Зміни метаболізму у CHLORELLA VULGARIS Beij (CHLOROPHYTA) за дії сполук хрому та селену

Abstract

Досліджували вплив натрію селеніту окремо та спільно з іонами хрому (Cr(ІІІ)) на метаболізм Chlorella vulgaris. Визначено, що вплив мікроелементів викликав активізацію пігментних систем в цілому, але при цьому мало місце збільшення відносної кількості хлорофілу b як більш стійкого до чинників навколишнього середовища. Також спостерігалося зростання кількості каротиноїдів. Також виявилися зміни і у функціонуванні комплексу метаболічних перетворень, пов’язаних з процесами енергозабезпечення клітини Ch. vulgaris. Селеніт натрію окремо та за спільної дії з іонами хрому(ІІІ) стимулювали енергетичні ланки метаболізму хлорели шляхом активування цитохромоксидази та сукцинатдегідрогенази, однак пригнічували активність як НАДН-, так і НАДФН-глутаматдегідрогеназ. З’ясовано, що за дії селену окремо в адаптивній перебудові антиоксидантного статусу клітин хлорели провідною є роль глутатіонпероксидази, тоді як спільно з іонами хрому підвищується участь каталази та супероксиддисмутази. Загалом, підібрані концентрації досліджуваних мікроелементів - 10,0 мг (Sе(ІV))/дм3 та 5,0 мг (Сг(ІП))/дм3), не зважаючи на їх токсичну природу, дають змогу зберегти фотохімічну життєздатність та метаболічну активність хлорели, не спричиняючи загибелі клітин водорості.

Биологический эффект селенита (10,0 MrSe (1У)/дм3) и хрома (5,0 мгСг (Ш)/дм3) проявлялся в активизации пигментных систем в целом. При этом имело место увеличение относительного количества хлорофилла b. Также наблюдалось увеличение количества каротиноидов, которые, кроме фотосинтетической функции, участвуют в обеспечении неферментной части антиоксидантной защиты. Изменения в функционировании фотосинтетического аппарата Ch. vulgaris отражались на всем комплексе метаболических процессов, в том числе и на энергообеспечении клетки. Селенит натрия отдельно и при совместном действии с хлоридом хрома Cr (III) стимулировали энергетические звенья метаболизма у хлореллы путем активации цитохромоксидазы и сукцинатдегидрогеназы, однако подавляли активность как НАДН-, так и НАДФН-глутаматдегидрогеназы. Выявлено, что при действии селенита отдельно в адаптивной перестройке антиоксидантного статуса клеток хлореллы ведущую роль играет глутатионпероксидаза, тогда как совместно с ионами Cr (III) существенно повышается роль каталазы и супероксиддисмутазы. Таким образом, подобранные концентрации исследуемых микроэлементов, несмотря на их токсическую природу, позволяют сохранить фотохимическую и метаболическую активность хлореллы, не вызывая гибели клеток водоросли. Полученный эффект рассматриваем как предпосылку для разработки технологий получения биологически активных препаратов из культуры Ch. vulgaris, обогащенных селеном и хромом.

The biological effect of selenium and chromium was manifested in the activation of pigment systems in general, but there was an increase in the relative amount of chlorophyll b as more resistant to environmental factors. Therefore, this affected in the increase in the ratio of chlorophyll a/b. There was also increase in the number of carotenoids, which involved in the photosynthesis and in the provision of a non-enzymatic way of antioxidant protection. We suggest that the effect of selenium and chromium ions have a double impact on the photosynthetic apparatus of Ch. vulgaris. This is a direct impact on the content of pigments and the regulation of the speed of electronic transport and indirect effects due to effects on other enzyme systems. Changes in the functioning of the photosynthetic apparatus Ch. vulgaris were reflected in the whole complex of metabolic transformations, in particular, on energy supply of the cell. Sodium selenite separately and together with chromium stimulated the energy bonds of chlorella’s metabolism by activating cytochrome c oxidase and succinate dehydrogenase, but inhibited the activity of NADHand NADPH-glutamate hydrogenases. Changing the ratio of NAD-GDG / NADP-GDH in favor of amination glutamate over its deamination under the action of these trace elements, indicates about the possible use of glutamate, as amino acid, in the cells Ch. vulgaris as an additional energy substrate. It was founded that under the action of selenite separately the leading role in adaptive rearrangement of antioxidant status of chlorella cells has of glutathione peroxidase, while in combination with chromium ions significantly increase activity of catalase and superoxide dismutase significantly increase. In general, the action of selenium (10.0 mg / dm3) and chromium (5.0 mg / dm3) by introducing them into the culture medium for 7 days modified the metabolism of Ch. vulgaris cells. We observed the activation of photosynthetic pigment systems and the adaptive reorganization of energy metabolism and antioxidant protection, which provided an adequate physiological and biochemical state of algae cells under their action. Therefore, the selected concentrations of the investigated microelements, despite their toxic nature, make it possible to preserve the photochemical viability and metabolic activity of chlorella without causing the death of algal cells. The received effect is considered as a potential opportunity for the development of technologies for the production of biologically active preparations from culture Ch. vulgaris, enriched with selenium and chromium.