4.2.1. Клеточный и субклеточный уровни

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.

Комментарии материала:

Разместить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии
20 июня 1993 года в Чувашской Республике  образован Национальный парк «Чаваш Вармане». В Разметелево и Кировске Ленинградской области прошли митинги против мусорного завода, а жители посёлка Новый Агачаул (пригород Махачкалы) перекрыли автотрассу из-за горящей мусорной свалки. Построенное в ОАЭ здание в виде нескольких футуристических «дюн» органично вписывается в ландшафт пустыни и имеет значительные экологические конструктивные особенности, обеспечивающие комфорт и...
7 июня исполняется 80 лет со дня рождения Денниса Медоуза, лидера команды смоделировавшей прогноз эволюции глобальной экономической системы, соавтора доклада Римскому клубу «Пределы роста». Более 70 общественных организаций и групп активистов со всего мира создали сеть “Углеродная бомбардировка” для борьбы с проектами вызывающими  катастрофический климатический коллапс. Режим чрезвычайной ситуации объявлен в США из-за перебоев на энергетическом рынке в связи с с...
11 июня 1930 года был образован ФГБУ «Башкирский государственный заповедник»/ В Москве количество канцерогена бенз(а)пирена вдорожной пыли в 53 раза превышает показатели загородных районов и почти в 20 раз выше предельно допустимой концентрации. Черёмушкинский районный суд Москвы отказывается рассматривать липовые дела в отношении защитников Троицкого леса. Эти и другие темы в новом выпуске Обзора эконовостей Международного Социально - экологического союза от Света Забелина...
Хотя на экологических активистов давят и наказывают уже по «антивоенным» статьям, они продолжают бороться - экопротесты вновь вернулись в повестку. Расходы на помощь пострадавшим от климат-кризиса людям во всем мире увеличились на 800% за последние 20 лет. У современной молодежи есть все основания повторить бунт если не «68-го», то хотя бы эпохи Перестройки, но пока они только сердятся, но не бунтуют. Эти и другие темы в новом выпуске Об...
1 июня 1934 года в восточной части полуострова Камчатка образован Кроноцкий государственный природный биосферный заповедник. В правительство РФ передано более 53 тысяч подписей с требованием отказаться от сжигания отходов за государственные деньги. Вампирическая энергия может составлять до 40% от общего расхода электричества в доме. Эти и другие темы в новом выпуске Обзора эконовостей Международного Социально - экологического союза от Света Забелина. Охрана природы, проблемы окруж...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Активность на сайте

сортировать по иконкам
29 недель 7 часов назад
YВMIV YВMIV
YВMIV YВMIV аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 232,489 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

31 неделя 1 день назад
Гость
Гость аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 232,489 |

Thank you, your site is very useful!

31 неделя 2 дня назад
Гость
Гость аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 232,489 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

1 год 7 недель назад
Евгений Емельянов
Евгений Емельянов аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 232,489 |

Возможно вас заинтересует информация на этом сайте https://chelyabinsk.trud1.ru/

31 неделя 2 дня назад
Гость
Гость аватар
Ситуация с эко-форумами в Бразилии

Смотрели: 2,693 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

размешен 25.06.22 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...
размешен 25.06.22 | Тип: Статью

25 июня исполняется десять лет как Алексей Грибков с соратниками выиграл первое в истории дело в суде по вопросу отнесения лесов на ООПТ к эксплуатационным (вместо защитных), бла...

размешен 25.06.22 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...
размешен 23.06.22 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...
размешен 23.06.22 | Тип: Статью

27 июня 1996 года в Хмельницкой области Украины создан Национальный природный парк Подольские Товтры.

Кульминацией десятилетней кампании, провод...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал