8.1. Влияние гипоксии и СО2 - среды на образование АФК в митохондриях растений

Ранее нами было изучено влияние гипоксического стресса и СО₂ - среды на содержание различных типов АФК и активность ферментов в тканевых гомогенатах растений гороха, сои и кукурузы.

Распределение хлорофилла и активность сукцинатдегидрогеназы в

Как показали полученные нами результаты в митохондриальных фракциях, выделенных из клеток проростков гороха и сои, активность маркерного фермента СДГ во фракции митохондрий достигала 82-87 %, проростков кукурузы - до 92 % от общей активности.

Как известно, наиболее опасным типом АФК для клеточных структур является именно супероксидный анион-радикал. В отличие от молекулярного кислорода, который свободно перемещается через клеточные мембраны, супероксид не способен преодолевать гидрофобный барьер [5]. Образовавшийся супероксид при этом еще является источником других активных форм кислорода и способен индуцировать дальнейшие процессы

перекисного окисления липидов [60, 130]. Как показано в таблице 7, в митохондриях растений гороха в первые часы действия газовых сред опыта содержание супероксидного анион-радикала было практически на уровне контрольных растений, но затем оно начинало возрастать. К 6 часам произошло увеличение содержания супероксидного анион-радикала на 20 % в СО₂ - среде и на 54 % в условиях гипоксии у проростков гороха. Затем на протяжении последующих часов действия гипоксического стресса в митохондриях происходило снижение содержания супероксида. К 24 часам в митохондриях растений при гипоксии содержание данной АФК оставалось по-прежнему выше контроля, а при действии СО₂ - среды падало ниже уровня аэрируемых растений.

Влияние гипоксии и СО₂ - среды на продукцию супероксидного анион-радикала в митохондриях растений гороха, сои и

кукурузы

В тоже время у более устойчивых растений сои в митохондриях в начале опыта вообще не наблюдалось накопления супероксида, и его содержание было ниже уровня аэрируемых растений. К 6 часам опыта содержание супероксидного анион-радикала в митохондриях увеличивалось до контрольных значений.

Таким образом, полученные нами данные показали, что в митохондриях в условиях гипоксии могут активно продуцироваться отдельные виды АФК, в частности супероксидный анион-радикал. При этом у менее устойчивых проростков гороха это отмечалось уже в первые часы действия гипоксического стресса, а у более устойчивых проростков сои и кукурузы происходило только в более поздние сроки экспозиции (через 24 часа). Нужно отметить, что в условиях СО₂ - среды также и в те же периоды активно продуцировался супероксидный анион-радикал в митохондриях исследуемых растений.

Предполагают [225], что в митохондриях растений возможно образование и пероксида водорода в условиях гипоксического стресса. В связи с этим нами было проведено определение содержания данного типа АФК в митохондриях данных растений при действии кратковременной до суток гипоксии и СО2 - среды. Как видно из данных, представленных на рис. 12, в митохондриях растений гороха накопление пероксида водорода отмечалось уже в первые 3 часа действия гипоксии и достигало 134 %.

При действии СО₂ - среды увеличение содержания почти вдвое данной формы АФК происходило через 6 часов опыта. К концу опыта содержание пероксида водорода в митохондриях растений, находящихся в условиях гипоксии, сохранялось на том же уровне. При действии СО₂ - среды содержание пероксида водорода в митохондриях наоборот снижалось.

В митохондриях более устойчивых растений сои содержание пероксида к 6 часам при действии на растения газовых сред резко возрастала (почти в 1,8-2,2 раза). Однако к концу опыта содержание пероксида падало до уровня аэрируемых растений в СО₂ - среде, а в условиях гипоксии оставалось выше контрольных растений.

В митохондриях среднеустойчивых растений кукурузы наблюдали небольшое (до 30-37 %) накопление пероксида водорода, но только в первые 3 часа действия газовых сред. Затем его содержание резко падало и становилось более чем в 2 раза ниже по отношению к митохондриям аэрируемых растений.

Проведенные исследования впервые показали возможность накопления значительного количества супероксидного анион-радикала и пероксида водорода в митохондриях растений в условиях кратковременной гипоксии. При этом уровень накопления разных типов АФК в митохондриях зависел как от сроков действия, так и от степени устойчивости растений к дефициту кислорода. При этом действие СО2 - среды на растения гороха и сои (бобовые растения) было на отдельных этапах более эффективным в отношении образования АФК в митохондриях этих растений, чем условия обычной гипоксии. Особенности действия среды высоких концентраций диоксида углерода на жирнокислотный состав мембран митохондрий растений кукурузы ранее уже были показаны [39, 47].