення в рослинах можуть конкурувати з фізіологічно важливими металами, у тому числі й ферумом, за місця в активних центрах каталітичних систем, інактивуючи їх та порушуючи найважливіші функції рослинного організму. У процесі вивчення фізіологічних засад стійкості рослин на прикладі кукурудзи (Sea mays L.) за дії важких металів, оскільки існують публікації, що попередня обробка рослин чинниками невеликої потужності збільшує стійкість організму до більш потужного впливу [7, с. 139 – 140]. Аналіз літературних даних доводить, що кадмій інгібує ріст та розвиток рослин [8, с. 161 – 164;

9, с. 72; 10, с. 274 – 276]. Але разом з цим існують дані літератури, які доводять, що живий організм здатен дму /

хв / 100 г білка

Цитохром — оксидаза, мкг відновленого цитохрому /

хв / 100 г білка

Аконітаза, нм / год / мг білка

Cd

к

д

к

д

к

д

к

д

40

10

17,0 ±

1,2

14,8 ±

2,0

18,4 ±

1,3

17,2 ±

1,4

27,2 ±

2,4

23,6 ±

2,2

0,81 ±

0,06

0,67 ±

0,05

40

5

17,1 ±

1,1

12,6 ±

2,3

18,1 ±

1,4

13,8 ±

0,7

27,5 ±

2,2

16 ±

1,4

0,79 ±

0,06

0,47 ±

0,02

Як свідчать дані, наведені в табл. 1, кадмію хлорид зменшує активність вищезазначених ферментів коренів кукурудзи (Sea mays L.). Вплив кадмію хлориду в середовищі пророщування насіння викликає також зменшення активності аконітази – ферменту, який активується ферумом та функціонує в цитратному циклі на ділянці між цитратом та ізоцитратом (табл. 1). Результатом зменшення ферменту циклу трикарбонових кислот аконітази може бути порушення метаболізму органічних кислот [14, с. 153 – 206]. Характер впливу важких металів на каталітичні властивості ферумвмісних ферментних систем визначається, в основному, хімічною структурою та механізмом дії активного

біоорганічного комплексу. У ферментів, які містять геміновий ферум (цитохромоксидаза), метал міцно зв’язаний з простетичною групою та специфічним білком, тоді як негеміновий ферум у складі НАДН та сукцинат-цитохром-с-редуктаз та аконітази, більш крихко пов’язаний з аддендами білка та простетичної групи. Такий ферум найбільше підлягає інактиваційному впливу металу, який знаходиться в надлишку, тобто кадмію. Імовірно, цим пояснюється більш виразне зменшення редуктаз та аконітази (18 та 23 % відповідно) по відношенню до цитохромоксидази (12 %).

Таким чином, доведено, що одним з механізмів токсичної дії кадмію на рослини кукурудзи (Sea mays L.) є порушення обміну феруму за рахунок конкуренції між іонами кадмію та феруму. У подальшому можна рекомендувати додавання сполук феруму до середовища, яке містить надлишкові концентрації важких металів, на користь цієї рекомендації служить виявлений нами факт зниження токсичності кадмію у варіанті з додатковою дозою феруму.

Список використаної літератури

1. Трахтенберг И. М. Тяжелые металлы во внешней среде:

современные гигиенические и токсикологические аспекты / И. М. Трахтенберг, В. С. Колесников, В. П. Луковенко. – М. : Наука и техника, 1994. – С. 146 – 178. 2. Управление опасными промышленными отходами. Современные проблемы и решения // Библиотека специалиста. Экологические аспекты / А. М. Касимов, Л. Л. Сталинский, В. И. Товажнянский, Д. В. Сталинский. – Харьков : ИТУ «ХПИ», 2009. –

500 с. 3. Серегин И. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения / И. Серегин, В. Иванов // Физиология растений. – 2001. – № 4. – С. 606 – 630. 4. Станкевич В. В. Гігієнічні проблеми захисту ґрунтів / В. В Станкевич, Н. М. Коваль // Досвід та перспективи наукового супроводу проблем гігієнічної науки та практики. – К., 2011. – С. 150 – 153. 5. Гичев Ю. П. Здоровье человека и окружающая середа / Ю. П. Гичев. – М. : Экологическая политика,

2008. – 186 с. 6. Медведев С. С. Физиология растений : учебник / С. С. Медведев. – СПб. : Изд-во С.-Петербург. ун-та, 2004. – С. 112 – 163.

7. Verfailie G. R. A practical model for the kinetics of uptake of heavy metal ions by intact plants / G. R. Verfailie // Echanges ioniques transmembran. –

1998. – Vol. 3. – P. 139 – 144. 8. Pourahmad J. Contrasing role of Na (+) ions in modulating Cu (+2) or Cd (+2) induced hepatocyte toxicity / J. Pourahmad, P. J. O’Brien // Chem. Biol. Interact. – 2000. – No. 2. – P. 159 – 169. 9. Singh R. Influence of antioxidants on metallothionein — mediated protection in cadmium-fed rats / R. Singh, S. V. Rana // Biol. Trace. Elem. Res. – 2002. – No. 1. – P. 71 – 77. 10. Faurskov B. Chloride secretion in kidney distal epithelial cells (A 6) evoked by cadmium / B. Faurskov, H. F. Bjerregaard // Toxicol. Apl. Pharmacol. – 2008. – No. 3. – P. 267 – 278.

11. Magara J. Accommodation of yeast to toxic levels of cadmium ions / J. Magara // J. Genet. Microbiol. – 2002. – Vol. 104, No. 2. – P. 321 – 324.

12. Saywell L. Determination of iron colorimetric o-phenantroline method / L. Saywell // Indian and Engl. Chem, 1937. – Vol. 29, No. 9. – P. 67.

13. Bacon Y. The measurement of aconitase activity in the leaves of various normal and variegated plants / Y. Bacon // J. Biochem. – 1962. – Vol. 78, No. 1. – P. 198. 14. Чернавина И. А. Физиология и биохимия микроэлементов / И. А. Чернавина. – М. : Высш. шк., 1970. – 247 с.

Чечуй О. Ф. Вплив кадмію хлориду на активність мітохондріальних ферментів у Sea mays L. за умов додавання феруму хлориду

Досліджували вплив кадмію хлориду на активність

мітохондріальних ферментів у рослинах кукурудзи (Sea mays L.). При додаванні феруму хлориду до середовища з надмірною концентрацією кадмію хлориду виявляється зниження токсичності кадмію. Під впливом токсичної дози кадмію порушуються процеси використання феруму в тканинах, про що свідчить пригнічення активності ферумвмісних ферментів електронтранспортного ланцюга мітохондрій.

Ключові слова: кадмій, ферум, мітохондріальні ферменти, Sea

mays L.

Чечуй Е. Ф. Влияние кадмия хлорида на активность митохондриальных ферментов в Sea mays L. в условиях добавления феррума хлорида

Исследовали влияние кадмия хлорида на активность

митохондриальных ферментов в растениях кукурузы (Sea mays L.). При внесении феррума хлорида в среду с избыточной концентрацией кадмия хлорида происходит снижение токсичности кадмия. Под влиянием токсической дозы кадмия нарушаются процессы использования феррума внутри тканей, о чем свидетельствует подавление активности феррумсодержащих ферментов электрон — транспортной цепи митохондрий.

Ключевые слова: кадмий, феррум, митохондриальные ферменты,

Sea mays L.

Сhechui H. F. The Influence of Cadmium Chloridum on Mithochondrical Enzymes of Sea mays L. in Condition of the Iron Chloridum

Investigated the effect of cadmium chloride on the activity of

mitochondrial enzymes in plants of maize (Sea mays L.) with the introduction of iron in an environment with excessive concentration of cadmium chloridum

there is a decrease in toxicity of cadmium. Under the influence of toxic doses of cadmium may be infringe processes use iron inside the tissues, as evidenced by the suppression of activity of the iron containing of enzymes electrontransportal chain of mitochondria.

Key words: cadmium, iron, enzymes of mithochondrial, Sea mays L.

Стаття надійшла до редакції 02.11.2012 р. Прийнято до друку 29.03.2013 р.

Рецензент – д. с/г. н., професор M. I. Конопля.

Материал взят из: Вісник Луганського національного університету імені Тараса Шевченка. Біологічні науки. № 6 (265)