Эффект гормезиса у Dunaliella viridis Teodor. (Chlorophyta) под действием сернокислой меди
Исследовали устойчивость культуры Dunaliella viridis, предварительно адаптированной к росту на среде, содержащей 20 мг/л сернокислой меди, к повышению концентрации ионов меди до 75 мг/л сернокислой меди. Показано, что такая культура устойчива к высоким концентрациям ионов меди, т.е. способна проявля...
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
2011
|
| Назва видання: | Альгология |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/64172 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Эффект гормезиса у Dunaliella viridis Teodor. (Chlorophyta) под действием сернокислой меди / М.К. Ковалева, Н.Г. Мензянова, Anshu Jain, Abhishek Yadav, S.J.S. Flora, А.И. Божков // Альгология. — 2011. — Т. 21, № 3. — С. 277-294. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-64172 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-641722014-06-13T03:01:29Z Эффект гормезиса у Dunaliella viridis Teodor. (Chlorophyta) под действием сернокислой меди Ковалева, М.К. Мензянова, Н.Г. Anshu Jain Abhishek Yadav Flora, S.J.S. Божков, А.И. Физиология, биохимия, биофизика Исследовали устойчивость культуры Dunaliella viridis, предварительно адаптированной к росту на среде, содержащей 20 мг/л сернокислой меди, к повышению концентрации ионов меди до 75 мг/л сернокислой меди. Показано, что такая культура устойчива к высоким концентрациям ионов меди, т.е. способна проявлять эффект гормезиса. Обнаружено, что клетки D. viridis, резистентные к ионам меди (75 мг/л), накапливают в 2000 раз больше ионов меди по сравнению с контрольной культурой. При этом содержание карбонилированных белков (продуктов свободнорадикальных процессов) у них увеличивается всего в 2 раза. В процессе культивирования в клетках в несколько раз уменьшалось содержание Cu²⁺. В клетках, проявляющих гормезисный эффект, достоверно возрастала активность супероксиддисмутазы и в 2 раза уменьшалось содержание свободного пролина. Высказано предположение, что гормезисный эффект проявляется в том случае, когда имеет место совместное проявление всех систем защиты клетки. Для такого поведения характерно не простое суммирование всех элементов защиты, а проявление эмерджентных свойств системы. It was researched the stability of culture Dunaliella viridis, which was previously adapted to growth in medium containing 20 mg/L copper sulfate, to high concentrations of copper ions — 75 mg/L copper sulfate. It was shown that such culture is resistant to high concentrations of copper ions, i.e. it is able to develop the effect of hormesis. It was found that resistant to copper ions cells of D. viridis accumulated 2000 times more copper ions compared with the control culture cells. The carbonyl proteins content (products of free radical processes) increased only 2 times, the content of Cu²⁺ decreased in such cells in the process of cultivation. In CuR culture cells SOD activity increased and the content of free proline decreased in 2 times. Hormesis effect is estimated to become apparent when cooperative behavior of all protection systems of cells occurs. Such behavior is characterized by emergent features (feature is impossible to predict proceeding from features of protection systems elements) but not summation of all protection elements. 2011 Article Эффект гормезиса у Dunaliella viridis Teodor. (Chlorophyta) под действием сернокислой меди / М.К. Ковалева, Н.Г. Мензянова, Anshu Jain, Abhishek Yadav, S.J.S. Flora, А.И. Божков // Альгология. — 2011. — Т. 21, № 3. — С. 277-294. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. 0868-8540 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/64172 ru Альгология Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Физиология, биохимия, биофизика Физиология, биохимия, биофизика |
| spellingShingle |
Физиология, биохимия, биофизика Физиология, биохимия, биофизика Ковалева, М.К. Мензянова, Н.Г. Anshu Jain Abhishek Yadav Flora, S.J.S. Божков, А.И. Эффект гормезиса у Dunaliella viridis Teodor. (Chlorophyta) под действием сернокислой меди Альгология |
| description |
Исследовали устойчивость культуры Dunaliella viridis, предварительно адаптированной к росту на среде, содержащей 20 мг/л сернокислой меди, к повышению концентрации ионов меди до 75 мг/л сернокислой меди. Показано, что такая культура устойчива к высоким концентрациям ионов меди, т.е. способна проявлять эффект гормезиса. Обнаружено, что клетки D. viridis, резистентные к ионам меди (75 мг/л), накапливают в 2000 раз больше ионов меди по сравнению с контрольной культурой. При этом содержание карбонилированных белков (продуктов свободнорадикальных процессов) у них увеличивается всего в 2 раза. В процессе культивирования в клетках в несколько раз уменьшалось содержание Cu²⁺. В клетках, проявляющих гормезисный эффект, достоверно возрастала активность супероксиддисмутазы и в 2 раза уменьшалось содержание свободного пролина. Высказано предположение, что гормезисный эффект проявляется в том случае, когда имеет место совместное проявление всех систем защиты клетки. Для такого поведения характерно не простое суммирование всех элементов защиты, а проявление эмерджентных свойств системы. |
| format |
Article |
| author |
Ковалева, М.К. Мензянова, Н.Г. Anshu Jain Abhishek Yadav Flora, S.J.S. Божков, А.И. |
| author_facet |
Ковалева, М.К. Мензянова, Н.Г. Anshu Jain Abhishek Yadav Flora, S.J.S. Божков, А.И. |
| author_sort |
Ковалева, М.К. |
| title |
Эффект гормезиса у Dunaliella viridis Teodor. (Chlorophyta) под действием сернокислой меди |
| title_short |
Эффект гормезиса у Dunaliella viridis Teodor. (Chlorophyta) под действием сернокислой меди |
| title_full |
Эффект гормезиса у Dunaliella viridis Teodor. (Chlorophyta) под действием сернокислой меди |
| title_fullStr |
Эффект гормезиса у Dunaliella viridis Teodor. (Chlorophyta) под действием сернокислой меди |
| title_full_unstemmed |
Эффект гормезиса у Dunaliella viridis Teodor. (Chlorophyta) под действием сернокислой меди |
| title_sort |
эффект гормезиса у dunaliella viridis teodor. (chlorophyta) под действием сернокислой меди |
| publisher |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Физиология, биохимия, биофизика |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/64172 |
| citation_txt |
Эффект гормезиса у Dunaliella viridis Teodor. (Chlorophyta) под действием сернокислой меди / М.К. Ковалева, Н.Г. Мензянова, Anshu Jain, Abhishek Yadav, S.J.S. Flora, А.И. Божков // Альгология. — 2011. — Т. 21, № 3. — С. 277-294. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. |
| series |
Альгология |
| work_keys_str_mv |
AT kovalevamk éffektgormezisaudunaliellaviridisteodorchlorophytapoddejstviemsernokislojmedi AT menzânovang éffektgormezisaudunaliellaviridisteodorchlorophytapoddejstviemsernokislojmedi AT anshujain éffektgormezisaudunaliellaviridisteodorchlorophytapoddejstviemsernokislojmedi AT abhishekyadav éffektgormezisaudunaliellaviridisteodorchlorophytapoddejstviemsernokislojmedi AT florasjs éffektgormezisaudunaliellaviridisteodorchlorophytapoddejstviemsernokislojmedi AT božkovai éffektgormezisaudunaliellaviridisteodorchlorophytapoddejstviemsernokislojmedi |
| first_indexed |
2025-07-05T14:52:37Z |
| last_indexed |
2025-07-05T14:52:37Z |
| _version_ |
1836819056721657856 |
| fulltext |
Физиология, биохимия,
биофизика
ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 277
УДК 574; 591. 544
М.К. Ковалева1, Н.Г. Мензянова1, Anshu Jain2, Abhishek Yadav2, S.J.S. Flora2, А.И. Божков1
1НИИ биологии, Харьковский национальный ун-т им. В.Н. Каразина,
пл. Свободы, 4, 61077 Харьков, Украина
2Division of Pharmacology and Toxicology, Defense Research and Development
Establishment, Jhansi Road, Gwalior 474002, India
ЭФФЕКТ ГОРМЕЗИСА У DUNALIELLA VIRIDIS TEODOR.
(CHLOROPHYTA) ПОД ДЕЙСТВИЕМ СЕРНОКИСЛОЙ МЕДИ
Исследовали устойчивость культуры Dunaliella viridis, предварительно адаптиро-
ванной к росту на среде, содержащей 20 мг/л сернокислой меди, к повышению
концентрации ионов меди до 75 мг/л сернокислой меди. Показано, что такая куль-
тура устойчива к высоким концентрациям ионов меди, т.е. способна проявлять
эффект гормезиса. Обнаружено, что клетки D. viridis, резистентные к ионам меди
(75 мг/л), накапливают в 2000 раз больше ионов меди по сравнению с контрольной
культурой. При этом содержание карбонилированных белков (продуктов свободно-
радикальных процессов) у них увеличивается всего в 2 раза. В процессе культиви-
рования в клетках в несколько раз уменьшалось содержание Cu2+. В клетках,
проявляющих гормезисный эффект, достоверно возрастала активность супероксид-
дисмутазы и в 2 раза уменьшалось содержание свободного пролина. Высказано
предположение, что гормезисный эффект проявляется в том случае, когда имеет
место совместное проявление всех систем защиты клетки. Для такого поведения
характерно не простое суммирование всех элементов защиты, а проявление
эмерджентных свойств системы.
К л ю ч е в ы е с л о в а : токсичность, гормезис, ионы меди, Dunaliella viridis.
Введение
Токсичность ионов тяжелых металлов (и.т.м.) зависит не только от их
концентрации в среде и физико-химических характеристик, но и
свойств биологических объектов. Так, токсичность ионов меди зависит
от возраста культуры или организма (Божков, 1997а; Божков и др.,
2000), функционального состояния биологической системы в момент
воздействия (Loskutov, 1995; Божков, 1997б). Кроме того, на проявление
токсичности и.т.м. будет влиять способность организма адаптироваться
к ним.
Механизмы адаптации клеток к экстремальным условиям много-
образны и сложны. Именно они обеспечивают выживание организма в
изменяющихся условиях среды. Наименее изучен и наиболее важен в
процессах адаптации гормезисный эффект. Суть его в том, что предвари-
© М.К. Ковалева, Н.Г. Мензянова, Anshu Jain, Abhishek Yadav,
S.J.S. Flora, А.И. Божков, 2011
М.К. Ковалева и др.
278 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3
тельная адаптация организма может обеспечить ему устойчивость к
большим дозам или концентрациям, вплоть до летальных. Впервые
гормезисный эффект был описан на примере радиоустойчивости
(Кузин, 1991). Позже было обнаружено, что он наблюдается и при
действии и.т.м. (Божков, 1997б; Божков и др., 1998), химических токси-
кантов (Rozman et al., 2003), других токсических воздействий и про-
является у разных объектов, т.е. имеет общебиологический характер.
Установлено, что способность организма к адаптации и, вероятно, к
гормезисному эффекту определяется временными изменениями кон-
центрации и.т.м. в клетке или организме (Bozhkov et al., 2010). Исходя
из этого можно ожидать, что, подбирая концентрации и.т.м. и интервал
между постепенным увеличением концентраций в клетке, можно
индуцировать различные системы устойчивости биообъектов, что может
проявляться и в «сверхустойчивости» — гормезисе.
В данной работе мы изучали устойчивость клеток D. viridis к 75 мг/л
сернокислой меди двух разных культур: CuS D. viridis — контрольной,
чувствительной к ионам меди и CuR D. viridis — резистентной,
адаптированной к 20 мг/л сернокислой меди. С целью исследования
возможных механизмов гормезисного эффекта в исследуемых культурах
определяли динамику роста и форму клеток, содержание ионов меди в
клетках в процессе культивирования, показатели активности про- и
антиоксидантной систем (содержание карбонилированных белков,
активность супероксиддисмутазы, содержание пролина) на разных
этапах накопительного культивирования.
Материалы и методы
В экспериментах использовали культуру одноклеточной микроводо-
росли D. viridis var. viridis f. euchlora, штамм IBASU-A N 29 (из
коллекции культур водорослей Ин-та ботаники НАН Украины, Киев).
Культивирование микроводорослей D. viridis
Эксперимент проводили на культурах D. viridis, чувствительной к
ионам меди — CuS D. viridis и резистентной к ионам меди — CuR
D. viridis. CuS культивировали на среде Артари в модификации Масюк
(2007). CuR-культура была получена селекцией на среде Артари,
содержащей 20 мг/л сернокислой меди. Культуру CuR D. viridis
поддерживали на среде с сернокислой медью (20 мг/л), которую
вносили при каждой пересадке на свежую среду на 21-й день
культивирования. CuR D. viridis с 20 мг/л была переведена на среду
Артари, содержащую 75 мг/л. Доза 75 мг/л сернокислой меди составляет
около 75 % летальной концентрации для этого вида водорослей
(Божков, Могилянская, 1996). CuR D. viridis на среде с сернокислой
медью в концентрации 75 мг/л культивировали 7 лет.
В работе использовали 4 режима культивирования CuS- и CuR-
культур D. viridis:
Эффект гормезиса
ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 279
1 − микроводоросли культивировали 10 дней, пересадку проводили
на каждый 10-й день культивирования;
2 − микроводоросли культивировали 20 дней, пересадку проводили
на каждый 20-й день культивирования;
3 − микроводоросли культивировали 30 дней, пересадку проводили
на каждый 30-й день культивирования;
4 − микроводоросли культивировали − 40 дней, пересадку про-
водили на каждый 40-й день культивирования.
Количество клеток подсчитывали в камере Горяева, исходную кон-
центрацию их в момент пересадки доводили средой до 1,3 млн/мл.
Культивирование осуществляли в условиях круглосуточного осве-
щения (6,5 клк от четырех ламп ЛБ-40) и постоянной температуры (26-
28 °С), в плоскодонных конических колбах Эрленмейера емкостью
250 мл (объем культуры 20 мл).
Определение содержания карбонилированных белков
Метод оценки окислительной модификации белков основан на
реакции взаимодействия окисленных аминокислотных остатков белков
с 2,4-динитрофенилгидразином (2,4-ДНФГ) с образованием 2,4-динит-
рофенилгидразонов (Дубинина и др., 1995).
Содержание карбонилированных белков определяли в осадках
клеток, полученных после экстракции липидов, пигментов и гидролиза
ДНК и РНК. В полученные осадки белков вносили 0,5 мл 10 мМ
раствора 2,4-ДНФГ в 2 н. HCl (опытная проба), в контрольную пробу
вносили 0,5 мл 2 н. HCl. Пробы инкубировали при комнатной
температуре в течение 1 ч, периодически встряхивая каждые 10-15 мин.
Затем в контрольную и опытные пробы вносили по 0,5 мл 20 %
раствора ТХУ и осаждали белок центрифугированием при 3000 g в тече-
ние 15 мин. Полученные осадки трижды промывали 1 мл смеси этанол:
этилацетат (1:1, v/v) для удаления не связавшегося 2,4-ДНФГ. После от-
мывки осадки растворяли в 2 мл 8 М мочевины (рН 2.3 буфер). Спектр
поглощения полученных растворов белков анализировали на двoлучевом
спектрофотометре “Specord UV VIS” (Германия) в интервале 363-373 нм.
Количество карбонилированных белков выражали в нмоль/мг белка,
используя коэффициент молярной экстинкции 22х103 М-1 см-1.
Определение содержания свободного пролина в клетках
микроводорослей D. viridis
Клетки D. viridis осаждали центрифугированием при 3000 g, 20 мин
и дважды промывали культуральной средой, затем их гомогени-
зировали на холоде и ставили на водяную баню (при 100 оС) на 10 мин.
После охлаждения пробы центрифугировали 15 мин при 3000 g и
собирали супернатант. Отбирали 1 мл супернатанта и добавляли по 1 мл
ледяной уксусной кислоты и нингидринового реактива (1,25 г нин-
гидрина растворяли в 30 мл ледяной уксусной кислоты и 20 мл 6 М
Н3РО4). Пробы инкубировали 1 ч на водяной бане при кипении. После
М.К. Ковалева и др.
280 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3
охлаждения к образцам добавляли по 3 мл толуола и центрифугировали
при 3000 g в течение 15 мин. После разделения отбирали толуоловую
фазу и определяли экстинкцию при длине волны 520 нм на спектро-
фотометре СФ-46 (ЛОМО, Россия) (Bates et al., 1973). Содержание про-
лина рассчитывали по калибровочным кривым и выражали в мкг/106 кл.
Определение содержания ионов меди в клетках
микроводорослей D. viridis
Клетки D. viridis осаждали центрифугированием при 3000 g, 15 мин
и из осадков экстрагировали липиды и пигменты (Bozhkov et al., 1997).
Полученный осадок минерализовали в 1 мл H2SO4 не менее 12 ч. Затем
в пробы вносили по 1 мл HCl и 1 мл HNO3 и оставляли на 12 ч.
Полученныe образцы инкубировали при 120 оС в течение 2 ч. После
охлаждения образцы доводили водой до 3 мл и определяли содержание
ионов Cu2+ на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Сатурн»,
(Северодонецк, Украина), при длине волны 324,8 нм (Прайс, 1976).
Погрешность определения составляла 0,5-3 %.
Концентрацию ионов меди выражали в 10-9 моль/млн кл.
Определение морфологии клеток микроводорослей D. viridis
Определение площади продольного сечения клеток и отношения
малого и большого диаметров клеток осуществляли на 10-, 20-, 30- и
40-е сутки роста микроводорослей, при этом клетки D. viridis обез-
движивали в парах йода. Образцы помещали на предметное стекло,
устанавливали под микроскопом. Полученные фотографии исполь-
зовали для определения размера и морфологии клеток.
Определение активности супероксиддисмутазы (СОД)
в клетках микроводорослей D. viridis
Активность СОД определяли спектрофотометрически по уже опи-
санному методу (Beavchamp et al., 1971), который основан на определе-
нии степени ингибирования нитротетразолия синего супероксидными
радикалами в ксантин-ксантиноксидазной системе. Клетки D. viridis
гомогенизировали в 50 мМ К-Na-фосфатном буфере, рН 7,8, содер-
жащем 50 мМ Na2CO3; 0,1 мМ ЭДТА; 25 мкМ нитротетразолия синего;
0,1 мМ ксантина; 0,003 ед/мл ксаниноксидазы. Осадок неразрушеных
клеток удаляли центрифугированием при 10000 g, 20 мин при 4 оС.
Супероксиддисмутазную активность регистрировали на спектрофото-
метре (СФ-46, ЛОМО, Россия) при 540 нм и выражали в ед. активности
на 1 мг белка. Белок определяли по Лоури (Lowry et al., 1957). За
единицу активности СОД принимали 50 %-е ингибирование скорости
восстановления нитротетразолия синего.
Удаление ионов меди из CuR-культуры D. viridis
Для удаления ионов меди из клеток CuR D. viridis клетки осаждали
центрифугированием при 3000 g в течение 15 мин. К осадку добавляли
Эффект гормезиса
ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 281
среду Артари, не содержащую ионов меди. Спустя 24 ч вновь повторяли
смену среды на чистую среду Артари, не содержащую ионы меди. После
трех пересадок на свежую среду клетки CuR D. viridis освобождались от
ионов меди (Божков, Могилянская, 1996).
Результаты обрабатывали статистически, достоверность различий
оценивали по t-критерию Стьюдента для малых выборок (Лакин, 1990).
Результаты исследования
Морфофункциональные характеристики чувствительных (CuS D.
viridis) и резистентных к (CuR D. viridis) 75 мг/л сернокислой меди культур
В случае накопительного культивирования CuS D. viridis в стан-
дартных условиях культивирования на 20-е сут переходила в стацио-
нарную фазу роста (рис. 1).
10
8
С
, м
лн
к
л/
м
л
6
4
2
0
10 20 30 40
Время культивирования, дни
CuS
CuR+20 мг/л +75мг/л
CuS+75мг/л
Рис. 1. Динамика роста клеток в культуре CuS Dunaliella viridis и CuR D. viridis в
стандартных условиях культивирования на 10-, 20-, 30- и 40-е сутки роста.
CuS+75 мг/л — концентрация клеток в CuS-культурe D. viridis после одноразового
внесения сернокислой меди в концентрации 75 мг/л; CuR+75 мг/л — концентрация
клеток в CuR-культурe на среде Артари с добавлением 75 мг/л сернокислой меди
Следовательно, культура D. viridis при накопительном культиви-
ровании характеризуется такими временными особенностями: 10-е
сутки роста соответствуют середине экспоненциальной фазы роста,
20-е сутки — переходом от экспоненциальной к стационарной фазе, 30-е
сутки — середина стационарной фазы и 40-е сутки — переход от
стационарной фазы роста к фазе гибели культуры (см. рис. 1).
М.К. Ковалева и др.
282 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3
По интенсивности роста CuR D. viridis не отличалась от CuS D. viri-
dis, с той лишь разницей, что у первой несколько быстрее может
наступить фаза гибели культуры (см. рис. 1). Это позволяет утверждать,
что клетки CuR D. viridis, предварительно адаптированные к 20 мг/л
сернокислой меди, проявляли гормезисный эффект. В случае, когда в
CuS D. viridis вносили 75 мг/л сернокислой меди, эта культура погибала,
по крайней мере, на 6-е сутки роста (см. рис. 1).
Dunaliella viridis характеризуется высокой вариабельностью форм
клеток, что может объясняться отсутствием у нее клеточной стенки.
Изменение формы клеток у D. viridis является важным показателем
адаптации клеток к изменению условий культивирования и изменения
функционального состояния клеток.
Так как CuS D. viridis имеет вытянутую грушевидную форму, то для
оценки формы клетки использовали отношение большого диаметра
клетки к малому. В том случае, если клетки приобретают округлую
форму, d1/d2=1, если эллипсоидную − то d1/d2>1.
Клетки в контрольном варианте имели различную форму − от
округлых до вытянутых. Характер распределения по форме был близок
к Гауссовому распределению (рис. 2). Так, более 10 % клеток 10-
дневной культуры CuS D. viridis имели округлую форму, т.е. d1/d2=1,
более 50 % имели типичную для этого вида форму с d1/d2=1,3-1,7,
остальные клетки имели d1/d2=2 и более (рис. 2, А). Такое же
распределение по форме имели и клетки 20-дневной культуры CuS
D. viridis. Клетки 30-дневной культуры отличались по характеру
распределения формы клеток от 10- и 20-дневных культур. Так, более
50 % клеток имели округлую форму (d1/d2=1) и их количество линейно
уменьшалось, т.е. для них не выявлялся типичный характер
распределения клеток по форме, характерной для 10- и 20-дневных
культур CuS D. viridis (см. рис. 2, А). На 40-й день культивирования
характер распределения формы клеток был близок к таковому у 10- и
20-дневных культур CuS D. viridis, хотя количество округлых клеток у
40-дневных культур было в 2 раза больше по сравнению с клетками 10-
дневных культур CuS D. viridis.
Следовательно, культура CuS D. viridis в своем развитии в случае
накопительного культивирования проходит несколько морфологических
стадий. «Критической» является 30-суточная культура. После 30 сут
наблюдается «вторичный» возврат формы клеток к исходной или гибель
клеток округлой формы и смена морфологических форм клеток. При
неблагоприятных условиях культивирования клетки Dunaliella образуют
цисты, из которых при смене условий на благоприятные выходят
гаплоидные клетки.
Исследование характера распределения формы клеток в процессе
накопительного культивирования CuR D. viridis с 75 мг/л показало
достоверное различие этого показателя по сравнению с CuS D. viridis
(рис. 2, Б).
Эффект гормезиса
ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 283
d1/d2=1 d1/d2=1,8 - 2,2 - 2,4
А Б
Рис. 2. Процентное соотношение морфологических классов в популяции клеток в
культурах CuS- (А) и CuR+75 мг/л (Б) на 10-, 20-, 30- и 40-е сутки культивирования.
Популяцию клеток разбивали на классы в зависимости от соотношения большого и
малого диаметра. d1/d2 = 1 — для клеток округлой формы, d1/d2 >1 — для удлиненной
(грушевидной формы)
Так, округлых клеток в 30-дневной культуре CuR D. viridis было
несколько больше, чем у CuS D. viridis в это время и их количество
составляло около 60 %. У 40-дневных культур округлых клеток было
более 40 % (рис. 2, Б). Следовательно, характер распределения форм у
CuR D. viridis не «возвращался» к типичному, как это происходило в
CuS-культуре D. viridis у 40-дневных культур.
Культуры CuS D. viridis и CuR D. viridis после внесения в среду
высоких концентраций сернокислой меди незначительно различались
между собой по интенсивности роста в накопительной культуре, при
этом характер распределения форм клеток у них был различный. У них
было увеличено количество округлых клеток на поздних стадиях
культивирования.
Внутриклеточный характер распределения ионов меди в накопительной
резистентной к Cu2+ культуре D. viridis после внесения 75 мг/л
сернокислой меди в среду культивирования
Ионы меди являются эссенциальным элементом, входят в состав
коферментов большого количества ферментов и недостаток ионов меди
0
10
20
30
40
50
60
1,0-
1,2
1,3-
1,7
1,8-
2,2
2,3-
2,7
2,8-
3,2
3,3-
3,7
3,8-
4,2
граница классовых интервалов,
d1/d2
%
к
ле
то
к
о
об
щ
ей
в
ы
бо
рк
и
CuR+75-10дн CuR+75-20дн
CuR+75-30дн CuR+75-40дн
20
10
0
30
40
50
60
1,0-
1,2
1,3-
1,7
1,8-
2,2
2,3-
2,7
2,8-
3,2
3,3-
3,7
3,8-
4,2
,
СuS-20дн СuS-10дн
СuS-30дн СuS-40дн
М.К. Ковалева и др.
284 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3
в клетке или организме в целом ведет к значительным метаболическим
нарушениям или патологиям (Кузнецова и др., 2007; Андреева и др.,
2010; Kumar et al., 2009; Liu et al., 2010).
В первой серии экспериментов был определен фоновый уровень
ионов меди в контрольной CuS-культуре D. viridis. Оказалось, что
внутриклеточное содержание ионов меди в процессе стандартного
накопительного культивирования нелинейно уменьшалось (рис. 4, А). В
клетках 10-дневной CuS-культуры содержалось 0,047 х 10-9 моль/106 кл
меди. К 20-м суткам это содержание уменьшалось более чем в 2 раза,
оставаясь неизменным до 30-х сут культивирования, и вновь умень-
шалось у 40-дневных культур (рис. 3, А). Ионы меди в культуру CuS
D. viridis не вносили и клетки поглощали ионы меди, которые могли
быть внесены как примеси в солях, использовавшихся при
приготовлении питательных сред, так что содержание Cu2+ в клетках
CuS D. viridis можно принять за фоновый уровень.
0
0,02
0,04
0,06
10 20 30 40
C
u2+
, 1
0-9
м
ол
ь/
м
лн
к
л
10 20 30 40
0
30
60
90
120
150
C
u2+
, 1
0-9
м
ол
ь/
м
лн
к
л
А Б Время культивирования, дни
Рис. 3. Содержание ионов Cu2+ в клетках CuS Dunaliella viridis (А) и CuR+75 мг/л
D. viridis (Б) на 10-, 20-, 30- и 40-е сутки роста культур в стандартных условиях
культивирования
Выявленный нелинейный временнóй характер внутриклеточного
содержания ионов меди в контрольной CuS D. viridis в процессе
культивирования указывает на наличие в клетках Dunaliella системы
временнóй регуляции ионного гомеостаза. Уменьшение содержания
ионов меди в процессе культивирования D. viridis является важным
показателем функционального состояния клеток, который может
использоваться при тестировании клеток D. viridis.
Во второй серии экспериментов определяли внутриклеточное
содержание ионов меди в клетках CuR D. viridis, к которым добавляли
большую дозу сернокислой меди (75 мг/л).
Эффект гормезиса
ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 285
В клетках 10-суточной культуры CuR D. viridis содержалось в 2900
раз больше ионов меди по сравнению с CuS D. viridis, что составляло
136,5 х 10-9моль/106 кл. В клетках 20-суточной культуры это содержание
снижалось до 59,4 х 10-9моль/106 кл, что почти в 3 раза меньше по
сравнению с клетками 10-дневной культуры. Содержание ионов меди не
изменялось в клетках 30-суточной культуры и вновь уменьшалось в
клетках 40-дневной культуры (см. рис. 3, Б).
Следовательно, временной характер уменьшения содержания ионов
меди в процессе накопительного культивирования совпадает у CuS и
CuR D. viridis и не зависит от исходного уровня ионов меди в клетке.
Активность про- и антиоксидантной систем после внесения 75 мг/л
сернокислой меди в резистентные к ионам меди культуры D. viridis
Известно, что ионы тяжелых металлов в токсичных концентрациях
индуцируют свободнорадикальные процессы в клетке (Flora, 2009),
которые ведут, с одной стороны, к активации антиоксидантных элемен-
тов защиты клетки (Chongpraditnum et al., 1992), а с другой − к окис-
лению липидов (Contreras et al., 2009), карбонилированию белков (Davidov
et al., 2004) и модификации нуклеиновых кислот (Halliwell, 1999).
Для выявления возможного механизма гормезисного эффекта в
клетках D. viridis в запуске окислительных процессов определяли содер-
жание карбонилированных белков у CuS и CuR D. viridis в процессе
накопительного культивирования.
Карбонилированные белки выявлялись на всех стадиях роста CuS
D. viridis. Их содержание было постоянным в клетках 10-, 20- и 30-
дневной CuS-культуры D. viridis и составляло 1,1-1,4 нмоль/мг белка (рис.
4). Их количество увеличивалось в 2 раза в клетках 40-дневной CuS-
культуры D. viridis (см. рис. 4).
0
1
2
3
4
5
10 20 30 40
время культивирования, дни
н
м
ол
ь/
м
г
бе
лк
а
CuS CuR+75 мг/л
Рис. 4. Содержание карбонилированных белков (нмоль/мг белка) в клетках CuS
Dunaliella viridis и CuR+75 мг/л D. viridis на 10-, 20-, 30- и 40-е сутки накопительного
культивирования
М.К. Ковалева и др.
286 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3
Стадия перехода культуры D. viridis от стационарной фазы роста к
гибели сопровождалась увеличением содержания карбо-нилированных
белков, что не связано с увеличением содержания ионов тяжелых
металлов в клетках, а, вероятно, объясняется снижением активности
антиоксидантной системы защиты клетки в этой фазе развития
культуры.
Содержание карбонилированных белков в клетках CuR D. viridis
было почти в 2 раза выше, чем в клетках CuS D. viridis на всех стадиях
культивирования (см. рис. 4).
Следовательно, количество карбонилированных белков зависит от
стадии развития культуры и их количество резко увеличивается при
переходе клеток культуры в фазу гибели. Внесение ионов меди в среду
также сопровождается увеличением содержания карбонилированных
белков по сравнению с контрольной культурой. Однако содержание
карбонилированных продуктов не коррелирует с количеством ионов
меди в клетке. Это позволяет предполагать, что в проявлении гормезис-
ного эффекта важную роль играет система антиоксидантной защиты.
Одним из наиболее изученных антиоксидантных ферментов первой
линии защиты является супероксиддисмутаза (СОД) (Чеснокова и др.,
2006). Следует ожидать, что у CuR D. viridis может быть активирована
СОД.
Активность СОД в клетках CuR D. viridis на 20-й день нако-
пительного культивирования была достоверно выше по сравнению с
CuS D. viridis (рис. 5). Однако такое увеличение СОД может быть
связано не с увеличением содержания ионов меди в клетке, а вызвано
другими причинами. Чтобы убедиться в этом, из клеток CuR D. viridis
экспериментально были удалены ионы меди, затем в таких клетках была
определена активность СОД. Активность СОД в клетках уменьшалась в
2 раза по сравнению с CuR D. viridis и была достоверно ниже даже
контрольного уровня (рис. 5).
0
5
10
15
20
25
CuS CuR CuR-Cu
варианты эксперимента
А
кт
и
вн
ос
ть
С
О
Д
,
ус
л.
ед
x
10
0
Рис. 5. Активность супероксиддисмутазы в
клетках CuS Dunaliella viridis на 20-й день
накопительного культивирования, в клетках
CuR D. viridis на 20-й день накопительного
культивирования и в клетках CuR D. viridis, у
которых экспериментально были удалены
ионы меди
Следовательно, в формировании гормезисного эффекта к ионам
меди принимают участие антиоксидантные ферменты, в частности СОД.
Эффект гормезиса
ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 287
В растительных клетках в систему антиоксидантной защиты может
входить и свободный пролин (Радюкина и др., 2008). Определение его
содержания в клетках CuS и CuR D. viridis представляет интерес еще и
потому, что он выполняет широкий спектр функций, например
структурную функцию в белках, регулирует функции многих ферментов
и защищает белки в клетке (Кузнецов и др., 1999).
Содержание свободного пролина в контрольной культуре D. viridis
на 10-е сутки роста в накопительной культуре составляло (0,072±
0,012) мкг/106 кл. Оно оставалось на этом же уровне в клетках 20-
дневной культуры и увеличивалось в 2 раза на 30-е сутки культивирования
(рис. 6). Однако к 40-м суткам культивирования оно вновь уменьшалось
и соответствовало количеству 10- и 20-дневных CuS-культур D. viridis
(см. рис. 6).
0
0,03
0,06
0,09
0,12
0,15
10 20 30 40
время культивирования, дни
п
ро
ли
н
,м
кг
/м
лн
к
л
CuS CuR+75 мг/л
Рис. 6. Содержание пролина в клетках CuS Dunaliella viridis и CuR+75 мг/л D. viridis
на 10-, 20-, 30- и 40-е сутки накопительного культивирования
Имеются сведения, что ионы меди и другие стресс-факторы
индуцируют увеличение содержания свободного пролина в расти-
тельных клетках, в частности Scenedesmus quadricauda (Zhang et al., 2008;
Kováčik et al., 2010).
Содержание свободного пролина в клетках CuR D. viridis после
добавления к ним 75 мг/л сернокислой меди уменьшалось вдвое по
сравнению с CuS D. viridis, независимо от стадии роста культуры (см.
рис. 6).
Временнóй характер изменения содержания свободного пролина в
клетках CuR D. viridis в процессе культивирования полностью совпадал
с таковым CuS D. viridis (см. рис. 6). Так, его содержание увеличивалось
в 2 раза в клетках 30-суточной культуры по сравнению с 10- и 20-
дневными культурами и вновь уменьшалось на 40-е сутки роста.
Эти результаты указывают на то, что свободный пролин в клетках,
резистентных к ионам меди и проявляющих гормезисный эффект,
скорее выполняет не антиоксидантную функцию, а участвует в стабили-
http://pcp.oxfordjournals.org/search?author1=Li+Ping+Zhang&sortspec=date&submit=Submit
М.К. Ковалева и др.
288 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3
зации ферментных и надмолекулярных систем, поскольку содержание
пролина может уменьшаться за счет связывания с разнообразными
клеточными лигандами.
Обсуждение
Результаты нашей работы убедительно показали, что культура D. viridis,
резистентная к 20 мг/л сернокислой меди (Божков и др., 2000), обладает
устойчивостью к концентрациям сернокислой меди, высокими для
этого вида водорослей, т.е. для них проявляется гормезисный эффект.
Об этом свидетельствует их способность к росту и накоплению
биомассы в присутствии 75 мг/л сернокислой меди в отличие от CuS
D. viridis.
Для D. viridis характерна достаточно высокая вариабельность форм
клеток, что является отражением изменения функционального
состояния клеток в процессе развития культуры. Известно, что в случае
наступления для D. viridis неблагоприятных условий, клетки теряют
подвижность и приобретают округлую форму (Масюк, 2007). Переход
культуры в стационарную фазу роста сопровождается увеличением до
50 % количества округлых клеток. Однако к 40 суткам роста их
количество в культуре CuS D. viridis вновь уменьшается. Это можно
объяснять восстановлением измененных или уменьшением округлых
клеток за счет их гибели, или выходом гаплоидных клеток из цист. Так
как в 40-дневной CuS D. viridis наблюдалось небольшое увеличение
количества клеток по сравнению с 30-дневной культурой, то можно
утверждать, что уменьшение округлых клеток не связано с их гибелью, а
является результатом выхода гаплоидных клеток из округлых цист.
В тоже время количество округлых клеток у CuR D. viridis, как и у
CuS D. viridis, увеличивалось к 30-м суткам культивирования. Однако к
40-м суткам их количество уменьшалось в меньшей степени, чем у CuS
D. viridis (см. рис. 2, Б).
Следовательно, выявленные различия в интенсивности роста CuR
D. viridis и форме клеток были незначительными по сравнению с
культурой CuS D. viridis, что позволяет говорить о формировании резис-
тентности клеток CuR D. viridis к высоким концентрациям сернокислой
меди.
Проявление эффекта гормезиса в культуре D. viridis, т.е. повышение
устойчивости к увеличивающимся концентрациям ионов меди после
предварительной адаптации, может достигаться за счет различных
механизмов: 1) за счет защиты клеток от дальнейшего проникновения
Cu2+ в клетки. После первичной адаптации устойчивые клетки экскре-
тируют в культуральную среду специфические связывающие ионы меди
метаболиты и они связывают Cu2+ не в клетке, а в культуральной среде,
предотвращая проникновение Cu2+ в клетку; 2) в клетках CuR D. viridis
индуцирована система антиоксидантной защиты и клетки способны
устранять токсическое действие высоких концентраций ионов меди; 3) в
клетках CuR D. viridis индуцирован синтез специфических, связы-
Эффект гормезиса
ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 289
вающих ионы меди белков, способных обеспечить депонирование
большого количества ионов меди в клетках без проявления токсин-
ности; 4) в клетках CuR D. viridis активирован транспорт связывающих
ионы меди экзометаболитов в культуральную среду, обеспечивающих
связывание (инактивацию) и удаление из клетки Cu2+; 5) при первичной
адаптации активируется система изменения структурно-функциональ-
ных характеристик, направленных на формирование устойчивости
ферментов и других белков и надмолекулярных комплексов, в частности
мембран, к высоким концентрациям ионов меди, т.е. имеет место
молекулярная защита. В этом могут принимать участие свободный
пролин и другие низкомолекулярные метаболиты; 6) гормезисный
эффект — это кооперативный процесс, включающий все существующие
механизмы защиты. Он сопровождается проявлением нового эффекта,
большего, чем простая сумма составляющих его элементов, т.е.
проявлением эмерджентных свойств (см. схему).
Если в клетках CuR D. viridis, культивируемых на среде с 20 мг/л
сернокислой меди, содержалось в 700 раз больше Cu2+ по сравнению с
CuS D. viridis, то у CuR D. viridis на среде с 75 мг/л сернокислой меди в
2000 раз больше Cu2+ по сравнению с CuS D. viridis. Следовательно,
гормезисный эффект не связан с устранением эффекта внутри-
клеточного проникновения ионов Cu2+, по крайней мере, он не вносит
существенного вклада в это явление.
Наряду с этим, адаптация D. viridis к ионам меди сопровождалась
активацией систем антиоксидантной защиты, в частности СОД,
фермента первой линии защиты. Однако определить ее долевое участие
в гормезисном эффекте достаточно сложно, необходима дополнительная
серия экспериментов. В пользу роли антиоксидантной системы в
формировании гормезисного эффекта косвенно может свидетель-
ствовать относительно небольшое (2-кратное) увеличение карбонили-
рованных белков у CuR D. viridis на среде с 75 мг/л сернокислой меди.
На 30-е сутки роста у CuS D. viridis наблюдали увеличение содержания
карбонилированных белков. Это может указывать на физиологическую
функцию этих белков в клетках D. viridis, а не является результатом
действия только ионов меди.
Нет сомнений в том, что в обеспечении гормезисного эффекта
принимают участие специфические медесвязывающие белки (Пучкова и
др., 2003). Об этом свидетельствует и изменение состава белков в
клетках CuR D. viridis (Божков и др., 2010). К сожалению, достаточных
данных о роли металлотионеинов и других связывающих медь белков в
формировании резистентности и гормезисного эффекта пока нет.
Уменьшение содержания ионов меди в клетках D. viridis в процессе
культивирования происходило практически одинаково у CuS D. viridis и
у CuR D. viridis, несмотря на сильно различающийся абсолютный
уровень количества ионов меди в этих клетках.
М.К. Ковалева и др.
290 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3
20 мг/л
OHCuSO 24 5 ( )
АДАПТАЦИЯ
Схема. Формирование гормезисного эффекта у Dunaliella viridis
к высоким концентрациям меди
То, что самое значительное уменьшение содержания Cu2+ наблю-
далось с 10-х по 20-е сутки роста, можно объяснять двукратным
увеличением количества клеток в культуре. Вместе с тем, объяснять
уменьшение Cu2+ в клетках только увеличением количества клеток на
фоне сохранения количества ионов меди тоже неверно. В таком случае
не ясно, почему снижено количество Cu2+ в расчете на клетку у 40-
(активация систем защиты)
ГОРМЕЗИСНЫЙ
ЭФФЕКТ
Антиоксидантная
система
Синтез стресс-белков,
внутриклеточное депонирование Cu2+
Система Система молекулярной
стабилизации экскреции Cu2+
75 мг/л
(CuSO ) OH 24 5
Кооперативное поведение
и формирование
эмерджентных свойств
Эффект гормезиса
ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 291
суточных культур, ведь количество клеток на этой стадии не изменялось
по сравнению с 30-суточной культурой. Кроме того, не ясно, почему
снижается фоновый уровень Cu2+ в клетках 40-суточных культур CuS
D. viridis, ведь у них ионы меди не представлены в избытке. Кроме того,
ранее было показано, что содержание Cu2+ в процессе культивирования
CuR D. viridis в культуральной среде возрастало (Божков и др., 2010).
Возможно, уменьшение содержания Cu2+ в клетках D. viridis при одно-
кратном внесении сернокислой меди в начале накопительного культи-
вирования объясняется, с одной стороны, увеличением числа клеток, а
с другой — наличием системы экскреции Cu2+ в культуральную среду.
Еще одним механизмом гормезисного эффекта является форми-
рование молекулярной устойчивости к ионам меди, т.е. устойчивости
ферментов, других белков и мембранных систем клетки к свободным
ионам меди. Такая устойчивость может иметь различные механизмы,
мы рассмотрели только возможное участие пролина в молекулярной
стабилизации.
Это подтверждают сведения о том, что пятичленное кольцо
свободного пролина обеспечивает поворот в белковой α-спирали, или,
располагаясь на краю β-слоя, стабилизирует белковую молекулу и она
сохраняет свои свойства даже при наличии факторов дестабилизации
(Фомина, 2005). Имеются сведения о сохранении активности ферментов
на фоне действия Cd и Zn (Серов и др., 2002; Sharma et al.,1998).
Уменьшение содержания свободного пролина в 2 раза в резис-
тентных к ионам меди клетках может косвенно свидетельствовать о его
связывании с компонентами клетки и обеспечении им молекулярной
защиты от высоких концентраций свободных ионов меди.
Однако в клетках растений функции свободного пролина доста-
точно разнообразны. Наряду с синтезом белка он способен связывать
ионы тяжелых металлов (Cu, Cd, Ni, Zn) и выполнять функцию
антиоксиданта (Sharma et al., 2006).
Содержание свободного пролина изменяется в процессе культи-
вирования с одинаковой закономерностью у CuS и CuR D. viridis, что
указывает на его функциональное изменение в процессе накопи-
тельного культивирования. Однако у CuR D. viridis содержание
свободного пролина на всех стадиях роста было значительно меньше,
чем в культурах CuS D. viridis. Очевидно, он связывается с макро-
молекулами клетки.
Полученные результаты указывают на то, что в формировании
гормезисного эффекта у D. viridis к высоким концентрациям ионов меди
(75 мг/л) задействованы различные механизмы: индукция специфи-
ческих стресс-белков, обеспечивающих внутриклеточную инактивацию
и депонирование ионов меди; активация антиоксидантной системы
защиты; участие системы экскреции ионов меди из клеток; возможен
вклад пролина и стресс-белков в молекулярную стабилизацию белков и
других внутриклеточных макромолекул.
Однако все эти механизмы в отдельности не могут обеспечить
проявление «сверхустойчивости» — гормезисный эффект. Возможно,
М.К. Ковалева и др.
292 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3
гормезисный эффект может проявляться только в том случае, когда
одновременно активируются все системы защиты, что сопровождается
кооперативным поведением этих систем. В свою очередь, это
обеспечивает возникновение новых свойств, которые могут быть
определены как эмерджентные свойства, т.е. свойства, которые нельзя
предсказать исходя из свойств элементов, входящих в эту систему.
Другими словами, гормезис — это нечто большее, чем сумма функцио-
нирующих элементов системы защиты (см. схему).
Выводы
Клетки Dunaliella viridis, адаптированные к 20 мг/л сернокислой меди,
проявляли устойчивость и к 75 мг/л, тогда как чувствительные к ионам
меди клетки погибали в течение нескольких суток. Показано также, что
гормезисный эффект сопровождается увеличением карбонилированных
белков, активацией СОД и двукратным уменьшением свободного
пролина.
Андреева А.В., Николаева О.Н., Насретдинов Р.Г. Динамика роста и развития
новорожденных телят при дефиците микроэлементов и его коррекции //
Достижения науки и техники АПК. — 2010. — № 2. — С. 46—48.
Божков А.И. К вопросу о факторах, влияющих на токсичность сернокислой меди для
Dunaliella viridis Teod. // Альгология. — 1997а. — 7, № 3. — С. 251—260.
Божков А.И. Три дозозависимые стадии действия ионов меди на функциональную
активность биологических систем // Биохимия. — 1997б. — 60, № 2. — С. 176—186.
Божков А.И., Голтвянский А.В. Функциональная гетерогенность клеток Dunaliella
viridis Teod. (Chlorophyta) и чувствительность к действию сернокислой меди //
Альгология. — 2000. — 10, № 1. — С. 22—31.
Божков А.И., Длубовская В.Л., Линник М.А., Шабани М., Белоус А.М. Возрастные
особенности адаптации животных к сернокислой меди // Доп. НАН України. —
1998. — № 5. — С. 153—157.
Божков А.И., Мензянова Н.Г., Седова К.В., Голтвянский А.В. Влияние высокой
температуры на чувствительные и резистентные к ионам меди клетки Dunaliella
viridis Teod. (Chlorophyta) // Альгология. — 2010. — 54, № 4. — С. 413—431.
Божков А.И., Могилянская С.М. Адаптация Dunaliella viridis Teod. к различным
концентрациям сернокислой меди. Роль системы экскреции ионов меди в среду
// Там же. — 1996. — 6. — № 2. — C. 122—132.
Дубинина Е.Е., Бурмистров С.О., Ходов Д.А., Поротов И.С. Окислительная
модификация белков сыворотки крови человека. Методы ее определения //
Вопр. мед. химии. — 1995. — 41, № 1. — С. 24—26.
Кузин А.М. Проблема малых доз и идея гормезиса в радиобиологии //
Радиобиология. — 1991. — 31, №1. — С. 16—21.
Кузнецов В.В., Шевякова Н.И. Пролин при стрессе: биологическая роль, метаболизм,
регуляция // Физиол. раст. — 1999. — 46. — С. 321—336.
Кузнецова Е.Г, Шиляев Р. Р., Фадеева О.Ю. Биологическая роль эссенциальных
макро- и микроэлементов и нарушения их гомеостаза при пиелонефрите у детей
// Педиатр. фарм. — 2007. — 4, № 2. — С. 53—57.
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=259798&authorhash=%D0%90%D0%BD%D0%B4%D1%80%D0%B5%D0%B5%D0%B2%D0%B0+%D0%90+%D0%92
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=&authorhash=%D0%9D%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B0%D0%B5%D0%B2%D0%B0+%D0%9E+%D0%9D
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=&authorhash=%D0%9D%D0%B0%D1%81%D1%80%D0%B5%D1%82%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B2+%D0%A0+%D0%93
http://elibrary.ru/issues.asp?id=8662&selid=865767
http://elibrary.ru/issues.asp?id=8662&jyear=2010
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=240052&authorhash=%D0%9A%D1%83%D0%B7%D0%BD%D0%B5%D1%86%D0%BE%D0%B2%D0%B0+%D0%95+%D0%93
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=507151&authorhash=%D0%A8%D0%B8%D0%BB%D1%8F%D0%B5%D0%B2+%D0%A0+%D0%A0
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=459200&authorhash=%D0%A4%D0%B0%D0%B4%D0%B5%D0%B5%D0%B2%D0%B0+%D0%9E+%D0%AE
http://elibrary.ru/issues.asp?id=10380&selid=526894
http://elibrary.ru/issues.asp?id=10380&jyear=2007
Эффект гормезиса
ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 293
Лакин Г.Ф. Биометрия. — М.: Высш. шк.., 1990. — 352 с.
Масюк Н.П.,. Посудин Ю.И,. Лилицкая Г.Г Фотодвижение клеток Dunaliella Teod.
(Dunaliellales, Chlorophyceae, Viridiplantae). — Киев, 2007. — 266 с.
Прайс В. Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия / Пер. с англ. — М.,
1976. — 356 с.
Пучкова Л.П., Платонова Н.А. Механизм, обеспечивающий гомеостаз меди у
эукариотов, и его связь с транспортом железа // Усп. соврем. биол. — 2003. —
123, № 1. — С. 41—58.
Радюкина Н.Л., Шашукова А.В., Шевякова Н.И., Кузнецов В.В. Участие пролина в
системе антиоксидантной защиты у шалфея при действии NaCl и параквата //
Физиол. раст. — 2008. — 55, № 5. — С. 721—730.
Серов А.Е., Тишков В.И. Роль остатков пролина в стабильности прокариотических и
эукариотических формиатдегидрогеназ // Вест. Москов. унив. Сер. 2: Химия. —
2002. — 43, № 6. — С. 345—349.
Фомина С.А. Влияние уровня экспрессии генов пути биосинтеза L-пролина и генов
центральных путей метаболизма на продукцию L-пролина клетками Escherichia
coli.: Дис. ... канд. биол. наук. — М., 2005. — 102 c.
Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В, Бизенкова М.Н. Общая характеристика источников
образования свободных радикалов и антиоксидантных систем // Усп. соврем.
естествозн. — 2006. — № 7. — С. 37—41.
Bates L.S., Waldren R.P., Teare I.D. Rapid determination of free proline for water-stress
studies // Plant Soil. — 1973. — 39. — P. 205—207.
Beavchamp C., Fridovich I. Superoxide dismutase: improved assays and an assay applicable
to acrylamide gels // Anal. Biochem. — 1971. — 44, N 1. — P. 276—287.
Bozhkov A.I., Menzyanova N.G. Age dependence of lipid metabolism and β-carotene content
in cells of Dunaliella viridis Teod. // Hydrobiol. J. — 1997. — 33, N 6. — Р. 132—138.
Bozhkov A., PadalkoV., Dlubovskaya V., Menzyanova N. Resistance to heavy metal toxicity
in organisms under cronic exposure // Ind. J. Exp. Biol. — 2010. — 48. — P. 679—696.
Chongpraditnum P., Mori S., Chino M. Excess copper induces a cytosolic Cu/Zn-superoxide
dismutase in soybean root // Plant Cell Physiol. — 1992. — 33. — P. 239—244.
Contreras L., Mella D., Moenne A., Correa J. Differential responses to copper-induced
oxidative stress in the marine macroalgae Lessonia nigrescens and Scytosiphon lomentaria
(Phaeophyceae) // Aquat. Toxicol. — 2009. — 94, N 2. — P. 94—102.
Davidov V.V., Dobaeva N.M., Bozhkov A.I. Possible role alteration of aldehyde’s scavenger
enzymes during aging // Exp. Geront. — 2004. — 39, N 1. — P. 11—16.
Flora Swaran J.S. Structural, chemical and biological strategies against metal and metalloid
exposure // Oxidat. Med. and Cell. Long. — 2009. — 2, N 4. — Р. 191—206.
Halliwell B. Oxygen and nitrogen are pro-carcеnogens. Damage to DNA by reactive oxygen,
chlorine and nitrogen species: measurement, mechanism and the effects of nutrition //
Mutat Res. — 1999. — 443, N 1/2. — Р. 37—52.
Kováčik J., Klejdus B., Backor M. Physiological responses of Scenedesmus quadricauda
(Chlorophyceae) to UV-A and UV-C light // Photochem Photobiol. — 2010. — 86,
N 3. — Р. 612—616.
Kumar R., Mehrotra N.K., Nautiyal B.D., Kumar P., Singh P.K. Effect of copper on growth,
yield and concentration of Fe, Mn, Zn and Cu in wheat plants (Triticum aestivum L.)
// J. Environ Biol. — 2009. — 30, N 4. — Р. 485—488.
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=124393&authorhash=%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D1%8E%D0%BA%D0%B8%D0%BD%D0%B0+%D0%9D+%D0%9B
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=&authorhash=%D0%A8%D0%B0%D1%88%D1%83%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B0+%D0%90+%D0%92
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=78882&authorhash=%D0%A8%D0%B5%D0%B2%D1%8F%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B0+%D0%9D+%D0%98
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=81158&authorhash=%D0%9A%D1%83%D0%B7%D0%BD%D0%B5%D1%86%D0%BE%D0%B2+%D0%92+%D0%92
http://elibrary.ru/issues.asp?id=8253&selid=486072
http://elibrary.ru/issues.asp?id=8253&volume=55
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=121490&authorhash=%D0%A1%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B2+%D0%90+%D0%95
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=186523&authorhash=%D0%A2%D0%B8%D1%88%D0%BA%D0%BE%D0%B2+%D0%92+%D0%98
http://elibrary.ru/issues.asp?id=3141&selid=208409
http://elibrary.ru/issues.asp?id=3141&jyear=2002
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=&authorhash=%D0%A7%D0%B5%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B0+%D0%9D+%D0%9F
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=&authorhash=%D0%9F%D0%BE%D0%BD%D1%83%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B0+%D0%95+%D0%92
http://elibrary.ru/author_items.asp?authorid=&authorhash=%D0%91%D0%B8%D0%B7%D0%B5%D0%BD%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B0+%D0%9C+%D0%9D
http://elibrary.ru/issues.asp?id=9869&selid=447304
http://elibrary.ru/issues.asp?id=9869&selid=447304
http://elibrary.ru/issues.asp?id=9869&jyear=2006
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Kov%C3%A1cik%20J%22%5BAuthor%5D
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Klejdus%20B%22%5BAuthor%5D
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Backor%20M%22%5BAuthor%5D
javascript:AL_get(this,%20'jour',%20'Photochem%20Photobiol.');
javascript:AL_get(this,%20'jour',%20'J%20Environ%20Biol.');
М.К. Ковалева и др.
294 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3
Liu D., Guo L., Huang L., Jin H., Liu W., Zhu D. Effects of mineral nutrition on meta-
bolism of flavonoids in medicinal plants // Zhongguo Zhong Yao Za Zhi. — 2010. —
35, N 18. — Р. 2367—2371.
Loskutov A. Chaotic dynamics of chemical systems // Mathematical Methods in Contempo-
rary Chemistry. — Gordon and Breach., 1995. — P. 181—265.
Lowry O.B., Rosebrough N.J., Farr A.L., Randall B.J. Protein measurement with Folin
phenol reagent // Biol. Chem. — 1957. — 193. — P. 265—273.
Rozman K.K., Doull J. Scientific foundations of hormesis. Pt 2. Maturation, strengths,
limitations, and possible applications in toxicology, pharmacology, and epidemiology
// Crit. Rev. Toxicol. — 2003. — N 33. — P. 451—462.
Sharma S.S., Dietz K.J. The significance of amino acids and amino acid-derived molecules
in plant responses and adaptation to heavy metal stress // J. Exp. Bot. — 2006. — 57,
N 4. — Р. 711—726.
Sharma S.S., Schat H., Vooijs R. In vitro alleviation of heavy metal-induced enzyme
inhibition by praline // Phytochemistry. — 1998. — 49, N 6. — Р. 1531—1535.
Zhang L.P., Mehta S.K., Liu Z.P., Yang Z.M. Copper-Induced Proline Synthesis is
Associated with Nitric Oxide Generation in Chlamydomonas reinhardtii // Plant and
Cell Physiol. — 2008. — 49, N 3. — P. 411—419.
Получена 10.01.11
Рекомендовала к печати Е.И. Шнюкова
M.K. Kovalyova1, N.G. Menzyanova1, Anshu Jain2, Abhishek Yadav2,
S.J.S. Flora2, A.I. Bozshkov1
1Research Institute of Biology, Kharkov National University by Karazin,
4, Svobody Sq., 61077 Kharkov, Ukraine
2Division of Pharmacology and Toxicology, Defense Research and Development
Establishment, Jhansi Road, Gwalior 474002, India
HORMESIS EFFECT OF DUNALIELLA VIRIDIS TEODOR. (CHLOROPHYTA)
UNDER INFLUENCE OF COPPER SULFATE
It was researched the stability of culture Dunaliella viridis, which was previously adapted
to growth in medium containing 20 mg/L copper sulfate, to high concentrations of copper
ions — 75 mg/L copper sulfate. It was shown that such culture is resistant to high
concentrations of copper ions, i.e. it is able to develop the effect of hormesis. It was found
that resistant to copper ions cells of D. viridis accumulated 2000 times more copper ions
compared with
．．．．．．．．．．．．
the control culture cells. The carbonyl proteins content (products of free
radical processes) increased only 2 times, the content of Cu2+ decreased in such cells in the
process of cultivation. In CuR culture cells SOD activity increased and the content of free
proline decreased in 2 times. Hormesis effect is estimated to become apparent when
cooperative behavior of all protection systems of cells occurs. Such behavior is characterized
by emergent features (feature is impossible to predict proceeding from features of protection
systems elements) but not summation of all protection elements.
K e y w o r d s : toxicity, hormesis, copper ions, Dunaliella viridis.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Sharma%20SS%22%5BAuthor%5D
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=%22Dietz%20KJ%22%5BAuthor%5D
javascript:AL_get(this,%20'jour',%20'J%20Exp%20Bot.');
http://pcp.oxfordjournals.org/search?author1=Li+Ping+Zhang&sortspec=date&submit=Submit
http://pcp.oxfordjournals.org/search?author1=Surya+Kant+Mehta&sortspec=date&submit=Submit
http://pcp.oxfordjournals.org/search?author1=Zhao+Pu+Liu&sortspec=date&submit=Submit
http://pcp.oxfordjournals.org/search?author1=Zhi+Min+Yang&sortspec=date&submit=Submit
http://pcp.oxfordjournals.org/
http://pcp.oxfordjournals.org/
божков
Пучкова Л.П., Платонова Н.А. Механизм, обеспечивающий гомеостаз меди у эукариотов, и его связь с транспортом железа // Усп. соврем. биол. – 2003. – 123, № 1. – С. 41–58.
Фомина С.А. Влияние уровня экспрессии генов пути биосинтеза L-пролина и генов центральных путей метаболизма на продукцию L-пролина клетками Escherichia coli.: Дис. ... канд. биол. наук. – М., 2005. – 102 c.
|