Роль білків і ліпідів у життєдіяльності водоростей
Білки і ліпіди
Білки і ліпіди є важливими структурними, запасними та функціональними елементами клітини.
Фіксація азоту та біосинтез амінокислот. Синьо-зелені водорості використовують як джерело азоту найрізноманітніші сполуки - мінеральні, органічні і навіть молекулярний азот для синтезу амонію в аеробних умовах в процесі фотосинтезу при використанні води в якості донора електронів. 4 — включаться в аминокислоты.
При азотному голодуванні у водоростей виникають хлоротіческіе явища: падає кількість хлорофілу і фікоціаніну. 0 3 - N 0 2 - NH 2 OH - NH 4 .
независимо от источника азота активность аспарагиназы в 6 раз, глутаминсинтетазы в 1,5—1,8 раз выше, а содержание белка в 2 раза ниже, чем в клетках нормальным азотным питанием.
4 в суспензии освещенных водорослей Scenedesmus obtusiuscu - lus в отсутствии СО 2 сопровождается выделением О 2 .
Синьо-зелених водоростей, що мають здатність засвоювати молекулярний азот, широко поширені, особливо в гарячих джерелах, прісних і солоних водоймах, рідше в морях. Вони часто перебувають у симбіозі з грибами, утворюючи лишайники. , Anabaena , Cylindrospermum и другие — всего около 40 видов.
и Anabaena ), вызывающие «цветение» воды, образуют поверхностную пленку в определенных озерах.
, выделенной из почв рисовых полей, количество внеклеточного азота на 40-й день культивирования на безазотистой среде составляло 4,65 мг/100 г среды при 22,8 мг сухого вещества, т. е. данная водоросль является сильным азотфиксатором и может использоваться в сельском хозяйстве.
Фіксація молекулярного азоту на світлі йде інтенсивніше, ніж у темряві, причому зі збільшенням інтенсивності освітлення зростає і засвоєння молекулярного азоту. Показово, що верхній поріг сили світла для фіксації молекулярного азоту лежить вище, ніж для прискорення зростання. Оптимальна температура для азотфіксації перебуває в межах 40 ° С, тобто вище оптимуму зростання. Процес азотфіксації протікає при наявності ряду мікроелементів, особливо кобальту, молібдену, заліза, міді.
с возрастом возрастало общее количество фиксированного азота.
2. Такая структурная организация служит для изоляции азотфиксирующей системы от кислорода, выделяющегося в процессе фотосинтеза.
+ 2 - и Мо-содержащим ферментом нитрогеназой в несколько раз активнее, чем в вегетативных клетках, куда этот элемент поступает из гетероцист, которые, в свою очередь, получают из вегетативных клеток мальтозу, аланин, серии.
Облігатно-фототрофні синьозелені водорості основну частину азоту зв'язують в умовах освітлення. 2 до NНз.
, растущая гетеротрофно в темноте, фиксирует азот, используя в качестве источника энергии для темновой азотфиксации дыхание, связанное с поглощением кислорода.
локализована в основном в вегетативных клетках, а глутаминосинтетаза — в клетках и гетероцистах.
.) является орнитиновый цикл, где С0 2 включается прежде всего в цитруллин, который затем превращается в аспарагин.
, являющейся продуцентом терпеноидов и жирных кислот, приводит почти к полному ингибированию синтеза терпеноидов и других нерастворимых метаболитов.
изучена способность к использованию а-изомеров 21 аминокислоты в качестве источников азота и углерода при блокировании фотосинтетической ассимиляции СО 2 .
Слід зазначити, що накопичення білка і незамінних кислот в певній мірі пов'язано з впливом джерела освітлення. синим светом 2400 лк содержание белка повышается на 21—30 %.
Біосинтез амінокислоти лізину у грибів, як зазначалося, здійснюється двома шляхами. Ці ж шляху характерні і для водоростей в залежності від ступеня їх еволюційного розвитку; через діамінопімеліновую кислоту, як у синьозелених водоростей, або через аміноадіпіріновую кислоту, як у евгленовие водоростей. Визначено також біосинтетичні сімейства амінокислот - їх попередники, амінокислоти з яких синтезують інші амінокислоти. , Scenedesmus , Coelastrum и Chlorococcum в среде, содержащей N О 2 -, сопровождается выделением N 2 О.
Ліпіди
Особливий інтерес представляють ліпіди синьозелених водоростей. -линолевая.
и И. Н. Трубачева установлено, что в клетках термофильной синезеленой водоросли Synechococcus elongatus содержание липи-дов колеблется от 10,5 до 14,4 % на сухое вещество в зависимости от способа выращивания.
У фракції нейтральних ліпідів є вільні жирні кислоти, тригліцериди, стерини та їх ефіри. Основними жирними кислотами є пальмітинова (50%), пальмітолеіновая (6,4 - 14,8%), олеїнова (25,4-29,7%). . elongatus представлены только олеиновой кислотой.
, как показали М. И. Юрьева и А. А. Темных, наибольшая концентрация липидов (14,7 % сухой массы клеток) и жирных кислот (4,49 % сухой массы клеток) имеет место при освещенности 50 лк.
Освітлення впливає на ліпідний обмін хлоропластів. При зниженні освітлення адаптація клітин хлорели здійснюється у два етапи. На першому припиняється накопичення характерного для ліпідів хлоропласта жирних кислот: транс-3-гексадекатріеновой і тріенових (ліналевой і гексадекатріеновой), а на другому швидкість накопичення тріенових і особливо дієнових кислот різко зростає, перевищуючи початковий рівень. Одночасно підвищується вміст хлорофілу і формується хлоропласт з ліпідним складом, характерним для клітин хлорели при зниженій освітленості.
Светоокісленіе вільних жирних кислот призводить до збільшення їх токсичності. О. А. Сидорової та І. В. Максимової показано, що вільні жирні кислоти є попередниками антибактеріальних речовин у зеленій хлорококковой водорості. , вызывает зоны подавления роста бактерий вокруг пятен, содержавших свободные жирные кислоты.
На вміст жирних кислот у водоростей впливають умови культивування. Так, при автотрофні й гетеротрофні вирощуванні зелених водоростей зростає в першому випадку вміст ліноленової кислоти, супроводжуване відповідним зменшенням лінолевої і олеїнової.
Показово, що тривалий затемнення викликає у антарктичних водоростей включення радіоактивного вуглецю в лілідную фракцію, а у водоростей помірних широт вуглець асимілюється фракцією низькомолекулярних сполук. Вплив тривалого темнового періоду на процес включення вуглецю в ліпідну фракцію зростає, якщо водорості культивувати при слабкому світлі, однак низька температура уповільнює цей процес.
Мінеральне живлення
Неорганічні поживні речовини поглинаються водоростями активним і пасивним шляхами у формі іонів, що містяться у водних рослинах. Активне поглинання існує тільки для іонів поживних речовин, а інші іони проникають у клітину пасивно, відповідно до градієнтом їх концентрації та проникністю плазмалеми. Тому здатність до виборчого поглинанню іонів дуже обмежена. Один окремо взятий іон не поглинається, тому що при поглинанні катіонів виникає різниця електричних потенціалів, що викликає одночасно поглинання аніонів і вихід інших аніонів; те ж стосується і до поглинання катіонів. Неметаболіческое (пасивне) поглинання (адсорбція) не знижується під дією температур або інгібіторів дихання і є невиборчих. В основі його знаходиться процес дифузії.
Дослідження клітин п'яти видів харових водоростей, проведені Е. Б. Мютеюнене і Л. М. Воробйовим, показали, що клітини можуть знаходитися в двох станах: високоенергетичному, коли у створення мембранних потенціалів свій внесок вносить електрогенний насос, і в стані пасивної проникності. , поэтому они являются наиболее удобным объектом для изучения влияния факторов среды на энергообеспечение растительных клеток и состояние транспортных АТ Фаз.
Література
1.Водорослі, лишайник і мохоподібні СРСР / Л. В. Гарібова, Ю. К. Дундін, Т. Ф. Коптяева и др. - М., 1978
2. Курс нижчих рослин / За ред. М. В. Горленко. - М., 2001
3. Біохімія / Н. Є. Кучеренко, Ю. Д. Бабенюк, А. М. Васильєв та ін - К., 1988
4. Польовий В. В. Фізіологія рослин. - М., 1989