Активность транспортных ферментных систем в тканях куриных эмбрионов в динамике

Размещено на http://www.allbest.ru/

_______________________________________________________________________________________

Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии.-2010.-№3.

2

Активность транспортных ферментных систем в тканях куриных эмбрионов в динамике

Г.Ф. Рыжкова, А.Б. Ревина

Аннотация

В статье приводятся результаты исследований АТФазной активности в тканях скелетных мышц и головного мозга митохондриальной субклеточной фракции 10-17-суточных куриных эмбрионов. Именно эти субклеточные структуры обеспечивают интеграцию многочисленных процессов клеточного обмена. Показано, что в митохондриях головного мозга активность транспортных ферментных систем за весь инкубационный период значительно выше, чем в скелетной мускулатуре. Полученные результаты могут быть использованы для разработки биохимических тестов, по которым можно судить о состоянии метаболических процессов в организме сельскохозяйственной птицы в эмбриогенезе.

Ключевые слова: АТФазная активность, Мg²⁺, K⁺, Na⁺- АТФаза и Мg²⁺, Ca²⁺-АТФаза, транспортные ферментные системы, куриные эмбрионы, эмбриогенез, митохондрии, митохондриальный аппарат, субклеточные структуры, инкубация, инкубационный период.

Инкубационные качества яиц зависят от множества факторов, как внешних, так и внутренних. Одним из важнейших является биологическая полноценность яиц, зависящая от адекватного транспорта всех необходимых для эмбриона питательных веществ: витаминов, аминокислот, моносахаридов, макро- и микроэлементов и других, содержание которых играет важную роль в эмбриональном развитии птицы.

Куриное яйцо и развивающийся в нем цыпленок являются удобным объектом для исследований, так как искусственная инкубация яиц делает возможным точно определить стадии развития эмбриона.

В тканях развивающегося зародыша, изолированного от внешней среды скорлупой, происходит самобытный обмен веществ. Особый интерес представляет исследование механизмов, лежащих в основе превращения энергии в биологических системах. Энергетический обмен у растущих животных играет особо важную роль, так как связан не только с функциональным состоянием живого организма, но с интенсивностью формирования его структур, а, следовательно, биосинтезом тех веществ, которые участвуют в образовании структурно-функциональных элементов.

Основные окислительные процессы и аккумуляция энергии, необходимые для жизнедеятельности организма, сосредоточены в митохондриях. Эти субклеточные структуры обеспечивают интеграцию многочисленных процессов клеточного обмена. Митохондрии выполняют свою функцию с самых ранних этапов развития; с возрастом митохондриальный аппарат существенно преобразуется, что обусловлено изменением энергетических потребностей клеток. В этой связи представляется интересным изучение клеточной проницаемости и ионного транспорта электролитов в митохондриях мышечной ткани и головного мозга куриных эмбрионов в динамике.

Целью наших исследований явилось изучение активности транспортных АТФаз: Мg²⁺,K⁺,Na⁺- АТФазы и Мg²⁺,Ca²⁺-АТФазы в тканях скелетных мышц и головного мозга митохондриальной субклеточной фракции 10-17-суточных куриных эмбрионов. Многочисленными исследованиями доказано, что ферменты, катализирующие процессы электронного транспорта и окислительного фосфорилирования, локализованы в мембранах митохондрий в виде митохондриальных субъединиц и ансамблей (Daleke D.L., 2003).

Экспериментальную часть работы проводили в лаборатории кафедры биологической и органической химии КГСХА им. проф. И.И.Иванова и в отделе эмбриональных вакцин производства №1 ФГУП «Курская биофабрика - фирма «БИОК».

Объектом исследований были 10-17-суточные куриные эмбрионы (n=80). Яйца инкубировали в инкубаторе «Универсал-55» по режиму и технологии, принятым на производстве с учетом инструкции по инкубации яиц сельскохозяйственной птицы (при t=37,5±0,5 °С; влажности 50-54 %).

Материалом для исследований являлись: скелетные мышцы, головной мозг куриных эмбрионов. Фрагменты исследуемых органов отбирали непосредственно после окончания инкубирования куриных эмбрионов. Митохондриальную субклеточную фракцию мышц и головного мозга получали методом дифференциального центрифугирования.

Активность АТФаз в митохондриальной субклеточной фракции мышц и головного мозга определяли в средах, рекомендованных в работе Иващенко А.Т., Бушневой И.А. (1981). При этом активность фермента рассчитывали по приросту неорганического фосфата (Pi) и выражали в нмоль Pi/мг белка/мин.

Полученные в ходе выполнения работы данные подвергались биометрической обработке на ПЭВМ с использованием прикладных программ. митохондриальный субклеточный фракция эмбрион

Анализ результатов исследований активности изучаемых ферментных систем в митохондриях скелетной мускулатуры куриных эмбрионов показал, что в активности Mg²⁺,К⁺,Na⁺- и Mg²⁺,Ca²⁺-АТФаз отмечается общая динамика: так, с 10 по 11 сутки инкубации происходит 4-5-кратное снижение данных показателей, с 11 по 13 сутки отмечается их значительный рост, на 15-е сутки приходится пик ферментативной активности, затем начинается ее снижение, и на 17 сутки АТФазная активность достигает уровня 10-х суток, что согласуется с данными А.А. Симоняна (1970), В.В. Лупашко, Н.И. Карташова (1978) и др. (рисунки 1 и 2).

После первых суток инкубации в результате смыкания нервных валиков образуется нервная трубка, из передней части которой начинается формирование головного мозга.

Таблица 1. Активность транспортных АТФаз в митохондриях тканей скелетной мускулатуры и головного мозга куриных эмбрионов

(* р<0,05)

Анализируя активность ионных транспортных систем в митохондриях головного мозга куриных эмбрионов, можно отметить, что активность Mg²⁺,К⁺,Na⁺- АТФазы постепенно увеличивается в течение всего периода проведения исследований (с 10 по 17 сутки инкубации), достигая максимума на 16-е сутки, что подтверждается исследованиями А.А. Симоняна (1970), а активность Mg²⁺,Сa²⁺ - АТФазы растет от 10-х к 13 суткам, затем к 14 суткам несколько снижается, а на 16-е сутки достигает своего пика (рисунки 3,4).

Сравнивая показатели АТФазной активности в митохондриях скелетной мускулатуры и головного мозга куриных эмбрионов (таблица 1), видно, что в этих субклеточных структурах головного мозга активность как Mg²⁺,К⁺,Na⁺- АТФазы, так и Mg²⁺,Ca²⁺-АТФазы за весь инкубационный период значительно выше, чем в скелетной мускулатуре. Особенно значимая разница приходится на 11-е сутки, где данные показатели в головном мозге превосходят таковые в скелетной мышце в 11,6 и 7,3 раза соответственно, наименьшая разница между двумя изучаемыми органами наблюдается на 10-е сутки. В остальные сутки наблюдается превышение в 1,5 - 3,3 раза.

Эти различия, по-видимому, связаны с тем, что органы у эмбрионов закладываются в разное время и имеют неодинаковую скорость роста. Так, установлено (Махинько В.И., 1966), что позднее закладывающиеся органы растут быстрее тех, которые образовались раньше. Так, мышцы и сердце - органы, обладающие высокой скоростью роста, - характеризуются более низким уровнем дыхания, чем печень и мозг - органы с меньшими темпами роста. Можно сделать вывод, что окислительные процессы не являются основными источниками энергии. Процессы дифференциации, протекающие в ряде случаев при сниженных темпах роста, напротив, обеспечиваются энергией окисления; при этом используется энергия макроэргических соединений, образующихся в большом количестве в ходе окислительного фосфорилирования.

Таким образом, исследования показали, что активность как Mg²⁺,К⁺,Na⁺- АТФазы, так и Mg²⁺,Ca²⁺-АТФазы в митохондриях головного мозга постепенно повышается по ходу эмбрионального развития, начиная с 12-х суток. Активность данных ферментных систем в изучаемых субклеточных структурах скелетной мускулатуры изменяется скачкообразно в течение эмбриогенеза.

Изучение динамики изменения биохимических показателей при инкубации куриных яиц помогает не только познанию биохимических процессов развития птичьих эмбрионов, но и прогнозированию приобретения ими полезных зоотехнических признаков. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшей разработки биохимических тестов, по которым можно судить о состоянии метаболических процессов в организме сельскохозяйственной птицы в эмбриогенезе в зависимости от возраста.

Список использованных источников

1 Иващенко, А.Т. Выделение и свойства аниончувствительной АТФазы из мембран эритроцитов / А.Т. Иващенко, И.А. Бушнева // Биохимия. - 1981. - Т.46. - Вып. 3. - С.486-488.

2 Лупашко, В.В. Окислительные процессы у эмбрионов и цыплят при скармливании курам сульфата натрия / В.В. Лупашко, Н.И. Карташов // В кн.: Повышение продуктивности сельскохозяйственных животных / Труды ХСХИ им. Докучаева. - Харьков, 1978. - Т.24. - С.43-45.

3 Махинько, В.В. Биохимия и энергетика эмбрионального развития сельскохозяйственных птиц / В.В. Махинько // В кн.: Ведущие проблемы возрастной физиологии и биохимии. - М.: Медицина, 1966. - С.294-312.

4 Симонян А.А. Некоторые стороны энергетического обмена в онтогенезе. - Ереван.: Изд. АН АрмССР, 1970. - 281 с.

5 Daleke D.L. Regulasion of transbilayer plasma membrane phospholipids asymmetry. J.Lipid Res.- 2003. - 44 - С.2849 - 2857.

Размещено на Allbest.ru