Изменения состава липидов рыб как адаптация к температурным условиям среды тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат биологических наук Веланский, Петр Владимирович

• Веланский, Петр Владимирович
• кандидат биологических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Веланский, Петр Владимирович

1. Введение.

2. Обзор литературы.

2.1. Гомеовязкостная адаптация как основной механизм регуляции состава липидов мембран в ответ на изменения температуры среды.

2.2. Влияние различных факторов среды обитания на состав мембранных липидов рыб.

2.2.1. Изменения состава фосфолипидов при адаптации к условиям среды обитания.

2.2.2. Роль этерных фосфолипидов при адаптации к условиям среды обитания

2.2.3. Роль холестерина при адаптации к условиям среды обитания.

2.2.4. Изменения состава жирных кислот фосфолипидов при адаптации к изменению температуры среды обитания.

2.2.5. Изменения состава молекулярных видов фосфолипидов при адаптации к условиям среды обитания.

2.2.6. Мембранные микродомены и процессы адаптации.

2.3. Особенности метаболизма липидов у рыб.

2.4. Влияние температуры на метаболизм липидов.

3. Материалы и методы.

3.1. Биологические объекты.

3.2. Проведение эксперимента по искусственной акклимации.

3.3. Экстракция липидов.

3.4. Разделение липидов методом тонкослойной хроматографии.

3.4.1. Приготовление пластинок.

3.4.2. Системы растворителей.

3.4.3. Обнаружение липидов на хроматограммах.

3.4.4. Количественное определение индивидуальных фосфолипидов.

3.5. Количественное определение холестерина.

3.6. Анализ состава жирных кислот методом газо-жидкостной хроматографии.

3.6.1. Получение метиловых эфиров жирных кислот.

3.6.2. Газо-жидкостная хроматография.

3.7. Разделение липидов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.

3.7.1. Препаративное разделение фосфолипидов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.

3.7.2. Аналитическое разделение фосфолипидов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.

3.7.3. Определение состава молекулярных видов фосфолипидов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии — масс-спектрометрии

3.8. Статистическая обработка результатов.

4. Результаты и обсуждение.

4.1. Состав липидов органов различных видов рыб при низких температурах среды обитания.

4.1.1. Состав фосфолипидов и количество холестерина в органах различных видов рыб при низких температурах среды обитания.

4.1.2. Состав жирных кислот фосфатидилхолина и фосфатидиэтаноламина органов различных видов рыб при низких температурах среды обитания

4.2. Сезонные изменения состава липидов органов рыб.

4.2.1. Сезонные изменения состава фосфолипидов и количества холестерина в органах рыб.

4.2.2. Сезонные изменения состава жирных кислот нейтральных липидов, фосфатидилхолина и фосфатидиэтаноламина органов рыб.

4.2.3. Сезонные изменения состава молекулярных видов фосфатидилхолина и фосфатидиэтаноламина в органах рыб.

4.3. Акклимационные изменения состава липидов органов рыб при быстром изменении температуры. 674.3.1. Акклимационные изменения состава фосфолипидов и количества холестерина в органах рыб при быстром изменении температуры.

4.3.2. Акклимационные изменения состава жирных кислот нейтральных липидов, фосфатидилхолина и фосфатидиэтаноламина в органах рыб при быстром изменении температуры.

4.3.3. Акклимационные изменения состава молекулярных видов фосфатидилхолина и фосфатидиэтаноламина в органах рыб при быстром изменении температуры.

5. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изменения состава липидов рыб как адаптация к температурным условиям среды»

Среди факторов внешней среды температура оказывает наибольшее воздействие на физические параметры биологических мембран. Особенно большое значение этот фактор имеет для эктотермных организмов, в том числе рыб, что делает их удобными модельными объектами для изучения термоадаптационных механизмов, в том числе изменения состава липидов бислоя. Современное представление о процессах температурной акклимации в мембранах основано на концепции гомеовязкостной адаптации, предполагающей поддержание жидкокристаллического состояния липидного матрикса, необходимого для оптимального функционирования клеток в условиях изменения температур (Sinensky, 1974).

Адаптационная перестройка состава липидов мембран включает изменения в соотношении полярных групп, жирнокислотных цепей фосфолипидов и количестве холестерина (Hazel, Williams, 1990). При этом скорость изменения различных параметров структурных липидов различна; некоторые перестройки происходят уже через часы, другие проявляются лишь через недели (Hazel, Landrey, 1988a,b). Недавние исследования выявили гетерогенность биологических мембран и наличие микродоменов со специфическим липидным составом и определенными функциями (Simons, Ikonen, 1997; Kusumi, Suzuki, 2005). Соответственно, вполне логично предположить, что в разных мембранных доменах адаптационные процессы протекают по-разному (Zehmer, Hazel, 2005). На механизмы температурной адаптации состава мембранных липидов несомненно сказывается принадлежность конкретной мембраны к определенным клеточным структурам, ткани и органу. Например, в случае поляризованных эпителиев, наблюдаются огромные различия между базальной и апикальной мембранами (Crockett, Hazel, 1995). Состав липидов зависит от особенностей липидного метаболизма исследуемого вида, физиологического состояния животных. Кроме того, различные механизмы термодаптации состава липидов отличаются скоростью проявления (Hazel, Landrey, 1988b) и степенью выраженности в естественной среде и при экспериментальной акклимации (Käkelä et al., 2008). Таким образом, термоадаптация липидного матрикса представляется достаточно сложным процессом, закономерности которого до конца не выявлены, что требует дальнейших исследований в этой области.

К настоящему времени выполнено множество работ, посвященных термоадаптационным механизмам, затрагивающим перестройку липидного матрикса клеточных мембран эктотермных организмов, в том числе рыб (Hazel, Presser, 1974; Hazel, Landrey, 1988; Buda et al., 1994; Logue et al., 2000; Käkelä et al., 2008). В качестве объектов исследования, как правило, используются пресноводные виды: карп, радужная форель. Работ, посвященным механизмам адаптации у морских рыб, значительно меньше (Ventrella et al., 1993; Logue et al., 2000; Moya-Falcón et al., 2006).Известно, что в отличие от пресноводных рыб (Olsen et al., 1990; Muci et al., 1992), морские рыбы обладают ограниченной способностью к синтезу длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) (Tocher, Dick, 1990; Mourente, Tocher, 1993; Ghioni et al., 1999; Tocher, Ghioni, 1999). В то же время ПНЖК играют важную роль в поддержании вязкости клеточных мембран, вследствие чего возникает необходимость более детального исследования изменений в составе фосфолипидов, вызванных изменением температуры обитания морских рыб.

В большинстве работ, посвященных температурной акклимации, авторы исследуют влияние температуры на определенные характеристики мембранных липидов: состав ФЛ, состав ЖК и молекулярных видов ФЛ, количество холестерина (Cossins, 1976; Hazel, Landrey, 1988; Buda et al., 1994). Однако совокупно все эти характеристики не исследовались. В то же время очевидно, что суммарный эффект воздействия изменений состава липидов на физические параметры мембран определяется вкладом всех компонентов. Таким образом, для раскрытия механизмов адаптации к температуре необходим как можно более полный анализ состава структурных липидов мембран.

Цель работы: Изучить влияние температуры среды обитания на состав структурных липидов в органах рыб различных экологических групп. Сравнить изменения состава липидов органов рыб при долговременной сезонной акклиматизации и быстрой смене температурного режима (акклимации) в экспериментальных условиях.

Задачи исследования:

1. Оценить влияние низких температур на состав липидов мышц, печени и жабр различных видов рыб, как реакцию на условия среды.

2. Исследовать изменения состава липидов мышц, печени и жабр рыб различных экологических групп при сезонной акклиматизации.

3. Установить влияние резкой смены температуры среды обитания (акклимации) на состав липидов мышц, печени и жабр полупроходного вида - мелкочешуйной красноперки и морского вида - темной камбалы.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ