Биологические науки/9. Биохимия и биофизика

Д.б.н. Рыжкова Г.Ф., аспирант Ревина А.Б.

Курская государственная сельскохозяйственная академия

имени проф. И.И.Иванова, Россия

АТФазная активность в митохондриальных фракциях

мышечной и мозговой тканей куриных эмбрионов

в динамике

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 исследований явилось изучение активности Мg²⁺,K⁺,Na⁺- АТФазы в митохондриальной субклеточной фракции тканей скелетных мышц и головного мозга 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).

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.

Анализ результатов исследований активности изучаемой ферментной системы в митохондриях скелетной мускулатуры куриных эмбрионов показал, что в активности Mg²⁺,К⁺,Na⁺- АТФазы отмечается некоторая закономерность: 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-е сутки АТФазная активность достигает уровня 10-х суток, что согласуется с данными А.А. Симоняна, В.В. Лупашко, Н.И. Карташова и др. (рис. 1).

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

Анализируя активность ионной транспортной системы 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 (рис. 2).

Сравнивая показатели АТФазной активности в митохондриях скелетной мускулатуры и головного мозга куриных эмбрионов (рис. 1, 2), видно, что в этой субклеточной структуре головного мозга активность Mg²⁺,К⁺,Na⁺- 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 раза, наименьшая разница между двумя изучаемыми органами наблюдается на 15-е сутки. В остальные сутки наблюдается превышение в 1,7 – 3,1 раза.

Эти различия, по-видимому, связаны с тем, что органы у эмбрионов закладываются в разное время и имеют неодинаковую скорость роста. Так, установлено, 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.

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.

Литература:

1. Иващенко А.Т., Бушнева И.А. Выделение и свойства аниончувствительной АТФазы из мембран эритроцитов // Биохимия. – 1981. – Т.46. – Вып. 3. – С.486-488.
2. Лупашко В.В., Карташов Н.И. Окислительные процессы у эмбрионов и цыплят при скармливании курам сульфата натрия // В кн.: Повышение продуктивностисельскохозяйственных животных / Труды ХСХИ им. Докучаева. – Харьков. – 1978. – Т.24. – С.43-45.
3. Симонян А.А. Некоторые стороны энергетического обмена в онтогенезе. – Ереван.: Изд. АН АрмССР, 1970. – 281 с.
4. Daleke D.L. Regulasion of transbilayer plasma membrane phospholipids asymmetry. J.Lipid Res. 2003.44, 2849 – 2857.