Бидай алейрон клеткаларындағы азот тотығының супероксиддисмутаза белсенділігі мен супероксид радикалының жинақталуына әсері
РЕФЕРАТ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
1. ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6
Астық тұқымдастарының алейрон қабаттары ... ... ... ... ... ... ...6
Оттегінің белсенді түрлерінің химиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
Азот тотығы мен гиббереллин қышқылының метаболизмдері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12
Супероксиддисмутаза ферментінің құрылысы мен функциясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .16
2. ЭКСПЕРИМЕНТТІК БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...20
2.1 Материалдар мен зерттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .20
2.1.1. Бидай дәнінің жекелеген алейрон ұлпасын бөліп алу ... ... ... .20
2.1.2. Супероксиддисмутаза изоферменттерін экстракциялау және активтілігін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...20
2.1.3 Супероксиддисмутаза изоферменттерін электрофоретикалық сұрыптау және электрофорезден соң айқындау ... ... ... ... ... ... ... ... ..21
2.1.4 Супероксид радикалы мөлшерін анықтау ... ... ... ... ... ... ..22
3. НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .23
4. ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
5. ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .30
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
1. ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6
Астық тұқымдастарының алейрон қабаттары ... ... ... ... ... ... ...6
Оттегінің белсенді түрлерінің химиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
Азот тотығы мен гиббереллин қышқылының метаболизмдері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12
Супероксиддисмутаза ферментінің құрылысы мен функциясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .16
2. ЭКСПЕРИМЕНТТІК БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...20
2.1 Материалдар мен зерттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .20
2.1.1. Бидай дәнінің жекелеген алейрон ұлпасын бөліп алу ... ... ... .20
2.1.2. Супероксиддисмутаза изоферменттерін экстракциялау және активтілігін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...20
2.1.3 Супероксиддисмутаза изоферменттерін электрофоретикалық сұрыптау және электрофорезден соң айқындау ... ... ... ... ... ... ... ... ..21
2.1.4 Супероксид радикалы мөлшерін анықтау ... ... ... ... ... ... ..22
3. НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .23
4. ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
5. ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .30
Супероксид, сутектің асқын тотығы және гидроксид радикалы секілді оттегінің белсенді формаларының клеткалардың программаланған өлімінiнiң iске асу механизiмiндегi ролі зор. Мысалы , гидроксил қалдығы лезде 7х10-10с ішінде клетка құрлымын бұзып, ондағы белок, нуклеин қышқылдарының құрылымын бұзып, липидтерді аса тотықтырып, тотығу өнімдері: альдегид, кетон, асқын тотықтармен қатар, аса улы қосылыстардың түзілуін жүзеге асырады. Осылардың ішінде нуклеин қышқылдарының зақымдалуы ДНҚ-дағы генетикалық информацияны өзгертіп, организмнің тіршілігіне қауіп тудыруы мүмкін.
Антиоксидантты ферменттердің ішінде ОБТ қарсы клетка ішілік қорғаныстың алғашқы қатарын супероксиддисмутаза (СОД) құрайтыны анықталған. СОД өсімдік клеткасында детоксикация реакциясын катализдейді. Ол супероксид радикалдарын өзара әсерлестіріп, аса улы супероксид радикалының улылығы төмен сутегінің асқын тотығына айналуын катализдейді.
Осыған орай жұмысымның мақсаты алейрон қабатының клеткаларындағы супероксид радикалының жинақталуы мен супероксиддисмутаза ферментінің активтілігінің азот тотығы арқылы реттелуiн зерттеу болып табылады.
Антиоксидантты ферменттердің ішінде ОБТ қарсы клетка ішілік қорғаныстың алғашқы қатарын супероксиддисмутаза (СОД) құрайтыны анықталған. СОД өсімдік клеткасында детоксикация реакциясын катализдейді. Ол супероксид радикалдарын өзара әсерлестіріп, аса улы супероксид радикалының улылығы төмен сутегінің асқын тотығына айналуын катализдейді.
Осыған орай жұмысымның мақсаты алейрон қабатының клеткаларындағы супероксид радикалының жинақталуы мен супероксиддисмутаза ферментінің активтілігінің азот тотығы арқылы реттелуiн зерттеу болып табылады.
Jacobsen J.V. Regulation of the synthesis and transport of secreted proteins in cereal aleurone. Int Rev Cytol. - 1991. - Vol.126. - P. 49–88.
2 Bethke P. C., Hillmer S. and Jones R. L. Isolation of intact protein storage vacuoles from barley aleurone // Plant Physiol. - 1996. - Vol.110. - P.521-529.
3 Fujimura K., Kanoh M., Benaka T. Studies heterogecity of Taka-amylas A: Isolation of an amylase having one N-acetylglucosoamine residue as the sugar chain // J. Biochem. - 1982. - Vol. 92. - P. 265-270.
4 Бисенбаев А.К., Кениев А.М. Берсимбаев Р.И. Участие ядерных дезоксирибонуклеаз в реализации онтогенетически программированной гибели клеток алейронового слоя зерна пшеницы// Известия НАН РК. – 2003. - №.5. - С. 35-42.
5 Бисенбаев А.К., Кениев А.М., Тазабекова Ж.Ж., Берсимбаев Р.И. Онтогенетически программированная гибель клеток эндосперма созревающего зерна пшеницы// Вестник КазНУ. Серия биологическая. – 2003. -№3(21). - С. 40-45.
6 Jones R.L., Dangl J.L. Logjam at the styx: Programmed cell death in plants // trends Plant Sci. - 1996. - Vol. 1. - P. 114-118.
7 Бисенбаев А.К., Кениев А.М., Берсимбаев Р.И. Действие гибберелловой и абсцизовой кислот на апоптоз клеток алейронового слоя зерна пшеницы // Вестник КазГУ. Серия биологическая - 2001. - № 1(13). - С. 52-57.
8 Jacobsen J.V., Knox R.B., Pyliotis N.A. The structure and composition of aleuron grains in the barley aleurone layer // Planta. - 1971. - Vol. 101. - P.189-209.
9 Gilroy S., Jones R.L. Perception of gibberellin and abscisic acid at the external face of the plasma membrane of barley (Hordeum vulgare L.) aleurone protoplasts. Plant Physiol. - 1994. - Vol. 104. - Р. 1185–1192.
10 Gomez-Cadenas A., Zentalla R., Walker-Simmons M. and Ho T. H. Gibberellin / abscisic acid antagonism in barley aleurone cells: Site of action of the protein kinase PKABA1 in relation to gibberellin signaling molecules // Plant Cell. - 2001. - Vol. 13. - Р. 667–679.
11 Бисенбаев А.К., Алтыбаева Н.А., Берсимбаев Р.И. Получение изолир-ованных протопластов из алейронового слоя зерна пшеницы // Вестник КазНУ. Серия биологическая. – 2000. - №1(9). - С. 88-95.
12 Bethke P.C., Hillmer S., Jones R.L. Isolation of intact protein storage vacuoles from barley aleurone // Plant Physiol. - 1996. - Vol.110. - P.521-529.
13 Bethke P.C., Jones R.L. Gibberellin signaling // Plant Biol. - 1998. - Vol. 1. - Р. 440–446.
14 Гильманов М.К., Сабитов А.Н., Саменов Н.А., Ибрагимова С.А., Мусабеков К. Изучение механизмов активации надф-гдг сферосом в семенах злаковых культур ионами Са2+, медиатором цитокинина и гиббереллином // Вестник КазНУ. Серия биологическая. – 2006. - №3(29). - С. 111-116.
15 Jones R.L., Jacobsen J.V. Regulation of the synthesis and transport of secreted proteins in cereal aleurone. Int Rev Cytol. - 1991. - Vol.126. - P. 49–88.
16 Schuurink R.C., Bakhuizen R., Libbenga K.R., Boulanger F., SinjorgoM.C. Dormant barley aleurone shows heterogeneity and a specific cytodifferentiation // J. Cereal Sci. - 1997. - Vol. 25. - P. 27–36.
17 Rodaway S. J. Composition of alpha-amylase secreted by aleurone layers of grains Himalaya barley // Phytochemistry. - 1978. - Vol.17. - P.385-389.
18 Акаева М. М., Каракеева Р.К., Юсупова Р., Фурсов О. В. Активация альфа-амилаз из алейроновых зерен // Известия АН Каз ССР. - 1990. - Т.6. - С. 35-38.
19 Wyatt S.E. and Carpita N. C. Two distinct soures of elicited reactive oxygen species in tobacco epidermal cells. // Trends Cell Biol. - 1993. - Vol.3. - P. 413–417.
20 Dixon R. A., Harrison M. J. and Lamb, C. A sensetive method for the estimation of hydrogen peroxide in biological materials // J. Annu. Rev. Phytopathol. - 1994. - Vol.32. - P.479–501.
21 Van de Rhee M. D., Linthorst H. J. M., Bol J. F. Lethal hydroxyl radical production in paraquat – treated plants // in: Stress-Induced Gene Expression in Plants/ Basra, A. S., ed., Harwood Academic Publishers. - Lausanne, New York, Philadelphia and Reading, 1994. - P.249–284.
22 Hase S., Fujimura K., Kanoh M., Benaka T. Studies heterogecity of Taka-amylas A: Isolation of an amylase having one N-acetylglucosoamine residue as the sugar chain // J. Biochem. - 1982. - Vol. 92. - P. 265-270.
23 Kombrink E. and Somssich I. E. Active oxygen in plant pathogenesis // Adv. Bot. Res. - 1995. – Vol. 21. - P 1–34.
24 Jones A. M. and Dangl J. L.The activated oxygen role of peroxisomes in senescence // Trends Plant Sci. - 1996. - Vol.1. - P.114–119.
25 Apel K. and Jones J. D. G. Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signal transduction // Plant Cell. - 1996. - Vol.8. - P.1773–1791.
26 Berlett BS., Dietrich R. A. and Richberg, M. H. Protein oxidation in aging, disease, and oxidative stress // Plant Cell. - 1996. - Vol.8. - P.1793–1807.
27 Baker C. J. and Orlandi E. W. Oxidative stress increased respiration and generation of reactive oxygen species, resulting in ATP depletion, opening of mitochondrial permeability transition, and programmed cell daeth // Annu. Rev. Phytopathol. - 1995. - Vol.33. - P.299–321.
28 Chung H.T., Pae H.O., Choi B.M., Billar T.R., Kim Y.M. Nitric oxide as bioregulator of apoptosis // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2002. - Vol.282. - Р. 107-115.
29 Durner J., Gow A.J., Stamler J.S., Glazebrook J. Ancient origins of nitric oxide signaling in biological systems // Proceedings of the National Academy of Sciences, USA. - 1999. - Vol.96. - Р.14206–14207.
30 Neill S.J., Radhika D. and Hancock J.T. Nitric oxide signalling in plants // New Phytologist. - 2003. - Vol.159. - Р.11–35.
2 Bethke P. C., Hillmer S. and Jones R. L. Isolation of intact protein storage vacuoles from barley aleurone // Plant Physiol. - 1996. - Vol.110. - P.521-529.
3 Fujimura K., Kanoh M., Benaka T. Studies heterogecity of Taka-amylas A: Isolation of an amylase having one N-acetylglucosoamine residue as the sugar chain // J. Biochem. - 1982. - Vol. 92. - P. 265-270.
4 Бисенбаев А.К., Кениев А.М. Берсимбаев Р.И. Участие ядерных дезоксирибонуклеаз в реализации онтогенетически программированной гибели клеток алейронового слоя зерна пшеницы// Известия НАН РК. – 2003. - №.5. - С. 35-42.
5 Бисенбаев А.К., Кениев А.М., Тазабекова Ж.Ж., Берсимбаев Р.И. Онтогенетически программированная гибель клеток эндосперма созревающего зерна пшеницы// Вестник КазНУ. Серия биологическая. – 2003. -№3(21). - С. 40-45.
6 Jones R.L., Dangl J.L. Logjam at the styx: Programmed cell death in plants // trends Plant Sci. - 1996. - Vol. 1. - P. 114-118.
7 Бисенбаев А.К., Кениев А.М., Берсимбаев Р.И. Действие гибберелловой и абсцизовой кислот на апоптоз клеток алейронового слоя зерна пшеницы // Вестник КазГУ. Серия биологическая - 2001. - № 1(13). - С. 52-57.
8 Jacobsen J.V., Knox R.B., Pyliotis N.A. The structure and composition of aleuron grains in the barley aleurone layer // Planta. - 1971. - Vol. 101. - P.189-209.
9 Gilroy S., Jones R.L. Perception of gibberellin and abscisic acid at the external face of the plasma membrane of barley (Hordeum vulgare L.) aleurone protoplasts. Plant Physiol. - 1994. - Vol. 104. - Р. 1185–1192.
10 Gomez-Cadenas A., Zentalla R., Walker-Simmons M. and Ho T. H. Gibberellin / abscisic acid antagonism in barley aleurone cells: Site of action of the protein kinase PKABA1 in relation to gibberellin signaling molecules // Plant Cell. - 2001. - Vol. 13. - Р. 667–679.
11 Бисенбаев А.К., Алтыбаева Н.А., Берсимбаев Р.И. Получение изолир-ованных протопластов из алейронового слоя зерна пшеницы // Вестник КазНУ. Серия биологическая. – 2000. - №1(9). - С. 88-95.
12 Bethke P.C., Hillmer S., Jones R.L. Isolation of intact protein storage vacuoles from barley aleurone // Plant Physiol. - 1996. - Vol.110. - P.521-529.
13 Bethke P.C., Jones R.L. Gibberellin signaling // Plant Biol. - 1998. - Vol. 1. - Р. 440–446.
14 Гильманов М.К., Сабитов А.Н., Саменов Н.А., Ибрагимова С.А., Мусабеков К. Изучение механизмов активации надф-гдг сферосом в семенах злаковых культур ионами Са2+, медиатором цитокинина и гиббереллином // Вестник КазНУ. Серия биологическая. – 2006. - №3(29). - С. 111-116.
15 Jones R.L., Jacobsen J.V. Regulation of the synthesis and transport of secreted proteins in cereal aleurone. Int Rev Cytol. - 1991. - Vol.126. - P. 49–88.
16 Schuurink R.C., Bakhuizen R., Libbenga K.R., Boulanger F., SinjorgoM.C. Dormant barley aleurone shows heterogeneity and a specific cytodifferentiation // J. Cereal Sci. - 1997. - Vol. 25. - P. 27–36.
17 Rodaway S. J. Composition of alpha-amylase secreted by aleurone layers of grains Himalaya barley // Phytochemistry. - 1978. - Vol.17. - P.385-389.
18 Акаева М. М., Каракеева Р.К., Юсупова Р., Фурсов О. В. Активация альфа-амилаз из алейроновых зерен // Известия АН Каз ССР. - 1990. - Т.6. - С. 35-38.
19 Wyatt S.E. and Carpita N. C. Two distinct soures of elicited reactive oxygen species in tobacco epidermal cells. // Trends Cell Biol. - 1993. - Vol.3. - P. 413–417.
20 Dixon R. A., Harrison M. J. and Lamb, C. A sensetive method for the estimation of hydrogen peroxide in biological materials // J. Annu. Rev. Phytopathol. - 1994. - Vol.32. - P.479–501.
21 Van de Rhee M. D., Linthorst H. J. M., Bol J. F. Lethal hydroxyl radical production in paraquat – treated plants // in: Stress-Induced Gene Expression in Plants/ Basra, A. S., ed., Harwood Academic Publishers. - Lausanne, New York, Philadelphia and Reading, 1994. - P.249–284.
22 Hase S., Fujimura K., Kanoh M., Benaka T. Studies heterogecity of Taka-amylas A: Isolation of an amylase having one N-acetylglucosoamine residue as the sugar chain // J. Biochem. - 1982. - Vol. 92. - P. 265-270.
23 Kombrink E. and Somssich I. E. Active oxygen in plant pathogenesis // Adv. Bot. Res. - 1995. – Vol. 21. - P 1–34.
24 Jones A. M. and Dangl J. L.The activated oxygen role of peroxisomes in senescence // Trends Plant Sci. - 1996. - Vol.1. - P.114–119.
25 Apel K. and Jones J. D. G. Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signal transduction // Plant Cell. - 1996. - Vol.8. - P.1773–1791.
26 Berlett BS., Dietrich R. A. and Richberg, M. H. Protein oxidation in aging, disease, and oxidative stress // Plant Cell. - 1996. - Vol.8. - P.1793–1807.
27 Baker C. J. and Orlandi E. W. Oxidative stress increased respiration and generation of reactive oxygen species, resulting in ATP depletion, opening of mitochondrial permeability transition, and programmed cell daeth // Annu. Rev. Phytopathol. - 1995. - Vol.33. - P.299–321.
28 Chung H.T., Pae H.O., Choi B.M., Billar T.R., Kim Y.M. Nitric oxide as bioregulator of apoptosis // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2002. - Vol.282. - Р. 107-115.
29 Durner J., Gow A.J., Stamler J.S., Glazebrook J. Ancient origins of nitric oxide signaling in biological systems // Proceedings of the National Academy of Sciences, USA. - 1999. - Vol.96. - Р.14206–14207.
30 Neill S.J., Radhika D. and Hancock J.T. Nitric oxide signalling in plants // New Phytologist. - 2003. - Vol.159. - Р.11–35.
Әл – Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті
Биология факультеті
Генетика және молекулалық биология кафедрасы
БIТIРУ ЖҰМЫСЫ
БИДАЙ АЛЕЙРОН КЛЕТКАЛАРЫНДАҒЫ АЗОТ ТОТЫҒЫНЫҢ СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА
БЕЛСЕНДІЛІГІ МЕН СУПЕРОКСИД РАДИКАЛЫНЫҢ ЖИНАҚТАЛУЫНА ӘСЕРІ.
Орындаушы
4- курс студенті
Паренова Р.А.
Ғылыми жетекшісі
б.ғ.к., доцент
Бисенбаев А.Қ.
“______”________2007ж.
Норма бақылаушы
Сатылған И.А.
“______”________2007ж.
Қорғауға жіберілді.
Кафедра меңгерушісі,
биология ғылымдарының докторы
Айташева З.Г.
“______”________2007ж.
Алматы, 2007
МАЗМҰНЫ
РЕФЕРАТ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ...4
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
1. ӘДЕБИЕТКЕ
ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... .6
1. Астық тұқымдастарының алейрон қабаттары ... ... ... ... ... ... .. .6
2. Оттегінің белсенді түрлерінің
химиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
3. Азот тотығы мен гиббереллин қышқылының
метаболизмдері ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... .12
4. Супероксиддисмутаза ферментінің құрылысы мен
функциясы ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... .16
2. ЭКСПЕРИМЕНТТІК
БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
20
2.1 Материалдар мен зерттеу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... 20
2.1.1. Бидай дәнінің жекелеген алейрон ұлпасын бөліп алу ... ... ... .20
2.1.2. Супероксиддисмутаза изоферменттерін экстракциялау және
активтілігін анықтау
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... 20
2.1.3 Супероксиддисмутаза изоферменттерін электрофоретикалық сұрыптау
және электрофорезден соң айқындау ... ... ... ... ... ... ... ... ...21
4. Супероксид радикалы мөлшерін анықтау ... ... ... ... ... ... ..22
3. НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ
ТАЛҚЫЛАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..23
4.
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... .28
5. ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... 30
РЕФЕРАТ
Бітіру жұмысы 33 беттен тұратын компьютерлік текстен, 5 суреттен
тұрады.
Жұмыстың мақсаты: Бидай алейрон клеткаларындағы азот тотығының
супероксиддисмутаза белсенділігі мен супероксид радикалының жинақталуына
әсерін зерттеу.
Жұмысты жасау үшiн объект ретiнде: Қазақстан 4 сортты гексаплоидты
бидайдың (Triticum aestivum) дәндері қолданылды.
Жұмыс барысында келесi әдiстемелер қолданылды: Бiркелкi буферлiк
жүйедегi ПААГ электрофорезi, супероксиддисмутаза ферментiн экстракциялау
және белсендiлiгiн анықтау, белок мөлшерiн анықтаудың Бредфорд әдiстемесi.
Кілтті сөздер: Оттегінің белсенді түрлері, тотықтырушы агенттер,
тотықтырушы қопарылыс, антиоксидантты ферменттер, супероксиддисмутаза.
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР ТІЗІМІ
ОБТ-оттегінің белсенді түрлері
СОД-супероксиддисмутаза
АБҚ – абсциз қышқылы
ГҚ – гиббереллин қышқылы
NO – азот тотығы
SNAP – S-нитрозо-N-ацетилпенициламин
КПӨ – клетканың программаланған өлімі
ПААГ – полиакриламидтік гель
О* – супероксид радикалы
Н2О2 – сутегінің асқын тотығы
КІРІСПЕ
Супероксид, сутектің асқын тотығы және гидроксид радикалы секілді
оттегінің белсенді формаларының клеткалардың программаланған өлімінiнiң
iске асу механизiмiндегi ролі зор. Мысалы , гидроксил қалдығы лезде 7х10-
10с ішінде клетка құрлымын бұзып, ондағы белок, нуклеин қышқылдарының
құрылымын бұзып, липидтерді аса тотықтырып, тотығу өнімдері: альдегид,
кетон, асқын тотықтармен қатар, аса улы қосылыстардың түзілуін жүзеге
асырады. Осылардың ішінде нуклеин қышқылдарының зақымдалуы ДНҚ-дағы
генетикалық информацияны өзгертіп, организмнің тіршілігіне қауіп тудыруы
мүмкін.
Антиоксидантты ферменттердің ішінде ОБТ қарсы клетка ішілік
қорғаныстың алғашқы қатарын супероксиддисмутаза (СОД) құрайтыны анықталған.
СОД өсімдік клеткасында детоксикация реакциясын катализдейді. Ол супероксид
радикалдарын өзара әсерлестіріп, аса улы супероксид радикалының улылығы
төмен сутегінің асқын тотығына айналуын катализдейді.
Осыған орай жұмысымның мақсаты алейрон қабатының клеткаларындағы
супероксид радикалының жинақталуы мен супероксиддисмутаза ферментінің
активтілігінің азот тотығы арқылы реттелуiн зерттеу болып табылады.
1. ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1. Астық тұқымдастарының алейрон қабаттары
Астық тұқымдастарының алейронын зерттеу кем дегенде екі ғасырға созылып
келеді. Астық алейроны өсімдіктердің ең қарқынды түрде зерттеліп келе
жатқан ұлпаларының бірі болып табылады. Сыра қайнатуда және ашытқы
дайындауда астық алейроны маңызды орын алатындықтан химия және биология
мамандары шамамен 200 жыл бұрын арпаның маңызын егжей-тегжейлі зерттей
бастады [1].
ЕСКЕРТУ: АЛ. – бидай дәнінің алейрон қабаты; ЭНД. – бидай дәнінің
крахмалды эноспермі; ПРОК. – бидай дәнінің проксимальды бөлігі; ДИСТ. –
бидай дәнінің дистальды бөлігі. 3 – бидай дәнінің ұрығы
Сурет 1- Бидай дәнінің құрылысы
Бидай дәнінің эндоспермі тозаң қапшығында, орталық клетканың аталық
жыныс клеткасымен ұрықтану нәтижесінде пайда болатын, триплоидты ұлпа (1-
сурет). Тозаңдану процесінен кейін шамамен 8-10 тәуліктен соң, дән
эндоспермі крахмалды эндоспермге және алейрон қабатына дифференциацияланады
[2]. Алайда, ұрықтанған бір клеткадан пайда болатынына қарамастан, алейрон
ұлпасы мен крахмалды эндосперм клеткаларының өлуі әртүрлі уақытта жүзеге
асады. Крахмалды эндосперм клеткалары бидай дәнінің пісіп-жетілу барысында
өліп, дән қуысын белокты және крахмалды гранулалар түрінде толтырып тұрады
деген болжам бар. Ал алейрон клеткалары, дәннің пісіп-жетілу сатысында еш
өзгеріссіз сақталып, тек қана оның өніп-өсу сатысын, гидролитикалық
ферменттерді синтездеп, секрециялау арқылы индукциялағаннан кейін ғана
элиминацияланады [3].
Алейрон қабатының онтогенетикалық программаланған клеткалар өлімі (ПКӨ)
апоптотикалық сипатта жүзеге асатыны анықталған [4-6]. Бұл процестің
дезоксирибонуклеазалардың белсенділігінің артуымен, геномдық ДНҚ
молекуласының фрагментациялануымен үйлесіп, фитогормондар - гиббереллин
және абсциз қышқылдарымен бақыланылатыны көрсетілген [7].
Жоғарыда айтылғандай, алейрон клеткаларының негізгі қызметі
гидролитикалық ферменттерді (α-амилазаны қоса) синтездеп, крахмалды
эндоспермге секрециялау.
Алейрон клеткаларының ультра құрылымы олардың қызметін көрсетеді.
Дәндегі алейронның көптеген көрсеткіштері оның ерекше және жан-жақты
тәжірибелік жүйе болуын қамтамасыз етеді. Астық тұқымдастарының алейрон
қабаты біртекті, жоғары дифференциалданған клеткалардың бір қабатынан
(сұлы, жүгері, қара бидай, бидай) немесе бірнеше қабатынан (күріш, арпа)
тұрады [8]. Пісіп-жетілген, құрғақ алейрон клеткалары қалың,
геммицеллюлозалық қабырғамен қоршалған және олар ешқандай да клеткалық
бөлінуге ұшырамайды. Алейрон қабаттарын жабысып қалған өлі крахмалды
эндоспермнен ажыратып алуға болады және ажыратып алынған алейрон ұлпасынан
ферменттердің көмегімен протопластардың біртекті популяциясын дайындауға да
болады [9]. Осындай жолмен жекеленіп алынған протопластар, тұтас алейрон
ұлпалары сияқты гиббереллинге тәуелді α-амилаза изоферментінің активтенуі
және синтезін қамтамасыз ететіні көрсетілген. Жекеленген протопластар алу
әдістемесі сұлы және арпа алейрон ұлпасына қатысты жасалынған [10] Біздің
лабораторияда бидай алейрон ұлпаларынан жекеленген протопластарды бөліп
алудың және тазалау, оларды концентрлеу үшін фракциялаудың
модификацияланған әдістемесі ұсынылған [11]. Ферменттік өңдеу арқылы
алынған бидай алейрон протопластарының шығымы шикі ұлпаға шаққанда –35х106
клетка1 г болды. Протопластарды фиколл градиенттінде центрифугалау
әдістемесі тіршілік дәрежесі жоғары клеткалар фракциясын алуға мүмкіндік
берді (шамамен 80-85 %).
Алейрон клеткаларының цитоплазмасына белоктар қорынан тұратын көптеген
вакуольдер тән, оларды көбінесе алейрондық түйіршіктер деп те атайды, олар
бүкіл клеткаларды алып жатады. Бұл органелла алейронның гормондар әсеріне
қайтаратын реакциясында негізгі қызмет атқарады. Протеиндердің қоры бар
вакуольде гиббереллинмен өңделгеннен кейін гидролизге ұшыраған протеиндерді
секреторлық белоктардың түзілуіне қажетті аминқышқылдармен қамтамасыз ету
үшін қор ретінде сақтай бастайды [12]. Протеиндердің қоры бар вакуольдер,
сондай-ақ, астық тұқымдастардың дәндеріндегі минералдардың негізгі қоймасы
болып табылады. Олардың құрамынан минералдар фитин түрінде бөлініп алынған.
Фитин К+, Mg2+, және Ca2+ иондары мен фитинді қышқылынан (гексофосфат)
түзілген кристалды, ерімейтін комплекс болып табылады. Бұл кристалды
қосынды, глобоид деп те аталады. Рентгендік микроанализ нәтижелері бойынша
дән құрамындағы РО43+, К+, Mg2+ және Ca2+ иондарының шамамен 75% алейрон
қабаттарында сақталады [13]. Алейрон немесе протопластардың инкубациялық
кезеңінде вакуольдер көлемдері ұлғайып, бір-бірімен орталық үлкен бір
вакуоль түзілгенше қосыла бастайды. Инкубациялық ортада гиббереллин болған
жағдайда клеткалар мен протопластардағы алейрон қабаттарының вакуольдену
процесі жылдамдай түседі. Бейтарап майларды сақтайтын липидтік қосындылар
немесе олеосомдар да алейрон клеткаларының маңызды органеллалары болып
табылады, олар клетканың бүкіл кеңістігінің 30% алып жатқан үшглицеридтік
негізден тұрады [14]. Алейрон клеткаларындағы олеосомдар эндоплазмалық
торда пайда болып, кейіннен эндоплазмалық торға және протеиндердің қоры бар
вакуольдер бетіне бекінген күйде болады. Олеосомдардың вакуольдер бетіне
бекініп жатуы вакуолдердің кейбір түрлері тікелей эндоплазмалық тордан
пайда болады деген болжамды растайды. Қор ретінде сақталған бейтарап майлар
алейрон клеткаларын көміртегі көзімен де қамтамасыз етеді, эндоспермді
мобилизациялау басталғанға дейін клетка көміртегіні осы жерден жұмсай
алады, сонымен бірге мұндағы май қышқылдары мембрананы түзуге
пайдаланылады. Бұл май қышқылдарының алейрон клеткалары арқылы
метаболизденетініне бірнеше дәлелдер бар. Алейрон клеткаларында
малатсинтетазадан және изоцитрат лиазадан тұратын көптеген глюкоксисомалар
да болады [15;16] және оқшауланып алынған алейрон қабаттары сахарозаны
синтездей алады.
Жоғарыда айтылғандай, алейрон клеткалары – жоғары деңгейде
дифференциацияланған ұлпа. Бұл ұлпаның негізгі қызметі – гидролитикалық
ферменттерді (альфа-амилазаны қоса) синтездеп, крахмалды эндоспермге
секрециялау. Олай болса, алейрон ұлпаларында оның секреторлық қызметіне
байланысты эндоплазматикалық тор, Гольджи аппараты, митохондриялар өте
жақсы дамыған.
Аталған гидролитикалық ферменттердің ішінде α-амилаза, дәннің өніп-
өсуіне қатысты маңызды болып табылады. Крахмалды эндоспермге секрецияланған
α-амилаза крахмалды қанттарға дейін ыдыратып, өсімдіктің өніп-өсуіне
қажет энергиямен қамтамасыз етеді [17;18].
α-амилаза ферментінің практикалық маңыздылығына байланысты (ауыл-
шаруашылығы, сыра дайындау, нан өндіру, фармакология және т.б.) оларды
зерттеу жұмыстарына ғалымдар ертеден көңіл аударуда. Осыған орай альфа-
амилаза ферментінің құрылысы мен қызметі келесі бөлімде терең
қарастырылады.
1.2 Оттегінің белсенді түрлерінің химиясы
Өсімдіктер өздерінің тіршілік кезеңі барысында қоршаған ортаның
әртүрлі қолайсыз ықпалдарына қарсы тұруы тиіс. Осыған байланысты олардың
бойында өсімдік организмін биотикалық және абиотикалық қолайсыз
жағдайлардан қорғауға бағытталған кең ауқымды бағдарламалар пайда болып,
дамыды. Өсімдіктердің потогенді (ауру тудырғыш) бактериялармен ,
саңырауқұлақтармен және вирустармен зақымдалуы олар үшін ең қауіпті
жағдайлардың бірі болып табылады [19].
Микроорганизмдерді өсімдіктерге ендіргеннен кейін олар, патогендердің
көбеюін шектеу мен жою мақсатында бір немесе бірнеше қорғаныс механизмдерін
іске қосуы мүмкін [20]. Клетка қабырғаларының қалыңдауы, фитоалексиндердің
түзілуі және антимикробиотикалық белоктардың жиналуы сияқты жалпы
қорғаныстық реакцияларды жүзеге асырады. Бұл реакциялардың уақыт пен
кеңістік аралығында реттелуі ие организммен патоген арасындағы қарым-
қатынастың нәтижесін қамтамасыз етуде шешуші фактор болып табылады
(организм не микроорганизмнің ықпалына душар болып, беріледі, не оған қарсы
әрекет етеді) [21]. Көп жағдайда, бұл реакциялар зақымдалған ошақта бірнеше
клеткалардың өлімге ұшырауымен байланысты болады (гиперсезімталды жауап).
Қорғаныстық реакциялардың жүре бастауы үшін не организмге енген патоген
арқылы түзілген, не өсімдіктің клеткалық қабырғаларынан босап шыққан белгі
бергіш молекулалардың қабылдануы қажет. Мұндай молекулалар "элиситерлер"
(ағылш . elicit-қоздырып-шақыру, шығарып алу) деп аталады, олардың кейбі-
реулері олигосахаридтер, белоктар және пептидогликандар ретінде иденти-
фикацияланады [22]. Бұл элиситерлер ие организм –микроб түріндегі белгілі
бір өсімдік жүйесі үшін арнайы түрдегі молекулалар болуы мүмкін, немесе
арнайы емес сипаттағы молекулалар түріндегі, мысалы, өсімдіктердің
клеткалық қабырғаларының бөліктері немесе өсімдік организміне енген
патогеннің клеткалық бөлшектері ретінде болуы мүмкін.
Өсімдіктердің суспензия-культурасы ортасында қорғаныстық реакция-
ларды тудыру үшін элиситер молекулаларының қоспасы қолданылған жағдайда ,
қорғаныс жауабының негізінен клетка қабырғасының бетінде жүзеге асатын ,
жылдам, тез жүруші процесстерден тұратын жаңа жақтары анықталады.
Реакциялардың ішінде мынадай түрлері идентификцияланады : Оттегінің
белсенді түрлерінің (ОБТ) босатылуы (тотықтырушы қопарылыс, ТҚ) [23];
клеткадан тыс рН мәнінің, мембрандық потенциалдардың, иондар қозғалысының
өзгеріске ұшырауы; белоктарды фосфарлау моделінің өзгеруі [24]; клеткалық
қабырғаның белоктық бөліктерінің тотыға иммобилизациялануы [25].
Клеткалардың көпшілігі ОБТ-рін өндіруге және бейтараптауға қаблетті
келеді. Қалыпты жағдайда ОБТ клеткада молекулалық оттегінің (О2) бір
электрондық тотықсыздануы нәтижесінде міндетті түрде түзіліп отыратын
қосымша өнім ретінде кездеседі. Сонымен қатар, клеткадағы ОБТ деңгейінің
мүмкіндігінше ең төмен болуын қамтамассыз ету үшін көптеген клеткаларда
арнайы қорғаныстық механизмдер болады.
Сүтқоректілерде ОБТ өндіру реакциясы жүретіні бізге 30 жылдан астам
уақыттан бері белгілі (фагоциттердегі респираторлық жарылу) өсімдіктерде
бұл құбылыс едәуір кеш анықталады [26]. Жуық арада жаряланған жұмыстардың
нәтижесі бойынша ОБТ тек организмдерге енген патогенге қарсы қорғаныс
құралы ретінде ғана қызмет атқарып қоймай, өсімдіктердің бұдан кейінгі
қорғаныстық реакцияларын, сонымен бірге, зақымдалған клеткалардың
гиперсезімталды жауабын белсендіруші сигнал болып табылады.
ОБТ молекулалық оттегінің белгілі бір ретпен тотықсыздануы барысында
түзелетін : супероксид (О), сутегінің асқын тотығы (Н2О2), және гидроксил
радикалы (ОН) өнімдері. Бұл қосылыстар стреске ұшырамаған клеткалардың
митохондриялары мен хлоропластарындағы жүретін тотығу-тотықсыздану
реакциялары нәтижесінде аз мөлшерде түзіледі.
Супероксид (О) түзілу үшін энергия аз мөлшерде жұмсалады. Тірі
клеткалардағы супероксидтің мөлшері оның протондалған түрі гидропероксил
радикалдың (О2Н) мөлшерімен бірдей болады. Гидропероксил радикалы
супероксидке қарағанда анағұрлым гидрофобты келеді және мембраналардың
липидті қабаттары арқылы оңай енеді. рН-мәні физиологиялық болған жағдайда
супероксид клетканың макромолекулаларымен әлсіз түрде әрекеттеседі. рН мәні
бейтарап немесе әлсіз сілтілі болған жағдайда супероксидте, сутегінің асқын
тотығы да Н2О2 және О2 ыдырайды. Бұл реакция кенеттен жүруі мүмкін, сондай-
ақ супероксиддисмутазаның (СОД) қатысуыменде жүреді.
Н2О2 салыстырмалы түрде алғанда тұрақты ОБТ болып табылады. Н2О2
реакцияға түсу қаблеті жоғары емес. Ол электрлік тұрғыдан алғанда бейтарап
бола отырып, клеткалық мембраналар арқылы еніп, Н2О2 түзілген аймақтан
алшақ жатқан жерлерге жетуге қабілетті келеді. Өсімдік клеткаларында
жаңадан түзілген Н2О2 мынадай өзгерістерге ұшырауы мүмкі: 1) өздігінше
кенеттен немесе каталазаның қатысуымен су және оттегіге ыдырайды; 2)
әртүрлі пероксидазалар үшін субстрат ретінде болуы мүмкін, мысалы,
лигниннің түзілуін құрлымдық тұрғыдан тежейтін феноксил радикалдарының
түзілуі үшін субстрат болып келеді; 3) дегидроаскорбатредуктазамен және
глутатион-редуктазамен бірлесіп әсер ететін аскорбат пероксидаза көмегімен
зияндылығы жойылуы мүмкін (халливела –Асада жолы). Белгілі бір жағдайда,
тотықсыздандырғыш болған кезде, Н2О2 пероксидазалар арқылы Compound III
түзілуін қамтамассыз ететін реакциялардың ретті тізбегіне айналуы мүмкін.
Гидроксил радикалы бұл жұмыста аталған ОБТ ішінде реакцияға түсу
қаблеті ең жоғары болып келетін түрін құрайды. Ол Н2О2 мен О өзара
әрекеттесуі нәтижесінде пайда болуы мүмкін. Қалыпты клеткаларда бұл
реакция баяу жүреді және ОН көп мөлшерде өндірілуі үшін тиімсіз болып
табылады. Бірақ, Fe2+ немесе Cu+ сияқты транзиттік металлдардың тотығуынан
және бұл тотыққан иондардың супероксидтің қатысуымен тотықсызданған
түрлеріне дейін регенерациялануынан тұратын реакциялар циклы барысында ОН
айтарлықтай көп мөлшерде түзіледі. ОН радикалдық тізбекті реакцияларды
бастауға қаблетті болғандықтан, ол клеткалық макромолекулалардың қайтымсыз
өзгерістерге (модификацияға) ұшырауына және органеллалардың зақымдалуына
жауапты болып келетін негізгі ОБТ ретінде саналады. ОН бос күйінде болуы
шамамен 0,000000002 сек тең болғандықтан оны көзбен көру және оның патоген-
өсімдік қарым-қатынасындағы рөлін анықтау сәтсіз аяқталды. N-ацетилхит-
олигосахаридті элиситермен өңделген күріштің (Oryza sativa) суспензиялық
культура клеткаларына жақында ғана жүргізілген тәжірибелер нәтижесінде, бұл
модельдік жүйеде ОН түзілетіні анықталды [27].
Өсімдік клеткаларының көптеген жануар жүйелерінен ерекшелігі ,
олар ОБТ негізінен алғанда Н2О2 түрі үнемі ,айтарлықтай көп мөлшерде
өндіруге қаблетті келеді, бұл процесс әдетте клетканың экстрацеллюларлық
компар-таментімен байланысты болады және ол гормондар жарық сәулесі,
механикалық зақымданулар сияқты әртүрлі фактолар арқылы реттеледі. Н2О2
лигнификация процесіне ұшырайтын клеткаларда кездеседі, мысалы, трахеялық
(түтікше) элементтерден және флоэма талшықтарынан көруге болады, ал тез
ұзарушы клеткалардың клеткалық қабырғаларында әдетте болмайды; механикалық
стреске шалдығып зақымдалған клеткаларда Н2О2 қарқынды түрде өндіріледі.
Тотықтырушы қопарылыс дегеніміз, сырттан түрткі болған факторларға
жауап ретінде ОБТ көп мөлшерде, жылдам өндірілуі болып табылады. ОБТ
өндірілу жайында алғашқы мәліметтер 1983 жылы пайда болды, бұл мәліметтер
бойынша картоп түйіндеріне (Solanum tuberosum) өзімен сәйкес келмейтін
Phytophthora infestans тұқымын өндіріп өсірген (инокуляциялаған) жағдайда
картоп түйіндері супероксид түзе бастайды. Бұл реакция сондай-ақ потогенді
микроорганизмдермен зақымдалған өсімдіктерде және элиситерлік
препараттармен, қоздырғыштың бөліктерімен өңделіп немесе механикалық
стреске ұшыратылып өсірілген клеткаларда да байқалады. Көптеген мәліметтер
бойынша, тотықтырушы қопарылысқа қатысатын негізгі ОБТ - Н2О2 болып
табылады, О қатысуы да мүмкін. Н2О2 мен О түзілуі химиялық тұрғыдан алғанда
ұқсас келеді, сондықтан тотықтырушы қопарылыстағы СОД (NN-
диэтилдитиокарбамат) ингибиторының әсерінен бұзылатындықтан, Н2О2 СОД
қатысуымен О-ден түзіледі деген болжам бар.
ОБТ өнімдерінің кенеттен жоғарлауы әдетте жылдам түрде өтеді, сондай-
ақ, әр-түрлі зиянды факторларды пайдаланған жағдайда зерттеліп жатқан түрлі
жүйелерде өзгеше болады. Суспензиялық – культура клеткаларында реакция
әдетте, ортаға элиситерлерді қосқаннан кейін 1-2 минут өткен соң басталып,
бірнеше минуттан кейін ең жоғарғы шегіне жетеді де элиситер-леудің
бсталғанына 30-60 минут болғанда аяқталады. Тотық-тырушы қопарылысты
зерттеу үшін өсімдіктің бөліктерін пайдаланған кезде реакция айтарлықтай
кеш байқалды: элиситерлеуден кейін 8-12 сағатта басталып, 2-4 сағаттан соң
ОБТ түзілуінің айқын белгілері көрінді. Мұны салат-латук өсімдігіне әйкес
келмейтін Pseudomonas syringеae тұқымын инокуляциялағаннан кейін 5 сағат
өткен соң салат-латук өсімдігі in-vivo жағдайында Н2О2 өндіретінінің
анықталғандығы растай түседі. Басқа мәліметтердің хабарлауынша, қиярдың
(Cucumis sativus) кутикуласын алып тастап, гипокатиль аймағын не салицил
қышқылымен (СҚ) не 2,6-дихлороизоникотин қышқылымен (ИНҚ) өңдеу арқылы
қиярдың гипоко-тилінде жылдам жүретін реакцияны тудыруға болады, салицил
қышқылы мен 2,6- дихлороизоникотин қышқылы тіршілік ету барысында пайда
болатын жүйелі төзімділіктің индукторлары болып табылады. Мұндай
гипокотильдерде Н2О2 өндірілуі элиситерлеуден кейін 20 минут өткеннен соң
аяқталады, бұл суспензиялық культура клеткаларында байқалатын өзгеріске
ұқсас келеді.
1.3 Азот тотығы мен гиббереллин қышқылының метаболизмдері
NО- газ тәрізді бос радикал, сондықтан да ол клеткааралық зат пен
плазматикалық мембрана арқылы оңай өтеді [28]. NО клетка ішілік мессенджер
жүйесінің бір бөлігі бола тұра, жануарлар жүйесінің физиологиялық
процесстеріне кең көлемде әсер етеді [29].
Қазіргі уақытта әдебиеттерде жинақталған мәліметтерге қарағанда, NО
сонымен қатар өсімдіктерде өтетін көптеген физиологиялық процесстерге
қатысатындығын көрсетеді: патогенге жауап реакциясы, өсіп-өну,
фитогормондардың мөлшері, сонымен қатар КПӨ (апоптоз). Сонымен қатар азот
тотығы антиоксидант, яғни клеткаішілік радикалдардың деңгейін
төмендететін агент ретінде де қарастырылады [30].
NО тасымалдануы. NО диффузияланушы газ екендігіне қарамастан, оның
ізашарлары немесе кешендері жақын немесе алыс қашықтыққа көшіп отыратын NО
қоры депосы немесе транспорттық түрі ретінде қызмет атқаруы мүмкін. NО
тасымалдануы, этиленнің ізашары – АСС тасымалдануына ұқсас аналогиялық
жолмен жүреді.
Жануарлардың қан айналымында S-нитрозогемоглобиннің болуы, оның
циркуляциялық азот тотығының көзі ретінде қызмет атқаруы мүмкін деген
болжамды тудырды. Қазіргі уақытта бұл болжам күмән келтіреді, алайда бұл
болжамның орнына азот тотығының көзі ретінде нитрит қызмет атқаратындығы
туралы мәліметтер ұсынылды. Нитрит өсімдіктерде де NО көзі ретінде қызмет
атқара алады және бір орыннан екінші орынға жылжи алады.
NО басқа сигналдық жолдармен өзара әрекеттесуі. Азот тотығының және
сигналдық механизмдердің оқшаулау құбылысындағы биологиялық рөлін
редукциялаушы түрде бағалау аз болар еді. Азот тотығы басқа сигналдармен
тікелей түрде, мысалы, супероксидпен бірге пероксинитрит түзуі, сондай-ақ
жанама түрде өзара әрекеттесе алады. Азот тотығы қатысатын сигналдық бөгеу
үрждістері мен өзара әрекеттесу үрдістерін толық түрде қарастыру бұл жұмыс
аумағынан тыс болып табылады, дегенмен қысқаша шолу жасап кету дұрыс
болады. Көптеген тәжрибелік мәліметтердің көрсетуі бойынша, Н2О2 сияқты
(NADPH- оксидазаның көмегімен супероксидтен пайда болса керек) оттегінің
белсенді түрлерінің түзілуі NО синтезінің қалыпты серіктес үрдісі болып
табылады. Мысалы, оттегінің белсенді түлері де, NО да патогендік инфекцияға
жауап ретінде түзіліп, пайда болады; сонымен қатар олар, шеткі тұйықтаушы
клеткаларда АБҚ-ның әсерінен пайда болады. Н2О2 көптеген биотикалық және
абиотикалық стимулдарға, сондай-ақ азот тотығының әсеріне жауап ретінде
түзіледі. Азот тотығы мен Н2О2 өзара әрекеттесуі жоғарыда айтылған. NО
супероксидтің туындауын тежеуі мүмкін. Н2О2 және азот тотығы МАРК ферментін
белсендіреді және кальцийдің клеткаішілік мөлшерінде өзгерістер тудырады.
NО саңылаулардың жабылу үрдістерінде АБҚ-мен өзара әрекеттеседі. NО
көптеген сигналдармен әрекеттесетіні айқын түрде белгілі, бірақ ол
сигналдардың толық суреттемесі әлі құрастырылмаған.
NО және гендердің экспрессиясы. Гендердің NО әсерінен
экспрессияланатындығы ең алғаш рет патоген мен өсімдік арасындағы қарым-
қатынастардан көрсетілді. Төзімді темекі өсімдіктерін ВТМ арқылы
инфекцияланған жағдайда NOS белсенділігі жоғарылады. Рекомбинантты NOS
енгізіп, GSNO немесе SNAP арқылы өңдеген кезде PAL және PR-1 гендері
экспрессияланады. PR-1 гендері сонымен қатар BTM арқылы инфекциялаған
жағдайда да экспрессияланады; L-NAME (NOS тежеушісі) қосқан кезде бұл әсер
тежеледі, демек, BTM арқылы тудырылған экспрессия барысында, NO аралық
қызметті жүзеге асырады. Arabidopsis өсімдігінде азот тотығын PTIO арқылы
жойған кезде немесе NOS-ы L-NAME арқылы тежеген кезде CHS генінің
ультракүлгін сәулесінің әсерінен экспрессиялануы тежеледі (басылып
тоқтады). Бұл геннің экспрессиясы азот тотығы GSNO немесе SNAP көмегімен
ткелей әсер еткен жағдайда индукцияланады, демек, NО бұл үрдісте медиатор
болып табылады деп болжауға болады [31].
Гиббереллиндер – химиялық тұрғыдан табиғаты дитерпеноидты биологиялық
активті қосылыстарға жатады. Олар барлық зерттелген жоғарғы сатыдағы
өсімдіктердің ұлпаларында табылған. Қазіргі кезде гиббереллиндер қарқынды
зерттелуде, себебі олар өсімдік организмдеріндегі алуан түрлі физиологиялық
процестерді реттеуге қатысады [32-34].
Ең алғаш рет 1926 жылы Кусова деген жапон ғалымы, күріш тұқымының
қалыпты өсуіне кедергі болатын паразиттік саңырауқұлақтарында (Gibberella
fugjikuroi) бірінші рет, гиббереллин фитогормонын тапты. Гибберелин
қышқылын (ГҚ) 1930 жылы жапон биохимиктері химиялық сипаттама беріп, таза
күйде бөліп алды. Осы кезге дейін гиббереллиндердің 65-тен аса түрлері
бөлініп, химиялық статусы анықталды. Оның ішінде, ең жақсы зерттелгені –
Гиббереллин қышқылы 3 (ГҚ3), ол Gibberella fugjikuroi саңырауқұлағында
түзіледі [35].
Гиббереллин қышқылы 4-А,В,С, және Д сақиналарынан түзілген, 4 изопрендік
сақинадан құралған тетрациклді дитерпеноид болып табылады.
Гиббереллиндердің химиялық құрлымының негізінде гиббереллан қаңқасы жатыр.
Гиббереллиндер өзара А сақинасында қаныққан байланыстар, гидрок-сильді және
карбоксильді топтардың, сонымен қатар, осы топтардың орнала-суымен
ажыратылады. Гиббереллин молекулаларының тетрациклді ядросында бірнеше
тұрақты орынбасарлары болады: С-7-де карбоксильді топ; С-17-де
экзометиленді қос байланыс; С-18-де СН3 топ; С-19 -лактон немесе
карбоксильді топ орналасқан. Басқа орынбасарлардың айырмашылығы немесе
олардың ұқсастығы барлық гиббериллиндердің алуан түрлілігін анықтайды.
Көміртегінің атомының санына сәйкес, гиббереллиндер екі топқа бөлінеді: 20
көміртекті және редукцияланған 19 көміртекті. Энт-гибберелан С20
гиббереллиндерінің молекулалық бастамасы болып табылады. 10-шы жағдайда 20
көміртекті гиббереллин қышқылдарының қосымша метильді, гидроксиметильді,
карбоксильді топтары болады. С 19 гиббереллині келесі негізгі көміртекті
қаңқасының модификациялануы және С20 атомының аластатылуы нәтижесінде
түзіледі. С20 гиббереллиндер физиологиялық белсенді емес және де олар С19
гиббереллиндердің биогенетикалық бастаушысы болып табылады [36]. Жоғарыда
айтылғандай, ГҚ тетрациклді дитерпеноидтар класына жатқызылады, сондықтан
да олардың биосинтезінің алғашқы сатысы ацетил Со А-дан
геранилгеранилпирофосфатқа (ГГПФ) дейін полизопренойдтар үшін ортақ болады.
Гиббереллиндердің синтезінің бірінші фазасы (ГГПФ-ГА12-альдегид) жоғарғы
сатыдағы өсімдіктерде қандай болса, саңырауқұлақтар үшін де тура сондай
(Gibberella fugjikuroi). Бірінші этапта, ГГПФ копалилпирофосфат және
кейіннен энт-кауренге айналады. Бұл айналу тізбегі екі типті активтілік
көрсететін энт-кауреназа арқылы катализденеді. Гибберелин 12 альдегидтен
бастап гиббереллиндерге дейінгі сатысы Gibberella fugjikuroi
саңырауқұлағында толығымен анықталған. Кейбір жағдайларда аталмыш саты
жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің клеткадан тыс жүйелерінде зерттелген.
Gibberella fugjikuroi саңырауқұлағының культурасы жоғарғы сатыдағы
өсімдіктерге қарағанда, өсу ортасына көп мөлшерде гиббереллин қышқылын
бөледі. Бұл олардың (ГҚ-ның) алынуы мен таза күйде көшіруін оңайлатады.
Сонымен қатар in vitro жағдайда саңырауқұлақ клеткалары жақсы өседі және
ортадағы экзогенді гиббереллиндер түзуге қажет бастаушы заттарды тез сіңіре
алады. Атап айту керек, Gibberella fugjikuroi В1-41а мутантарымен
жүргізілген жұмыс ең нәтижелі болып шықты. Бұл мутанттар энт-кауреннің
тотығуын қамтамассыз ете алмайды. Алайда, мутанттағы гиббереллиндердің
биосинтездің келесі сатыларын жүзеге асыратын ферменттердің сақталатыны
анықталды. Сондықтанда тек экзогенді бастамаларды қосып оның қандай соңғы
өнімге айналатынын бақылауға болады. Gibberella fugjikuroi В1-41а
мутанттарына жүргізілген эксперименттің негізінде, ГҚ-ның биосинтез жолы
гиббереллин 12- альдегиді сатысында екі тармаққа бөлінетіні анықталды: 1) 3
бета гидроксильденудің ерте жолы және 2) 3 бета гидроксильденуді айналып
өту жолы [37]. Бірінші жолдың ГҚ3-ның және басқа жақсы зерттелген 3-бета
оксигиббереллиндердің түзілуіне әкелетіні көрсетілді. Екінші жол 12 және 19
гиббереллин қышқылдарының түзілуіне әкеледі. Соңғы жылдары
гиббереллиндердің синтезін зерттеу, жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің,
жоғарыда айтылып өткен екі жолдан бөлек, тағы бір типті С-13-
гидроксильденудің ерте жолы бар деуге мүмкіндік берді. Ең соңында осы
барлық альдегид жолдарының алмасу мүмкіндіктері С19 және С10 атомдарының
арасындағы лактонды сақинаның ажырауына әкеледі. Гиббереллин-А12-
альдегидтінің энт-кауреннен түзілуін зерттеудегі тәжірибелерде аралық
буындардың созылғыш қабықтарына және қараңғыда өсірілген жүгерінің
өсінділерінің гомогенатына енгізілген 17-13С,3Н-кауреноидтар қолданылды.
Тәуелсіз биохимиялық және физика-химиялық әдістер, капилярлы газды
хромотографияны қолдана отырып, алғаш рет өсімдіктердің вегетативтік
ұлпаларындағы энт-кауреннің гиббереллиндерінің түзілуінің 5 метаболиттік
сатысы ашылды. Олар: энткауренол, энткаурен қышқылы, энт-альфа
гидроксикаурен қышқылы, гиббереллин А12-альдегид.
1) Сонымен көптеген көрсеткіштердің бірлестігі С-19 гиббереллиннің ГҚ3
мысалында биосинтездің негізгі этаптарын айқындап түсіндіреді,
гиббереллиндердің тегі жалпы тетроциклиндер болып табылады.
2) Энт-кауреннің бірнеше тізбектелген тотығу реакцияларының айналуы:
кауренол-кауренал-каурен қышқылы-20 көміртекті А12-альдегид;
3) а12-альдегидінің әртүрлі гиббереллиндерге дейін тотығуы.
Ең басты мәселе, ГҚ биосинтезіне жауапты ферменттерді анықтау. Әзірге
олардың табылғандары аз. Біртіндеп терпен тізбегінің С5-С10-С15-С20
ұзаруын катализдейтін геранил-геранилпирофосфат синтетаза ферменті бөлініп
алынған [38]. Кауренсинтетаза 2 белсенді орталықтардан тұрады, оның
біріншісі копалилпирофосфаттың түзілуін катализдейді, екіншісі кауренге
циклдейді. Сонымен қатар, монооксигеназаларда микросомалық ферменттер
табылған, олар ГҚ12-альдегидті С20 және С19-гиббереллиндерге айналдырады.
Хлорхалинхлорид және АМО-1618 геранил-геранилпирофосфаттан
копалилпирофосфаттың түзілуін, оның кауринге циклденуінің Фосфон Д
стадиясын тежейді. Анцилиндал кауренінің тотығуын ингибрлейді. ГҚ-ның
өсімдіктердің бойымен қозғалуы базипетальды бағытта жүреді. Көбіне флоэмада
және аз мөлшерде сұйық заттармен ксилеманың бойында. Табиғи гиббереллиндер
өсімдіктердің бойында көбіне бос қышқыл түрінде кездеседі. Соңғылары
комплексті түрде болады, мұнда гиббереллиндер төменгі молекулалы заттармен
коваленттік байланыс арқылы байланысады. Жиі сипатталғандары ацетаттар,
бетта-глюкопироноидтер, бетта-глюказилды эфирлер, Н-пропилді эфирлер.
Коньюгацияланған ГҚ-ның негізгі ерекшелігі олардың биологиялық
белсенділігінің төмендеуі. Өсімдік онтогенезіндегі гиббереллиндердің
құрамының өзгеруі көп қызығушылық тудырады. ГҚ деңгейі, арпаның 2-3
жапырақты және түктелу фазаларында жоғарлайды, яғни сабақтың ұзына бойы
өсу барысында белсенді болады, ал сабақтың өсуі әлсіреген кезде
белсенділігі төмендейді [39]. Осыған ұқсас көрсеткіштер қосжарнақты
өсімдіктерде байқалған. Сонымен қатар жапырақтың құрамындағы
гиббереллиндердің мөлшері өсу деңгейіне қарай артып отырады. Оның артуы
жапырақтың өсу кезеңі аяқталуға жақын уақытта байқалады, ол кезде
жапырақтар фитогормон түзілу орталығы және өсімдік ағзасының басқа
мүшелеріне оның доноры болып табылады. Жоғарыда айтып өткендей
гиббереллиндер кең көлемде өсімдік клеткаларының физиологиялық
процестеріне: гүлденуіне, жақсы жеміс беруіне, фотосинтезге, сабақ пен
тамырдың ұзарып өсуіне және басқа үрдістерге әсерін тигізеді.
4. Супероксиддисмутаза ферментінің құрылысы мен функциясы
Супероксиддиемутаза СОД (супероксид'супероксид-оксидоредукт аза, su-
peroxide dismutase, КФ 1.15.1.1) оттегiнiң бiр электронын қосып алу
арқылы О2 және Н2О2 дейiн тотықсыздануы барысында түзiлетiн супероксидтiк
анион-радикалының О2- дисмутация реакциясын катализдейтiн металл-фермент
тұқымдасы болып келеді. СОД клетканың ішінде оттегінің белсенді түрлеріне
қарсы бірінші қорғаныш линиясын түзейді .
Электрон тасымалдаушы тізбектердің барлығында O2- түзіледі, осыған
байланысты O2- активтілігін клетканың әртүрлі бөлімдерінде: митохондрияда,
микросома хлоропластарында, пероксисомаларда, апопластарда және цитозальда
да кездесуі мүмкін Осындай клеткалық бөлімдердің O2-ң түзілуіне шамалас
сайттар болатын болса, онда митохондриялар, хлоропластар және
пероксисомалар оттегінің белсенді түрлерінің ең маңызды генераторлары
болып табылады [40].
Ең алғаш 1968-1970 жылдары МакКорд пен И. Фридович СОД ферменттерін
E.coli бактериясынан бөліп алып, СОД ферменттерiнiң белсендi аймақтары
металл иондарынан тұратындығын көрсеткен. Фермет-терде қолданатын металл ко-
факторларына сүйене отырып, СОД -ды 3 топқа бөлеміз; темір СОД (Fе-СОД);
марганец СОД (Mn-СОД); және мыс-қалайылы (цинк) СОД (Cu-Zn-СОД) және де осы
СОД-лар клетканың әртүрлі бөлімдерінде локализденеді: Fe-СОД–хлоропластарда
локализденеді, Mn-СОД митохондриялар мен пероксисомаларда және Cu-Zn-СОД
хлоропластар мен клетка ішілік кеңістік цитозольдерде локализденеді .
Зерттелген СОД-дың көпшiлiгi екi бiрдей (ұқсас) суббiрлiктен құралған,
әрбiр суббiрлiктiң құрамы 1 атом металлдан; дисульфидтiк көпiршеден; 1
сульфидрильдi топ-тан; ацетилденген аминдiк топтан тұрады. Осы үш түрлі СОД-
дың аминқышқылдық қатарын салыстырған кезде, Mn пен Fe-СОД салыстырмалы
түрде ертерек пайда болған түрлер екені, сонымен қатар бұл ферменттердің
шығу тегі бір фермент болуы мүмкін екендігі анықталған. Ал Cu-Zn-СОД болса
Mn пен Fe-СОД-ң қатарларына ұқсастығы жоқ болғандықтан олар бөлек
эукариоттардан тараған деген болжам айтуға болады.
Темір SOD
Темір СОД (Fe-СОД) тобы СОД топтарының ішіндегі ең ежелгі түрі болуы
мүмкін. Fe-СОД тек прокариоттарда ғана емес , эукариоттарда да табылған.
Оны эукариоттарда Euglena glacilis-тан және жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің
бірқатарынан бөліп алған . Осы күнге дейін зерттелген барлық өсімдік
түрлерінде олар хлорапластарда локализденген деген қорытынды жасалған .
Fe-СОД-дың екі тобы бар: бірінші топ- бұл активті орталықтарында 1-2
грамм темір атомдары бар, екі ұқсас 20 кДа суббірліктен құралған гомодимер.
Fe-СОД-тың бұл типі E. Coli, photobakterium serva және P. Leiognathi ,
факультативті анаэроб Thiobalis denitriticans, бурыл сұр бактериялардан ,
Chromatium vinosum және Ginkgo biloba, Brassica calpastris, Nuphare luteum
сияқты өсімдік түрлерінде бөлініп алынған. Осы Fe-СОД-тың әр суббөлігі екі
доменнен тұрады. Бір домен α-спиральдан, екіншісі α-спираль және β-қабаттан
(слой) тұрады. Металды байланыстырушы орталық осы екі домен арасында
орналасқан.
Fe-СОД-тың екінші тобы-көпшілік жоғарғы сатыдағы өсімдіктерден табылған.
Бұл молекулалық салмағы 80-90 кДа болатын төрт бірдей суббірліктен тұратын
тетромер. Бұл топтың өкілдерінің активті орталықтарында 2-4 грамм темір
атомдары болады. Бұл топтың ақуыздары үш прокариоттардан түзілген:
Mycrobacterium tuberculosis, Thermoplasma acisophilum, Methanobacterium
briantii .
Fe-СОД ферментінің белсенділігі ортаның рН мәніне тәуелді, бейтарап
ортадан төмен рН мәнінде ферменттің белсенділігі төмендейді. Fe-СОД Н2О2
және KCN-тің әсеріне төзімді болып келеді. pI мөлшері 4,9 құрайды.
Mn СОД
Қоршаған ортада О2-нің мөлшері жоғарласа, ортадағы Fe(II) шамасы
азайып, Mn(III) металына ығысады. Осыған орай Mn-СОД Fe-СОД-қа қарағанда
шығу тегі бойынша салыстырмалы түрде екінші орында тұр, және де
камбиалистикалық СОД жолымен ежелгі Fe-СОД-тан пайда болу мүмкіншілігі бар.
Mn-СОД-тың суббірлігіне бір ғана металл атомы бар. Активті сайтта бұл
ферменттер Mn атомынсыз жұмыс жасай алмайды . Тіптен осы жағдайда да Fe мен
Mn-СОД өздерінің біріншілік, екіншілік, үшіншілік құрылымдарында үлкен
ұқсастық көрсетеді [41].
Mn-СОД бір суббірлікке бір Mn(III) атомы бар не гомодимерлі, не
гомотетрамерлі фермент болып табылады. Бұл фермент калий цианидімен
ингибрленбейді немесе Н2О2-де активсізденбейді және де прокариоттарда да,
эукариоттарда да кездестіруге болады. pI мөлшері 6,6-ға тең. Mn-СОД
митохондриялар мен пероксисомаларда локализденген. Mn-СОД эукариоттардың
митохондриясының ферменті ретінде белгілі болғанымен, құрамында Mn бар СОД-
лар пероксисомаларда да табылған. Иммуно-локализациялық тәсілді қолдана
отырып, қарбыздың құрамында бір пероксисомалы және бір митохондриялы Mn-СОД-
дың бар екендігі анықталған. N. icotiana plumbaginitolia өсімдігінде Mn-СОД-
дың екі ядролы кодталған гендері бөлініп алынған және Mn-СОД-ң ұлпалық-
спецификалық экспрессиясы трансгенді өсімдіктердегі промотордың β-
глюкоронидазамен байланысын анализдеп көрсеткен. Жасыл балдыр-лармен
цианобактериаларда Mn-СОД тилокойд мембраналарында табылған . Осыған орай
Mn СОД өсімдік клеткаларының митохондриялары мен пероксисомаларында ғана
болады деп болжам айтуға болады [42].
Мысты-қалайылы СОД
Атмосфера түгелімен дерлік оттегімен толтырылған кезде Fe(II) ерімейтін
және алуға келмейтіндей болды. Cu(I) ерігіш Cu(II)-ге айналды. Осы сатыда
СОД-дың активті сайттарында Cu(II) металдық ко-фактор ретінде қолданыла
бастаған . Mn-СОД мен Fe-СОД-тың электрлік қасиеттері ұқсас, темірді
қолданудан марганецті қолдануға ауысуда СОД ақуызының құрлымының азғантай
ғана өзгерісі керек болады. Осыған ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Биология факультеті
Генетика және молекулалық биология кафедрасы
БIТIРУ ЖҰМЫСЫ
БИДАЙ АЛЕЙРОН КЛЕТКАЛАРЫНДАҒЫ АЗОТ ТОТЫҒЫНЫҢ СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА
БЕЛСЕНДІЛІГІ МЕН СУПЕРОКСИД РАДИКАЛЫНЫҢ ЖИНАҚТАЛУЫНА ӘСЕРІ.
Орындаушы
4- курс студенті
Паренова Р.А.
Ғылыми жетекшісі
б.ғ.к., доцент
Бисенбаев А.Қ.
“______”________2007ж.
Норма бақылаушы
Сатылған И.А.
“______”________2007ж.
Қорғауға жіберілді.
Кафедра меңгерушісі,
биология ғылымдарының докторы
Айташева З.Г.
“______”________2007ж.
Алматы, 2007
МАЗМҰНЫ
РЕФЕРАТ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ...4
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
1. ӘДЕБИЕТКЕ
ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... .6
1. Астық тұқымдастарының алейрон қабаттары ... ... ... ... ... ... .. .6
2. Оттегінің белсенді түрлерінің
химиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
3. Азот тотығы мен гиббереллин қышқылының
метаболизмдері ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... .12
4. Супероксиддисмутаза ферментінің құрылысы мен
функциясы ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... .16
2. ЭКСПЕРИМЕНТТІК
БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
20
2.1 Материалдар мен зерттеу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... 20
2.1.1. Бидай дәнінің жекелеген алейрон ұлпасын бөліп алу ... ... ... .20
2.1.2. Супероксиддисмутаза изоферменттерін экстракциялау және
активтілігін анықтау
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... 20
2.1.3 Супероксиддисмутаза изоферменттерін электрофоретикалық сұрыптау
және электрофорезден соң айқындау ... ... ... ... ... ... ... ... ...21
4. Супероксид радикалы мөлшерін анықтау ... ... ... ... ... ... ..22
3. НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ
ТАЛҚЫЛАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..23
4.
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... .28
5. ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... 30
РЕФЕРАТ
Бітіру жұмысы 33 беттен тұратын компьютерлік текстен, 5 суреттен
тұрады.
Жұмыстың мақсаты: Бидай алейрон клеткаларындағы азот тотығының
супероксиддисмутаза белсенділігі мен супероксид радикалының жинақталуына
әсерін зерттеу.
Жұмысты жасау үшiн объект ретiнде: Қазақстан 4 сортты гексаплоидты
бидайдың (Triticum aestivum) дәндері қолданылды.
Жұмыс барысында келесi әдiстемелер қолданылды: Бiркелкi буферлiк
жүйедегi ПААГ электрофорезi, супероксиддисмутаза ферментiн экстракциялау
және белсендiлiгiн анықтау, белок мөлшерiн анықтаудың Бредфорд әдiстемесi.
Кілтті сөздер: Оттегінің белсенді түрлері, тотықтырушы агенттер,
тотықтырушы қопарылыс, антиоксидантты ферменттер, супероксиддисмутаза.
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР ТІЗІМІ
ОБТ-оттегінің белсенді түрлері
СОД-супероксиддисмутаза
АБҚ – абсциз қышқылы
ГҚ – гиббереллин қышқылы
NO – азот тотығы
SNAP – S-нитрозо-N-ацетилпенициламин
КПӨ – клетканың программаланған өлімі
ПААГ – полиакриламидтік гель
О* – супероксид радикалы
Н2О2 – сутегінің асқын тотығы
КІРІСПЕ
Супероксид, сутектің асқын тотығы және гидроксид радикалы секілді
оттегінің белсенді формаларының клеткалардың программаланған өлімінiнiң
iске асу механизiмiндегi ролі зор. Мысалы , гидроксил қалдығы лезде 7х10-
10с ішінде клетка құрлымын бұзып, ондағы белок, нуклеин қышқылдарының
құрылымын бұзып, липидтерді аса тотықтырып, тотығу өнімдері: альдегид,
кетон, асқын тотықтармен қатар, аса улы қосылыстардың түзілуін жүзеге
асырады. Осылардың ішінде нуклеин қышқылдарының зақымдалуы ДНҚ-дағы
генетикалық информацияны өзгертіп, организмнің тіршілігіне қауіп тудыруы
мүмкін.
Антиоксидантты ферменттердің ішінде ОБТ қарсы клетка ішілік
қорғаныстың алғашқы қатарын супероксиддисмутаза (СОД) құрайтыны анықталған.
СОД өсімдік клеткасында детоксикация реакциясын катализдейді. Ол супероксид
радикалдарын өзара әсерлестіріп, аса улы супероксид радикалының улылығы
төмен сутегінің асқын тотығына айналуын катализдейді.
Осыған орай жұмысымның мақсаты алейрон қабатының клеткаларындағы
супероксид радикалының жинақталуы мен супероксиддисмутаза ферментінің
активтілігінің азот тотығы арқылы реттелуiн зерттеу болып табылады.
1. ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1. Астық тұқымдастарының алейрон қабаттары
Астық тұқымдастарының алейронын зерттеу кем дегенде екі ғасырға созылып
келеді. Астық алейроны өсімдіктердің ең қарқынды түрде зерттеліп келе
жатқан ұлпаларының бірі болып табылады. Сыра қайнатуда және ашытқы
дайындауда астық алейроны маңызды орын алатындықтан химия және биология
мамандары шамамен 200 жыл бұрын арпаның маңызын егжей-тегжейлі зерттей
бастады [1].
ЕСКЕРТУ: АЛ. – бидай дәнінің алейрон қабаты; ЭНД. – бидай дәнінің
крахмалды эноспермі; ПРОК. – бидай дәнінің проксимальды бөлігі; ДИСТ. –
бидай дәнінің дистальды бөлігі. 3 – бидай дәнінің ұрығы
Сурет 1- Бидай дәнінің құрылысы
Бидай дәнінің эндоспермі тозаң қапшығында, орталық клетканың аталық
жыныс клеткасымен ұрықтану нәтижесінде пайда болатын, триплоидты ұлпа (1-
сурет). Тозаңдану процесінен кейін шамамен 8-10 тәуліктен соң, дән
эндоспермі крахмалды эндоспермге және алейрон қабатына дифференциацияланады
[2]. Алайда, ұрықтанған бір клеткадан пайда болатынына қарамастан, алейрон
ұлпасы мен крахмалды эндосперм клеткаларының өлуі әртүрлі уақытта жүзеге
асады. Крахмалды эндосперм клеткалары бидай дәнінің пісіп-жетілу барысында
өліп, дән қуысын белокты және крахмалды гранулалар түрінде толтырып тұрады
деген болжам бар. Ал алейрон клеткалары, дәннің пісіп-жетілу сатысында еш
өзгеріссіз сақталып, тек қана оның өніп-өсу сатысын, гидролитикалық
ферменттерді синтездеп, секрециялау арқылы индукциялағаннан кейін ғана
элиминацияланады [3].
Алейрон қабатының онтогенетикалық программаланған клеткалар өлімі (ПКӨ)
апоптотикалық сипатта жүзеге асатыны анықталған [4-6]. Бұл процестің
дезоксирибонуклеазалардың белсенділігінің артуымен, геномдық ДНҚ
молекуласының фрагментациялануымен үйлесіп, фитогормондар - гиббереллин
және абсциз қышқылдарымен бақыланылатыны көрсетілген [7].
Жоғарыда айтылғандай, алейрон клеткаларының негізгі қызметі
гидролитикалық ферменттерді (α-амилазаны қоса) синтездеп, крахмалды
эндоспермге секрециялау.
Алейрон клеткаларының ультра құрылымы олардың қызметін көрсетеді.
Дәндегі алейронның көптеген көрсеткіштері оның ерекше және жан-жақты
тәжірибелік жүйе болуын қамтамасыз етеді. Астық тұқымдастарының алейрон
қабаты біртекті, жоғары дифференциалданған клеткалардың бір қабатынан
(сұлы, жүгері, қара бидай, бидай) немесе бірнеше қабатынан (күріш, арпа)
тұрады [8]. Пісіп-жетілген, құрғақ алейрон клеткалары қалың,
геммицеллюлозалық қабырғамен қоршалған және олар ешқандай да клеткалық
бөлінуге ұшырамайды. Алейрон қабаттарын жабысып қалған өлі крахмалды
эндоспермнен ажыратып алуға болады және ажыратып алынған алейрон ұлпасынан
ферменттердің көмегімен протопластардың біртекті популяциясын дайындауға да
болады [9]. Осындай жолмен жекеленіп алынған протопластар, тұтас алейрон
ұлпалары сияқты гиббереллинге тәуелді α-амилаза изоферментінің активтенуі
және синтезін қамтамасыз ететіні көрсетілген. Жекеленген протопластар алу
әдістемесі сұлы және арпа алейрон ұлпасына қатысты жасалынған [10] Біздің
лабораторияда бидай алейрон ұлпаларынан жекеленген протопластарды бөліп
алудың және тазалау, оларды концентрлеу үшін фракциялаудың
модификацияланған әдістемесі ұсынылған [11]. Ферменттік өңдеу арқылы
алынған бидай алейрон протопластарының шығымы шикі ұлпаға шаққанда –35х106
клетка1 г болды. Протопластарды фиколл градиенттінде центрифугалау
әдістемесі тіршілік дәрежесі жоғары клеткалар фракциясын алуға мүмкіндік
берді (шамамен 80-85 %).
Алейрон клеткаларының цитоплазмасына белоктар қорынан тұратын көптеген
вакуольдер тән, оларды көбінесе алейрондық түйіршіктер деп те атайды, олар
бүкіл клеткаларды алып жатады. Бұл органелла алейронның гормондар әсеріне
қайтаратын реакциясында негізгі қызмет атқарады. Протеиндердің қоры бар
вакуольде гиббереллинмен өңделгеннен кейін гидролизге ұшыраған протеиндерді
секреторлық белоктардың түзілуіне қажетті аминқышқылдармен қамтамасыз ету
үшін қор ретінде сақтай бастайды [12]. Протеиндердің қоры бар вакуольдер,
сондай-ақ, астық тұқымдастардың дәндеріндегі минералдардың негізгі қоймасы
болып табылады. Олардың құрамынан минералдар фитин түрінде бөлініп алынған.
Фитин К+, Mg2+, және Ca2+ иондары мен фитинді қышқылынан (гексофосфат)
түзілген кристалды, ерімейтін комплекс болып табылады. Бұл кристалды
қосынды, глобоид деп те аталады. Рентгендік микроанализ нәтижелері бойынша
дән құрамындағы РО43+, К+, Mg2+ және Ca2+ иондарының шамамен 75% алейрон
қабаттарында сақталады [13]. Алейрон немесе протопластардың инкубациялық
кезеңінде вакуольдер көлемдері ұлғайып, бір-бірімен орталық үлкен бір
вакуоль түзілгенше қосыла бастайды. Инкубациялық ортада гиббереллин болған
жағдайда клеткалар мен протопластардағы алейрон қабаттарының вакуольдену
процесі жылдамдай түседі. Бейтарап майларды сақтайтын липидтік қосындылар
немесе олеосомдар да алейрон клеткаларының маңызды органеллалары болып
табылады, олар клетканың бүкіл кеңістігінің 30% алып жатқан үшглицеридтік
негізден тұрады [14]. Алейрон клеткаларындағы олеосомдар эндоплазмалық
торда пайда болып, кейіннен эндоплазмалық торға және протеиндердің қоры бар
вакуольдер бетіне бекінген күйде болады. Олеосомдардың вакуольдер бетіне
бекініп жатуы вакуолдердің кейбір түрлері тікелей эндоплазмалық тордан
пайда болады деген болжамды растайды. Қор ретінде сақталған бейтарап майлар
алейрон клеткаларын көміртегі көзімен де қамтамасыз етеді, эндоспермді
мобилизациялау басталғанға дейін клетка көміртегіні осы жерден жұмсай
алады, сонымен бірге мұндағы май қышқылдары мембрананы түзуге
пайдаланылады. Бұл май қышқылдарының алейрон клеткалары арқылы
метаболизденетініне бірнеше дәлелдер бар. Алейрон клеткаларында
малатсинтетазадан және изоцитрат лиазадан тұратын көптеген глюкоксисомалар
да болады [15;16] және оқшауланып алынған алейрон қабаттары сахарозаны
синтездей алады.
Жоғарыда айтылғандай, алейрон клеткалары – жоғары деңгейде
дифференциацияланған ұлпа. Бұл ұлпаның негізгі қызметі – гидролитикалық
ферменттерді (альфа-амилазаны қоса) синтездеп, крахмалды эндоспермге
секрециялау. Олай болса, алейрон ұлпаларында оның секреторлық қызметіне
байланысты эндоплазматикалық тор, Гольджи аппараты, митохондриялар өте
жақсы дамыған.
Аталған гидролитикалық ферменттердің ішінде α-амилаза, дәннің өніп-
өсуіне қатысты маңызды болып табылады. Крахмалды эндоспермге секрецияланған
α-амилаза крахмалды қанттарға дейін ыдыратып, өсімдіктің өніп-өсуіне
қажет энергиямен қамтамасыз етеді [17;18].
α-амилаза ферментінің практикалық маңыздылығына байланысты (ауыл-
шаруашылығы, сыра дайындау, нан өндіру, фармакология және т.б.) оларды
зерттеу жұмыстарына ғалымдар ертеден көңіл аударуда. Осыған орай альфа-
амилаза ферментінің құрылысы мен қызметі келесі бөлімде терең
қарастырылады.
1.2 Оттегінің белсенді түрлерінің химиясы
Өсімдіктер өздерінің тіршілік кезеңі барысында қоршаған ортаның
әртүрлі қолайсыз ықпалдарына қарсы тұруы тиіс. Осыған байланысты олардың
бойында өсімдік организмін биотикалық және абиотикалық қолайсыз
жағдайлардан қорғауға бағытталған кең ауқымды бағдарламалар пайда болып,
дамыды. Өсімдіктердің потогенді (ауру тудырғыш) бактериялармен ,
саңырауқұлақтармен және вирустармен зақымдалуы олар үшін ең қауіпті
жағдайлардың бірі болып табылады [19].
Микроорганизмдерді өсімдіктерге ендіргеннен кейін олар, патогендердің
көбеюін шектеу мен жою мақсатында бір немесе бірнеше қорғаныс механизмдерін
іске қосуы мүмкін [20]. Клетка қабырғаларының қалыңдауы, фитоалексиндердің
түзілуі және антимикробиотикалық белоктардың жиналуы сияқты жалпы
қорғаныстық реакцияларды жүзеге асырады. Бұл реакциялардың уақыт пен
кеңістік аралығында реттелуі ие организммен патоген арасындағы қарым-
қатынастың нәтижесін қамтамасыз етуде шешуші фактор болып табылады
(организм не микроорганизмнің ықпалына душар болып, беріледі, не оған қарсы
әрекет етеді) [21]. Көп жағдайда, бұл реакциялар зақымдалған ошақта бірнеше
клеткалардың өлімге ұшырауымен байланысты болады (гиперсезімталды жауап).
Қорғаныстық реакциялардың жүре бастауы үшін не организмге енген патоген
арқылы түзілген, не өсімдіктің клеткалық қабырғаларынан босап шыққан белгі
бергіш молекулалардың қабылдануы қажет. Мұндай молекулалар "элиситерлер"
(ағылш . elicit-қоздырып-шақыру, шығарып алу) деп аталады, олардың кейбі-
реулері олигосахаридтер, белоктар және пептидогликандар ретінде иденти-
фикацияланады [22]. Бұл элиситерлер ие организм –микроб түріндегі белгілі
бір өсімдік жүйесі үшін арнайы түрдегі молекулалар болуы мүмкін, немесе
арнайы емес сипаттағы молекулалар түріндегі, мысалы, өсімдіктердің
клеткалық қабырғаларының бөліктері немесе өсімдік организміне енген
патогеннің клеткалық бөлшектері ретінде болуы мүмкін.
Өсімдіктердің суспензия-культурасы ортасында қорғаныстық реакция-
ларды тудыру үшін элиситер молекулаларының қоспасы қолданылған жағдайда ,
қорғаныс жауабының негізінен клетка қабырғасының бетінде жүзеге асатын ,
жылдам, тез жүруші процесстерден тұратын жаңа жақтары анықталады.
Реакциялардың ішінде мынадай түрлері идентификцияланады : Оттегінің
белсенді түрлерінің (ОБТ) босатылуы (тотықтырушы қопарылыс, ТҚ) [23];
клеткадан тыс рН мәнінің, мембрандық потенциалдардың, иондар қозғалысының
өзгеріске ұшырауы; белоктарды фосфарлау моделінің өзгеруі [24]; клеткалық
қабырғаның белоктық бөліктерінің тотыға иммобилизациялануы [25].
Клеткалардың көпшілігі ОБТ-рін өндіруге және бейтараптауға қаблетті
келеді. Қалыпты жағдайда ОБТ клеткада молекулалық оттегінің (О2) бір
электрондық тотықсыздануы нәтижесінде міндетті түрде түзіліп отыратын
қосымша өнім ретінде кездеседі. Сонымен қатар, клеткадағы ОБТ деңгейінің
мүмкіндігінше ең төмен болуын қамтамассыз ету үшін көптеген клеткаларда
арнайы қорғаныстық механизмдер болады.
Сүтқоректілерде ОБТ өндіру реакциясы жүретіні бізге 30 жылдан астам
уақыттан бері белгілі (фагоциттердегі респираторлық жарылу) өсімдіктерде
бұл құбылыс едәуір кеш анықталады [26]. Жуық арада жаряланған жұмыстардың
нәтижесі бойынша ОБТ тек организмдерге енген патогенге қарсы қорғаныс
құралы ретінде ғана қызмет атқарып қоймай, өсімдіктердің бұдан кейінгі
қорғаныстық реакцияларын, сонымен бірге, зақымдалған клеткалардың
гиперсезімталды жауабын белсендіруші сигнал болып табылады.
ОБТ молекулалық оттегінің белгілі бір ретпен тотықсыздануы барысында
түзелетін : супероксид (О), сутегінің асқын тотығы (Н2О2), және гидроксил
радикалы (ОН) өнімдері. Бұл қосылыстар стреске ұшырамаған клеткалардың
митохондриялары мен хлоропластарындағы жүретін тотығу-тотықсыздану
реакциялары нәтижесінде аз мөлшерде түзіледі.
Супероксид (О) түзілу үшін энергия аз мөлшерде жұмсалады. Тірі
клеткалардағы супероксидтің мөлшері оның протондалған түрі гидропероксил
радикалдың (О2Н) мөлшерімен бірдей болады. Гидропероксил радикалы
супероксидке қарағанда анағұрлым гидрофобты келеді және мембраналардың
липидті қабаттары арқылы оңай енеді. рН-мәні физиологиялық болған жағдайда
супероксид клетканың макромолекулаларымен әлсіз түрде әрекеттеседі. рН мәні
бейтарап немесе әлсіз сілтілі болған жағдайда супероксидте, сутегінің асқын
тотығы да Н2О2 және О2 ыдырайды. Бұл реакция кенеттен жүруі мүмкін, сондай-
ақ супероксиддисмутазаның (СОД) қатысуыменде жүреді.
Н2О2 салыстырмалы түрде алғанда тұрақты ОБТ болып табылады. Н2О2
реакцияға түсу қаблеті жоғары емес. Ол электрлік тұрғыдан алғанда бейтарап
бола отырып, клеткалық мембраналар арқылы еніп, Н2О2 түзілген аймақтан
алшақ жатқан жерлерге жетуге қабілетті келеді. Өсімдік клеткаларында
жаңадан түзілген Н2О2 мынадай өзгерістерге ұшырауы мүмкі: 1) өздігінше
кенеттен немесе каталазаның қатысуымен су және оттегіге ыдырайды; 2)
әртүрлі пероксидазалар үшін субстрат ретінде болуы мүмкін, мысалы,
лигниннің түзілуін құрлымдық тұрғыдан тежейтін феноксил радикалдарының
түзілуі үшін субстрат болып келеді; 3) дегидроаскорбатредуктазамен және
глутатион-редуктазамен бірлесіп әсер ететін аскорбат пероксидаза көмегімен
зияндылығы жойылуы мүмкін (халливела –Асада жолы). Белгілі бір жағдайда,
тотықсыздандырғыш болған кезде, Н2О2 пероксидазалар арқылы Compound III
түзілуін қамтамассыз ететін реакциялардың ретті тізбегіне айналуы мүмкін.
Гидроксил радикалы бұл жұмыста аталған ОБТ ішінде реакцияға түсу
қаблеті ең жоғары болып келетін түрін құрайды. Ол Н2О2 мен О өзара
әрекеттесуі нәтижесінде пайда болуы мүмкін. Қалыпты клеткаларда бұл
реакция баяу жүреді және ОН көп мөлшерде өндірілуі үшін тиімсіз болып
табылады. Бірақ, Fe2+ немесе Cu+ сияқты транзиттік металлдардың тотығуынан
және бұл тотыққан иондардың супероксидтің қатысуымен тотықсызданған
түрлеріне дейін регенерациялануынан тұратын реакциялар циклы барысында ОН
айтарлықтай көп мөлшерде түзіледі. ОН радикалдық тізбекті реакцияларды
бастауға қаблетті болғандықтан, ол клеткалық макромолекулалардың қайтымсыз
өзгерістерге (модификацияға) ұшырауына және органеллалардың зақымдалуына
жауапты болып келетін негізгі ОБТ ретінде саналады. ОН бос күйінде болуы
шамамен 0,000000002 сек тең болғандықтан оны көзбен көру және оның патоген-
өсімдік қарым-қатынасындағы рөлін анықтау сәтсіз аяқталды. N-ацетилхит-
олигосахаридті элиситермен өңделген күріштің (Oryza sativa) суспензиялық
культура клеткаларына жақында ғана жүргізілген тәжірибелер нәтижесінде, бұл
модельдік жүйеде ОН түзілетіні анықталды [27].
Өсімдік клеткаларының көптеген жануар жүйелерінен ерекшелігі ,
олар ОБТ негізінен алғанда Н2О2 түрі үнемі ,айтарлықтай көп мөлшерде
өндіруге қаблетті келеді, бұл процесс әдетте клетканың экстрацеллюларлық
компар-таментімен байланысты болады және ол гормондар жарық сәулесі,
механикалық зақымданулар сияқты әртүрлі фактолар арқылы реттеледі. Н2О2
лигнификация процесіне ұшырайтын клеткаларда кездеседі, мысалы, трахеялық
(түтікше) элементтерден және флоэма талшықтарынан көруге болады, ал тез
ұзарушы клеткалардың клеткалық қабырғаларында әдетте болмайды; механикалық
стреске шалдығып зақымдалған клеткаларда Н2О2 қарқынды түрде өндіріледі.
Тотықтырушы қопарылыс дегеніміз, сырттан түрткі болған факторларға
жауап ретінде ОБТ көп мөлшерде, жылдам өндірілуі болып табылады. ОБТ
өндірілу жайында алғашқы мәліметтер 1983 жылы пайда болды, бұл мәліметтер
бойынша картоп түйіндеріне (Solanum tuberosum) өзімен сәйкес келмейтін
Phytophthora infestans тұқымын өндіріп өсірген (инокуляциялаған) жағдайда
картоп түйіндері супероксид түзе бастайды. Бұл реакция сондай-ақ потогенді
микроорганизмдермен зақымдалған өсімдіктерде және элиситерлік
препараттармен, қоздырғыштың бөліктерімен өңделіп немесе механикалық
стреске ұшыратылып өсірілген клеткаларда да байқалады. Көптеген мәліметтер
бойынша, тотықтырушы қопарылысқа қатысатын негізгі ОБТ - Н2О2 болып
табылады, О қатысуы да мүмкін. Н2О2 мен О түзілуі химиялық тұрғыдан алғанда
ұқсас келеді, сондықтан тотықтырушы қопарылыстағы СОД (NN-
диэтилдитиокарбамат) ингибиторының әсерінен бұзылатындықтан, Н2О2 СОД
қатысуымен О-ден түзіледі деген болжам бар.
ОБТ өнімдерінің кенеттен жоғарлауы әдетте жылдам түрде өтеді, сондай-
ақ, әр-түрлі зиянды факторларды пайдаланған жағдайда зерттеліп жатқан түрлі
жүйелерде өзгеше болады. Суспензиялық – культура клеткаларында реакция
әдетте, ортаға элиситерлерді қосқаннан кейін 1-2 минут өткен соң басталып,
бірнеше минуттан кейін ең жоғарғы шегіне жетеді де элиситер-леудің
бсталғанына 30-60 минут болғанда аяқталады. Тотық-тырушы қопарылысты
зерттеу үшін өсімдіктің бөліктерін пайдаланған кезде реакция айтарлықтай
кеш байқалды: элиситерлеуден кейін 8-12 сағатта басталып, 2-4 сағаттан соң
ОБТ түзілуінің айқын белгілері көрінді. Мұны салат-латук өсімдігіне әйкес
келмейтін Pseudomonas syringеae тұқымын инокуляциялағаннан кейін 5 сағат
өткен соң салат-латук өсімдігі in-vivo жағдайында Н2О2 өндіретінінің
анықталғандығы растай түседі. Басқа мәліметтердің хабарлауынша, қиярдың
(Cucumis sativus) кутикуласын алып тастап, гипокатиль аймағын не салицил
қышқылымен (СҚ) не 2,6-дихлороизоникотин қышқылымен (ИНҚ) өңдеу арқылы
қиярдың гипоко-тилінде жылдам жүретін реакцияны тудыруға болады, салицил
қышқылы мен 2,6- дихлороизоникотин қышқылы тіршілік ету барысында пайда
болатын жүйелі төзімділіктің индукторлары болып табылады. Мұндай
гипокотильдерде Н2О2 өндірілуі элиситерлеуден кейін 20 минут өткеннен соң
аяқталады, бұл суспензиялық культура клеткаларында байқалатын өзгеріске
ұқсас келеді.
1.3 Азот тотығы мен гиббереллин қышқылының метаболизмдері
NО- газ тәрізді бос радикал, сондықтан да ол клеткааралық зат пен
плазматикалық мембрана арқылы оңай өтеді [28]. NО клетка ішілік мессенджер
жүйесінің бір бөлігі бола тұра, жануарлар жүйесінің физиологиялық
процесстеріне кең көлемде әсер етеді [29].
Қазіргі уақытта әдебиеттерде жинақталған мәліметтерге қарағанда, NО
сонымен қатар өсімдіктерде өтетін көптеген физиологиялық процесстерге
қатысатындығын көрсетеді: патогенге жауап реакциясы, өсіп-өну,
фитогормондардың мөлшері, сонымен қатар КПӨ (апоптоз). Сонымен қатар азот
тотығы антиоксидант, яғни клеткаішілік радикалдардың деңгейін
төмендететін агент ретінде де қарастырылады [30].
NО тасымалдануы. NО диффузияланушы газ екендігіне қарамастан, оның
ізашарлары немесе кешендері жақын немесе алыс қашықтыққа көшіп отыратын NО
қоры депосы немесе транспорттық түрі ретінде қызмет атқаруы мүмкін. NО
тасымалдануы, этиленнің ізашары – АСС тасымалдануына ұқсас аналогиялық
жолмен жүреді.
Жануарлардың қан айналымында S-нитрозогемоглобиннің болуы, оның
циркуляциялық азот тотығының көзі ретінде қызмет атқаруы мүмкін деген
болжамды тудырды. Қазіргі уақытта бұл болжам күмән келтіреді, алайда бұл
болжамның орнына азот тотығының көзі ретінде нитрит қызмет атқаратындығы
туралы мәліметтер ұсынылды. Нитрит өсімдіктерде де NО көзі ретінде қызмет
атқара алады және бір орыннан екінші орынға жылжи алады.
NО басқа сигналдық жолдармен өзара әрекеттесуі. Азот тотығының және
сигналдық механизмдердің оқшаулау құбылысындағы биологиялық рөлін
редукциялаушы түрде бағалау аз болар еді. Азот тотығы басқа сигналдармен
тікелей түрде, мысалы, супероксидпен бірге пероксинитрит түзуі, сондай-ақ
жанама түрде өзара әрекеттесе алады. Азот тотығы қатысатын сигналдық бөгеу
үрждістері мен өзара әрекеттесу үрдістерін толық түрде қарастыру бұл жұмыс
аумағынан тыс болып табылады, дегенмен қысқаша шолу жасап кету дұрыс
болады. Көптеген тәжрибелік мәліметтердің көрсетуі бойынша, Н2О2 сияқты
(NADPH- оксидазаның көмегімен супероксидтен пайда болса керек) оттегінің
белсенді түрлерінің түзілуі NО синтезінің қалыпты серіктес үрдісі болып
табылады. Мысалы, оттегінің белсенді түлері де, NО да патогендік инфекцияға
жауап ретінде түзіліп, пайда болады; сонымен қатар олар, шеткі тұйықтаушы
клеткаларда АБҚ-ның әсерінен пайда болады. Н2О2 көптеген биотикалық және
абиотикалық стимулдарға, сондай-ақ азот тотығының әсеріне жауап ретінде
түзіледі. Азот тотығы мен Н2О2 өзара әрекеттесуі жоғарыда айтылған. NО
супероксидтің туындауын тежеуі мүмкін. Н2О2 және азот тотығы МАРК ферментін
белсендіреді және кальцийдің клеткаішілік мөлшерінде өзгерістер тудырады.
NО саңылаулардың жабылу үрдістерінде АБҚ-мен өзара әрекеттеседі. NО
көптеген сигналдармен әрекеттесетіні айқын түрде белгілі, бірақ ол
сигналдардың толық суреттемесі әлі құрастырылмаған.
NО және гендердің экспрессиясы. Гендердің NО әсерінен
экспрессияланатындығы ең алғаш рет патоген мен өсімдік арасындағы қарым-
қатынастардан көрсетілді. Төзімді темекі өсімдіктерін ВТМ арқылы
инфекцияланған жағдайда NOS белсенділігі жоғарылады. Рекомбинантты NOS
енгізіп, GSNO немесе SNAP арқылы өңдеген кезде PAL және PR-1 гендері
экспрессияланады. PR-1 гендері сонымен қатар BTM арқылы инфекциялаған
жағдайда да экспрессияланады; L-NAME (NOS тежеушісі) қосқан кезде бұл әсер
тежеледі, демек, BTM арқылы тудырылған экспрессия барысында, NO аралық
қызметті жүзеге асырады. Arabidopsis өсімдігінде азот тотығын PTIO арқылы
жойған кезде немесе NOS-ы L-NAME арқылы тежеген кезде CHS генінің
ультракүлгін сәулесінің әсерінен экспрессиялануы тежеледі (басылып
тоқтады). Бұл геннің экспрессиясы азот тотығы GSNO немесе SNAP көмегімен
ткелей әсер еткен жағдайда индукцияланады, демек, NО бұл үрдісте медиатор
болып табылады деп болжауға болады [31].
Гиббереллиндер – химиялық тұрғыдан табиғаты дитерпеноидты биологиялық
активті қосылыстарға жатады. Олар барлық зерттелген жоғарғы сатыдағы
өсімдіктердің ұлпаларында табылған. Қазіргі кезде гиббереллиндер қарқынды
зерттелуде, себебі олар өсімдік организмдеріндегі алуан түрлі физиологиялық
процестерді реттеуге қатысады [32-34].
Ең алғаш рет 1926 жылы Кусова деген жапон ғалымы, күріш тұқымының
қалыпты өсуіне кедергі болатын паразиттік саңырауқұлақтарында (Gibberella
fugjikuroi) бірінші рет, гиббереллин фитогормонын тапты. Гибберелин
қышқылын (ГҚ) 1930 жылы жапон биохимиктері химиялық сипаттама беріп, таза
күйде бөліп алды. Осы кезге дейін гиббереллиндердің 65-тен аса түрлері
бөлініп, химиялық статусы анықталды. Оның ішінде, ең жақсы зерттелгені –
Гиббереллин қышқылы 3 (ГҚ3), ол Gibberella fugjikuroi саңырауқұлағында
түзіледі [35].
Гиббереллин қышқылы 4-А,В,С, және Д сақиналарынан түзілген, 4 изопрендік
сақинадан құралған тетрациклді дитерпеноид болып табылады.
Гиббереллиндердің химиялық құрлымының негізінде гиббереллан қаңқасы жатыр.
Гиббереллиндер өзара А сақинасында қаныққан байланыстар, гидрок-сильді және
карбоксильді топтардың, сонымен қатар, осы топтардың орнала-суымен
ажыратылады. Гиббереллин молекулаларының тетрациклді ядросында бірнеше
тұрақты орынбасарлары болады: С-7-де карбоксильді топ; С-17-де
экзометиленді қос байланыс; С-18-де СН3 топ; С-19 -лактон немесе
карбоксильді топ орналасқан. Басқа орынбасарлардың айырмашылығы немесе
олардың ұқсастығы барлық гиббериллиндердің алуан түрлілігін анықтайды.
Көміртегінің атомының санына сәйкес, гиббереллиндер екі топқа бөлінеді: 20
көміртекті және редукцияланған 19 көміртекті. Энт-гибберелан С20
гиббереллиндерінің молекулалық бастамасы болып табылады. 10-шы жағдайда 20
көміртекті гиббереллин қышқылдарының қосымша метильді, гидроксиметильді,
карбоксильді топтары болады. С 19 гиббереллині келесі негізгі көміртекті
қаңқасының модификациялануы және С20 атомының аластатылуы нәтижесінде
түзіледі. С20 гиббереллиндер физиологиялық белсенді емес және де олар С19
гиббереллиндердің биогенетикалық бастаушысы болып табылады [36]. Жоғарыда
айтылғандай, ГҚ тетрациклді дитерпеноидтар класына жатқызылады, сондықтан
да олардың биосинтезінің алғашқы сатысы ацетил Со А-дан
геранилгеранилпирофосфатқа (ГГПФ) дейін полизопренойдтар үшін ортақ болады.
Гиббереллиндердің синтезінің бірінші фазасы (ГГПФ-ГА12-альдегид) жоғарғы
сатыдағы өсімдіктерде қандай болса, саңырауқұлақтар үшін де тура сондай
(Gibberella fugjikuroi). Бірінші этапта, ГГПФ копалилпирофосфат және
кейіннен энт-кауренге айналады. Бұл айналу тізбегі екі типті активтілік
көрсететін энт-кауреназа арқылы катализденеді. Гибберелин 12 альдегидтен
бастап гиббереллиндерге дейінгі сатысы Gibberella fugjikuroi
саңырауқұлағында толығымен анықталған. Кейбір жағдайларда аталмыш саты
жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің клеткадан тыс жүйелерінде зерттелген.
Gibberella fugjikuroi саңырауқұлағының культурасы жоғарғы сатыдағы
өсімдіктерге қарағанда, өсу ортасына көп мөлшерде гиббереллин қышқылын
бөледі. Бұл олардың (ГҚ-ның) алынуы мен таза күйде көшіруін оңайлатады.
Сонымен қатар in vitro жағдайда саңырауқұлақ клеткалары жақсы өседі және
ортадағы экзогенді гиббереллиндер түзуге қажет бастаушы заттарды тез сіңіре
алады. Атап айту керек, Gibberella fugjikuroi В1-41а мутантарымен
жүргізілген жұмыс ең нәтижелі болып шықты. Бұл мутанттар энт-кауреннің
тотығуын қамтамассыз ете алмайды. Алайда, мутанттағы гиббереллиндердің
биосинтездің келесі сатыларын жүзеге асыратын ферменттердің сақталатыны
анықталды. Сондықтанда тек экзогенді бастамаларды қосып оның қандай соңғы
өнімге айналатынын бақылауға болады. Gibberella fugjikuroi В1-41а
мутанттарына жүргізілген эксперименттің негізінде, ГҚ-ның биосинтез жолы
гиббереллин 12- альдегиді сатысында екі тармаққа бөлінетіні анықталды: 1) 3
бета гидроксильденудің ерте жолы және 2) 3 бета гидроксильденуді айналып
өту жолы [37]. Бірінші жолдың ГҚ3-ның және басқа жақсы зерттелген 3-бета
оксигиббереллиндердің түзілуіне әкелетіні көрсетілді. Екінші жол 12 және 19
гиббереллин қышқылдарының түзілуіне әкеледі. Соңғы жылдары
гиббереллиндердің синтезін зерттеу, жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің,
жоғарыда айтылып өткен екі жолдан бөлек, тағы бір типті С-13-
гидроксильденудің ерте жолы бар деуге мүмкіндік берді. Ең соңында осы
барлық альдегид жолдарының алмасу мүмкіндіктері С19 және С10 атомдарының
арасындағы лактонды сақинаның ажырауына әкеледі. Гиббереллин-А12-
альдегидтінің энт-кауреннен түзілуін зерттеудегі тәжірибелерде аралық
буындардың созылғыш қабықтарына және қараңғыда өсірілген жүгерінің
өсінділерінің гомогенатына енгізілген 17-13С,3Н-кауреноидтар қолданылды.
Тәуелсіз биохимиялық және физика-химиялық әдістер, капилярлы газды
хромотографияны қолдана отырып, алғаш рет өсімдіктердің вегетативтік
ұлпаларындағы энт-кауреннің гиббереллиндерінің түзілуінің 5 метаболиттік
сатысы ашылды. Олар: энткауренол, энткаурен қышқылы, энт-альфа
гидроксикаурен қышқылы, гиббереллин А12-альдегид.
1) Сонымен көптеген көрсеткіштердің бірлестігі С-19 гиббереллиннің ГҚ3
мысалында биосинтездің негізгі этаптарын айқындап түсіндіреді,
гиббереллиндердің тегі жалпы тетроциклиндер болып табылады.
2) Энт-кауреннің бірнеше тізбектелген тотығу реакцияларының айналуы:
кауренол-кауренал-каурен қышқылы-20 көміртекті А12-альдегид;
3) а12-альдегидінің әртүрлі гиббереллиндерге дейін тотығуы.
Ең басты мәселе, ГҚ биосинтезіне жауапты ферменттерді анықтау. Әзірге
олардың табылғандары аз. Біртіндеп терпен тізбегінің С5-С10-С15-С20
ұзаруын катализдейтін геранил-геранилпирофосфат синтетаза ферменті бөлініп
алынған [38]. Кауренсинтетаза 2 белсенді орталықтардан тұрады, оның
біріншісі копалилпирофосфаттың түзілуін катализдейді, екіншісі кауренге
циклдейді. Сонымен қатар, монооксигеназаларда микросомалық ферменттер
табылған, олар ГҚ12-альдегидті С20 және С19-гиббереллиндерге айналдырады.
Хлорхалинхлорид және АМО-1618 геранил-геранилпирофосфаттан
копалилпирофосфаттың түзілуін, оның кауринге циклденуінің Фосфон Д
стадиясын тежейді. Анцилиндал кауренінің тотығуын ингибрлейді. ГҚ-ның
өсімдіктердің бойымен қозғалуы базипетальды бағытта жүреді. Көбіне флоэмада
және аз мөлшерде сұйық заттармен ксилеманың бойында. Табиғи гиббереллиндер
өсімдіктердің бойында көбіне бос қышқыл түрінде кездеседі. Соңғылары
комплексті түрде болады, мұнда гиббереллиндер төменгі молекулалы заттармен
коваленттік байланыс арқылы байланысады. Жиі сипатталғандары ацетаттар,
бетта-глюкопироноидтер, бетта-глюказилды эфирлер, Н-пропилді эфирлер.
Коньюгацияланған ГҚ-ның негізгі ерекшелігі олардың биологиялық
белсенділігінің төмендеуі. Өсімдік онтогенезіндегі гиббереллиндердің
құрамының өзгеруі көп қызығушылық тудырады. ГҚ деңгейі, арпаның 2-3
жапырақты және түктелу фазаларында жоғарлайды, яғни сабақтың ұзына бойы
өсу барысында белсенді болады, ал сабақтың өсуі әлсіреген кезде
белсенділігі төмендейді [39]. Осыған ұқсас көрсеткіштер қосжарнақты
өсімдіктерде байқалған. Сонымен қатар жапырақтың құрамындағы
гиббереллиндердің мөлшері өсу деңгейіне қарай артып отырады. Оның артуы
жапырақтың өсу кезеңі аяқталуға жақын уақытта байқалады, ол кезде
жапырақтар фитогормон түзілу орталығы және өсімдік ағзасының басқа
мүшелеріне оның доноры болып табылады. Жоғарыда айтып өткендей
гиббереллиндер кең көлемде өсімдік клеткаларының физиологиялық
процестеріне: гүлденуіне, жақсы жеміс беруіне, фотосинтезге, сабақ пен
тамырдың ұзарып өсуіне және басқа үрдістерге әсерін тигізеді.
4. Супероксиддисмутаза ферментінің құрылысы мен функциясы
Супероксиддиемутаза СОД (супероксид'супероксид-оксидоредукт аза, su-
peroxide dismutase, КФ 1.15.1.1) оттегiнiң бiр электронын қосып алу
арқылы О2 және Н2О2 дейiн тотықсыздануы барысында түзiлетiн супероксидтiк
анион-радикалының О2- дисмутация реакциясын катализдейтiн металл-фермент
тұқымдасы болып келеді. СОД клетканың ішінде оттегінің белсенді түрлеріне
қарсы бірінші қорғаныш линиясын түзейді .
Электрон тасымалдаушы тізбектердің барлығында O2- түзіледі, осыған
байланысты O2- активтілігін клетканың әртүрлі бөлімдерінде: митохондрияда,
микросома хлоропластарында, пероксисомаларда, апопластарда және цитозальда
да кездесуі мүмкін Осындай клеткалық бөлімдердің O2-ң түзілуіне шамалас
сайттар болатын болса, онда митохондриялар, хлоропластар және
пероксисомалар оттегінің белсенді түрлерінің ең маңызды генераторлары
болып табылады [40].
Ең алғаш 1968-1970 жылдары МакКорд пен И. Фридович СОД ферменттерін
E.coli бактериясынан бөліп алып, СОД ферменттерiнiң белсендi аймақтары
металл иондарынан тұратындығын көрсеткен. Фермет-терде қолданатын металл ко-
факторларына сүйене отырып, СОД -ды 3 топқа бөлеміз; темір СОД (Fе-СОД);
марганец СОД (Mn-СОД); және мыс-қалайылы (цинк) СОД (Cu-Zn-СОД) және де осы
СОД-лар клетканың әртүрлі бөлімдерінде локализденеді: Fe-СОД–хлоропластарда
локализденеді, Mn-СОД митохондриялар мен пероксисомаларда және Cu-Zn-СОД
хлоропластар мен клетка ішілік кеңістік цитозольдерде локализденеді .
Зерттелген СОД-дың көпшiлiгi екi бiрдей (ұқсас) суббiрлiктен құралған,
әрбiр суббiрлiктiң құрамы 1 атом металлдан; дисульфидтiк көпiршеден; 1
сульфидрильдi топ-тан; ацетилденген аминдiк топтан тұрады. Осы үш түрлі СОД-
дың аминқышқылдық қатарын салыстырған кезде, Mn пен Fe-СОД салыстырмалы
түрде ертерек пайда болған түрлер екені, сонымен қатар бұл ферменттердің
шығу тегі бір фермент болуы мүмкін екендігі анықталған. Ал Cu-Zn-СОД болса
Mn пен Fe-СОД-ң қатарларына ұқсастығы жоқ болғандықтан олар бөлек
эукариоттардан тараған деген болжам айтуға болады.
Темір SOD
Темір СОД (Fe-СОД) тобы СОД топтарының ішіндегі ең ежелгі түрі болуы
мүмкін. Fe-СОД тек прокариоттарда ғана емес , эукариоттарда да табылған.
Оны эукариоттарда Euglena glacilis-тан және жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің
бірқатарынан бөліп алған . Осы күнге дейін зерттелген барлық өсімдік
түрлерінде олар хлорапластарда локализденген деген қорытынды жасалған .
Fe-СОД-дың екі тобы бар: бірінші топ- бұл активті орталықтарында 1-2
грамм темір атомдары бар, екі ұқсас 20 кДа суббірліктен құралған гомодимер.
Fe-СОД-тың бұл типі E. Coli, photobakterium serva және P. Leiognathi ,
факультативті анаэроб Thiobalis denitriticans, бурыл сұр бактериялардан ,
Chromatium vinosum және Ginkgo biloba, Brassica calpastris, Nuphare luteum
сияқты өсімдік түрлерінде бөлініп алынған. Осы Fe-СОД-тың әр суббөлігі екі
доменнен тұрады. Бір домен α-спиральдан, екіншісі α-спираль және β-қабаттан
(слой) тұрады. Металды байланыстырушы орталық осы екі домен арасында
орналасқан.
Fe-СОД-тың екінші тобы-көпшілік жоғарғы сатыдағы өсімдіктерден табылған.
Бұл молекулалық салмағы 80-90 кДа болатын төрт бірдей суббірліктен тұратын
тетромер. Бұл топтың өкілдерінің активті орталықтарында 2-4 грамм темір
атомдары болады. Бұл топтың ақуыздары үш прокариоттардан түзілген:
Mycrobacterium tuberculosis, Thermoplasma acisophilum, Methanobacterium
briantii .
Fe-СОД ферментінің белсенділігі ортаның рН мәніне тәуелді, бейтарап
ортадан төмен рН мәнінде ферменттің белсенділігі төмендейді. Fe-СОД Н2О2
және KCN-тің әсеріне төзімді болып келеді. pI мөлшері 4,9 құрайды.
Mn СОД
Қоршаған ортада О2-нің мөлшері жоғарласа, ортадағы Fe(II) шамасы
азайып, Mn(III) металына ығысады. Осыған орай Mn-СОД Fe-СОД-қа қарағанда
шығу тегі бойынша салыстырмалы түрде екінші орында тұр, және де
камбиалистикалық СОД жолымен ежелгі Fe-СОД-тан пайда болу мүмкіншілігі бар.
Mn-СОД-тың суббірлігіне бір ғана металл атомы бар. Активті сайтта бұл
ферменттер Mn атомынсыз жұмыс жасай алмайды . Тіптен осы жағдайда да Fe мен
Mn-СОД өздерінің біріншілік, екіншілік, үшіншілік құрылымдарында үлкен
ұқсастық көрсетеді [41].
Mn-СОД бір суббірлікке бір Mn(III) атомы бар не гомодимерлі, не
гомотетрамерлі фермент болып табылады. Бұл фермент калий цианидімен
ингибрленбейді немесе Н2О2-де активсізденбейді және де прокариоттарда да,
эукариоттарда да кездестіруге болады. pI мөлшері 6,6-ға тең. Mn-СОД
митохондриялар мен пероксисомаларда локализденген. Mn-СОД эукариоттардың
митохондриясының ферменті ретінде белгілі болғанымен, құрамында Mn бар СОД-
лар пероксисомаларда да табылған. Иммуно-локализациялық тәсілді қолдана
отырып, қарбыздың құрамында бір пероксисомалы және бір митохондриялы Mn-СОД-
дың бар екендігі анықталған. N. icotiana plumbaginitolia өсімдігінде Mn-СОД-
дың екі ядролы кодталған гендері бөлініп алынған және Mn-СОД-ң ұлпалық-
спецификалық экспрессиясы трансгенді өсімдіктердегі промотордың β-
глюкоронидазамен байланысын анализдеп көрсеткен. Жасыл балдыр-лармен
цианобактериаларда Mn-СОД тилокойд мембраналарында табылған . Осыған орай
Mn СОД өсімдік клеткаларының митохондриялары мен пероксисомаларында ғана
болады деп болжам айтуға болады [42].
Мысты-қалайылы СОД
Атмосфера түгелімен дерлік оттегімен толтырылған кезде Fe(II) ерімейтін
және алуға келмейтіндей болды. Cu(I) ерігіш Cu(II)-ге айналды. Осы сатыда
СОД-дың активті сайттарында Cu(II) металдық ко-фактор ретінде қолданыла
бастаған . Mn-СОД мен Fe-СОД-тың электрлік қасиеттері ұқсас, темірді
қолданудан марганецті қолдануға ауысуда СОД ақуызының құрлымының азғантай
ғана өзгерісі керек болады. Осыған ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz