- Главная
- О нас
- Проекты
- Статьи
- Регионы
- Библиотека
- Новости
- Календарь
- Общение
- Войти на сайт
4.2.1. Клеточный и субклеточный уровни
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии
Биоиндикация на этих уровнях основана на узких пределах протекания биотических и физиологических реакций. Ее достоинства заключаются в высокой чувствительности к нарушениям, позволяющим выявить даже незначительные концентрации поллютантов, и выявить их быстро. Именно на этих уровнях возможно наиболее алчнее выявление нарушении среды. К числу недостатков относится то, что биоиндикаторы-клетки и молекулы требуют сложной аппаратуры.
Результаты действия поллютантов следующие:
• нарушение биомембран (особенно их проницаемости);
• изменение концентрации и активности макромолекул (ферменты, белки, аминокислоты, жиры, углеводы, АТФ);
• аккумуляция вредных веществ;
• нарушение физиологических процессов в клетке;
• изменение размеров клеток.
Чтобы разработать тот или иной способ биоиндикации на этом уровне, необходимо выяснить механизмы действия поллютантов.
Влияние поллютантов на биомембраны (на примере клеток растений) [4]
1. Сернистый газ.
80г проникает в лист через устьица, попадает в межклеточное пространство, растворяется в воде с образованием SO32-/HSO3-ионов, разрушающих клеточную мембрану. В итоге снижается буферная емкость цитоплазмы клетки, изменяются ее кислотность и редокс-потенциал.
2. Озон и другие окислители,
например, пероксиацетилнитрата. Нарушают проницаемость мембран. Этот эффект усугубляется в присутствии ионов тяжелых металлов.Во всех случаях особенно сильно страдают мембраны хлоропластов -тилакоидные. Их разрушение - основная причина снижения фотосинтеза при воздействии поллютантов. Процесс фотосинтеза как очень чувствительный служит для биоиндикации загрязнения среды. При этом оценивают: 1) интенсивность фотосинтеза, 2) флуоресценцию хлорофилла. В качестве тест-организма часто используют мох мниум.
Изменение концентрации и активности макромолекул
Ферменты.
Действие поллютантов на ферменты нарушает процесс нормального присоединения фермента к субстрату (С-Ф). Это может происходить тремя различными способами:
1) к ферменту вместо субстрата присоединяется поллютант-ингибитор с образованием комплекса Ф-И (отравление СО);
2) поллютант ингибирует фермент, расщепляя его связь с субстратом: С ? Ф:
3) присоединяясь к субстрату вместе с ферментом, поллютант ингибирует его- С-Ф-И.
В итоге нарушаются различные процессы, например:
• ассимиляция углекислого газа в процессе фотосинтеза. SO2связывается с активным центром ключевого фермента фотосинтеза (рибулозодифосфаткарбоксилазы) вместо СО2 и тормозит фиксацию СО2 в цикле Кальвина. Газообмен СО2 в принципе пригоден для биоиндикации;
• взаимодействие SO2 с HS-группами белков, что ведет к разрушению ферментов (показано для малатдегидрогеназы).
Синтез защитных веществ в клетке.
В клетках растений под действием различных нарушений накапливаются определенные защитные вещества. Биоиндикация связана с определением концентрации этих веществ в растениях:
• пролин - аминокислота, считающаяся индикатором стресса. Ее концентрация возрастала в листьях тисса вблизи дорог с интенсивным движением транспорта, в листьях каштана при засолении почвы;
• аланин - аминокислота, накапливалась в клетках водоросли требо-уксии, сосны и кукурузы при загрязнении;
• пероксидаза и супероксиддисмутаза. При воздействии стрессоров образуются токсичные перекиси, которые пероксидаза обезвреживает. Например, SO2вызывает увеличение активности пероксидазы и появление изоферментов супероксиддисмутазы, что можно выявить с помощью гель-электрофореза.
Пигменты.
При загрязнении в клетках растений происходят следующие изменения пигментов:
• уменьшается содержание хлорофилла. Этапы его разрушения (феофетин, феофорбиды, распад пиррольного кольца);
• понижается отношение хлорофилл а / хлорофилл в. Отмечается, в частности, у ели при хроническом задымлении SO2;
• замедляется флуоресценция хлорофилла.
При биоиндикации все эти изменения фиксируют с помощью приборов: хроматографа, спектрофотометра и флуориметра.
Аденозинтрифосфорная кислота.
Содержание АТФ - универсального источника энергии в клетке - важный показатель ее жизнеспособности. Для его количественной оценки предложен показатель «энергетического заряда» (ЭЗ).
ЭЗ = (АТФ+0,5А,5) / (АТФ+АДФ+АМФ)
АДФ и АМФ - менее насыщенные энергией молекулы аденозиндифосфорной и аденозинмонофосфорной кислот. Показано, что с ростом концентрации 50г в воздухе ЭЗ клеток растений (сосна, водоросль требоуксия) снижается.
Белки.
При загрязнении в клетках уменьшается концентрация растворимых белков.
Углеводы.
В целях биоиндикации может быть использовано наблюдение о росте содержания глюкозы и фруктозы в листьях гороха при действии газодымных выбросов.
Липиды.
Газовые выбросы ведут к уменьшению содержания миристиновой, пальмитиновой и лауриновой кислот и к увеличению линолевой и линоленовой кислот в составе липидов.
Аккумуляция вредных веществ
Хорошим показателем загрязнения среды может служить повышенная концентрация поллютантов в клетках живых организмов. Так, обнаружена корреляция между содержанием свинца в листьях тисса и интенсивностью движения в городах.
Накопление ртути в перьях птиц позволило с помощью чучел проследить динамику загрязнений ртутью. Обнаружено, что с начала 40-х годов XX века содержание ртути в перьях фазана, куропаток, сапсана и других увеличилось в 10-20 раз, по сравнению с 1840-1940 гг.
Изменение размеров клеток
Показано, что при газодымном загрязнений:
• увеличиваются клетки смоляных ходов у хвойных деревьев;
• уменьшаются клетки эпидермиса листьев.
Нарушение физиологических процессов в клетке
Плазмолиз.В клетках растений под действием кислот и 50г цитоплазма отслаивается от клеточной стенки.
Материал в разделах:
- 4.2.1. Клеточный и субклеточный уровни
- 4.2.2. Организменный уровень
- 4.2.3. Примеры биоиндикации на организменном уровне
- 4.2.4. Примеры биоиндикации на популяционно-видовом уровне
- 4.2.5. Примеры биоиндикации на биоценотическом уровне
- 4.2.6. Примеры биоиндикации на экосистемном уровне
- 4.2.7. Биоиндикация на уровне биосферы
Календарь
Материалы данного раздела
- ВВЕДЕНИЕ
- Раздел 1 ТЕХНОЛОГИЯ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
- 1.1. ПРОЦЕДУРЫ И ОПЕРАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЦИКЛА ЭКОАНАЛИТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
- 1.1.1. Выбор места контроля загрязнения и поиск его источника с целью первичной оценки и/или отбора проб
- 1.1.2. Отбор проб объектов загрязненной среды
- 1.1.3. Стабилизация, хранение и транспортировка проб для анализа
- 1.1.4. Подготовка проб к анализу в лаборатории
- 1.1.5. Количественный анализ проб загрязненных объектов окружающей среды
- 1.1.6. Обработка, оценка и представление результатов контроля ОС
- 1.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЭКОАНАЛИТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
- 1.2.1. Основные требования к методам и средствам экоаналитического контроля
- 1.2.1.1. Требования к результатам экоаналитических работ
- 1.2.1.2. Требования к средствам измерений
- 1.2.1.3. Требования к вспомогательному оборудованию
- 1.2.1.4. Требования к испытательному оборудованию
- 1.2.1.5. Требования к средствам метрологического обеспечения
- 1.2.1.6. Требования к методикам выполнения измерений
- 1.2.1.7. Требования к средствам пробоотбора
- 1.2.1.8. Требования «технической компетентности экоаналитических лабораторий
- 1.2.2. Классификация и основные характеристики экоаналитических средств
- 1.2.2.1. Средства контроля воздушной и других газообразных сред
- 1.2.2.2. Средства контроля вод и других жидких сред
- 1.2.2.3. Средства контроля почв
- 1.2.2.4. Средства измерений универсального назначения (лабораторные приборы)
- 1.2.2.5. Средства пробоотбора
- 1.2.2.6. Вспомогательное и испытательное оборудование, реактивы
- 1.2.1. Основные требования к методам и средствам экоаналитического контроля
- ЛИТЕРАТУРА И НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
- 1.1. ПРОЦЕДУРЫ И ОПЕРАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЦИКЛА ЭКОАНАЛИТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
- Раздел 2 МОНИТОРИНГ И НОРМИРОВАНИЕ ВЫБРОСОВ И СБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
- 2.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
- 2.2. МЕЖГОСУДАРСТВЕННОЕ НОРМИРОВАНИЕ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ
- 2.3. НОРМИРОВАНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ
- 2.4. НОРМИРОВАНИЕ СБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ
- 2.5. НОРМАТИВЫ ПЛАТЫ ЗА ВЫБРОСЫ И СБРОСЫ
- 2.6. НОРМИРОВАНИЕ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ
- ЛИТЕРАТУРА И НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
- Раздел 3 МОНИТОРИНГ ФОНОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
- 3.1. ОРГАНИЗАЦИЯ ФОНОВОГО МОНИТОРИНГА
- 3.2. ФОРМИРОВАНИЕ ФОНОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
- 3.3. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ ФОНОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
- 3.4. МЕТОДЫ ФОНОВОГО МОНИТОРИНГА
- 3.5. ГЛОБАЛЬНОЕ ФОНОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
- 3.6. ФОНОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ РЕГИОНОВ И СТРАН
- 3.7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- ЛИТЕРАТУРА И НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
- Раздел 4 БИОИНДИКАЦИЯ И БИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ
- 4.1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ БИОИНДИКАЦИИ И БИОМОНИТОРИНГА
- 4.2. БИОИНДИКАЦИЯ НА РАЗНЫХ УРОВНЯХ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО
- 4.2.1. Клеточный и субклеточный уровни
- 4.2.2. Организменный уровень
- 4.2.3. Примеры биоиндикации на организменном уровне
- 4.2.4. Примеры биоиндикации на популяционно-видовом уровне
- 4.2.5. Примеры биоиндикации на биоценотическом уровне
- 4.2.6. Примеры биоиндикации на экосистемном уровне
- 4.2.7. Биоиндикация на уровне биосферы
- 4.3. БИОИНДИКАЦИЯ В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ
- 4.4. ПРИНЦИПЫ ЭКОНОМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ В БИОИНДИКАЦИИ
- 4.5. ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ БИОИНДИКАЦИИ
- ЛИТЕРАТУРА И НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
- Раздел 5 МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОГНОЗЫ В ЭКОЛОГИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ
- 5.1. МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЭКОЛОГИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ
- 5.2. РАССЕЯНИЕ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРЕ
- 5.3. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ АТМОСФЕРНОЙ ДИФФУЗИИ
- 5.4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ ОРГАНИЧЕСКИМИ ОТХОДАМИ
- 5.5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ ПРИ РАЗЛИВАХ УГЛЕВОДОРОДОВ
- 5.6. МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ
- ЛИТЕРАТУРА И НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
Другие статьи
Активность на сайте
2 года 49 недель назад Гость |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 301,699 | |
2 года 51 неделя назад Гость |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 301,699 | |
2 года 51 неделя назад Гость |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 301,699 | |
3 года 27 недель назад Евгений Емельянов |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 301,699 | Возможно вас заинтересует информация на этом сайте https://chelyabinsk.trud1.ru/ |
2 года 51 неделя назад Гость |
Ситуация с эко-форумами в Бразилии Смотрели: 9,184 | |