Влияние ионов тяжелых металлов на активность карбоангидразы хлоропластов гороха

Abstract

Семеніхін А.В., Поліщук О.В., Подорванов В.В. Вплив іонів важких металів на активність карбоангідрази хлоропластів гороху. На основі інфрачервоного газового аналізу (ІКГА) розроблено метод визначення швидкості гідратації СО2 і дегідратації НСО3 –, що каталізується розчинною і мембранозв’язаною карбоангідразою (КА) ізольованих хлоропластів гороху. Запропонований підхід дозволяє визначати послідовно в одному зразку КА активність в реакціях дегідратації бікарбонату і гідратації CO2. Залежно від стану хлоропластів, швидкість реакції дегідратації в присутності надлишку субстрату залишалася сталою протягом, принаймні, 30 секунд і відповідала 100-1500 мкмоль CO2/(мг хл·год). З використанням ІКГА показано, що КА активність ізольованих хлоропластів не залежить від освітлення. КА активність хлоропластів зростала при обробці мембран Тритоном Х-100. Вивчено дію іонів важких металів (ВМ) на швидкості взаємного перетворення форм вугільної кислоти, що каталізується КА ізольованих хлоропластів, і показано, що напівмаксимальне інгібування (I50) КА досягається при ~10 μМ Hg2+; ~80 μМ Cu2+; ~120 μМ Zn2+; ~135 μМ Cd2+. Напівмаксимальне інгібування розчинної КА, що накопичується в середовищі суспендування хлоропластів при тривалому (2 год) інкубуванні, досягалося при більш низьких концентраціях ВМ.

A.V. Semenihin, A.V. Polishchuk, V.V. Podorvanov. Effect of heavy metals ions on the activity of carbonic anhydrase in pea chloroplasts. A method for determination of the rate of CO2 hydration and HCO3 - dehydration catalyzed by soluble and membrane bound carbonic anhydrase (CA) of isolated chloroplasts is developed on the basis of infrared gas analysis ( IRGA). The proposed approach allows determining in series in one sample CA activity in reactions of HCO3 - dehydration and CO2 hydration in series. The rate of dehydration reaction at substrate excess remained constant for at least 30 seconds corresponded to 100-1500 μmol CO2/(mg chl·h) depending on physiological state of chloroplasts. Using IRGA, it was shown that CA activity of isolated chloroplasts is independent on the light. CA activity was increased by treatment of chloroplast membranes with Triton X-100. The effect of heavy metal (HM) ions at a rate of carbonic acid forms interconversion in isolated chloroplasts was studied. It was showed that half-maximal inhibition (I50) of chloroplast CA activity reached at ~10 μМ Hg2+; ~80 μМ Cu2+; ~120 μМ Zn2+; ~135 μМ Cd2+. A soluble CA was accumulated in the suspending medium of chloroplasts during prolonged (2 hrs) incubation and inhibited by the HMs at much lower concentrations then membrane carbonic anhydrase forms.

Семенихин А.В., Полищук А.В., Подорванов В.В. Влияние ионов тяжелых металлов на активность карбоангидразы хлоропластов гороха. На основе инфракрасного газового анализа (ИКГА) разработан метод определения скорости гидратации СО2 и дегидратации НСО3 – , катализируемой растворимой и мембраносвязанной карбоангидразой (КА) изолированных хлоропластов гороха. Предложенный подход позволяет определять последовательно в одном образце КА активность в реакциях дегидратации гидрокарбоната и гидратации CO2. В зависимости от состояния хлоропластов скорость реакции дегидратации в присутствии избытка субстрата оставалась постоянной в течение, по крайней мере, 30 с и соответствовала 100-1500 мкмоль CO2/(мг хл ч). С использованием ИКГА показано, что скорость гидратации СО2, также как и скорость дегидратации бикарбоната, не зависит от освещения суспензии изолированных хлоропластов. КА активность хлоропластов возрастала при обработке мембран Тритоном Х-100. Изучено действие ионов тяжелых металлов (ТМ) на скорости взаимного превращения форм угольной кислоты, катализируемого КА изолированных хлоропластов, и показано, что полумаксимальное ингибирование (I50) КА достигается при ~80 мкМ Cu2+; ~120 мкМ Zn2+; ~135 мкМ Cd2+ и ~10 мкМ Hg2+ . Полумаксимальное ингибирование растворимой КА, накапливающейся в среде суспендирования хлоропластов при длительном (2 ч) инкубировании, достигалось при более низких концентрациях ТМ.