Введение к работе
Актуальность теш. Изучение и прогнозирование состояния водных экосистем, основываюгдаеся на прингішах популяционяой экологии (Кояова, 1986), должно сопровождаться контролем за физиологическими и биохимическими процессам! на организменном, клеточном, субклеточном уровнях, что может быть использовано не только .для промышленного мониторинга, но и для понимания механизма токсического действия ксенобиотиков на підробиояты (Крайнюкова, 1988; Юрин, 1988; Карнаухов, 1988; Malino , 1991).
Многокомпонентность сбрасываемых вод, затрудняющая их исследование, необходимость анализа не только концентрации поступающих веществ, но и их действия на гидробиоитов, заставляет всё большее внимание уделять биологическим методам анализа качества природних и сточных вод (Брагинский, 1983; Филенко, 198Ь; Шуберт, 1988).
По объёму, концентрации, токсичности и по трудности очистки
фенолсодердащне сточные воды целлюлозно-бумапяой, нефтехимической,
химической, фармацевтической отраслей промышленности занимают
одно из первых мест (Грушко, Кояова, 1978; Schv/arts , 1977) и
поэтому изучение механизмов токсического действия феяодышх сое
динений (ФС) на підробионтов имеет важное значение для решения
проблем санитарной гидробиологии. Исследование токсикодаяамики эф
фектов, вызываемых ФС, долзшо способствовать понкг.гакшо мехаїшзмов
токсического действия ФС на гидробяояты, что монет быть полезши
для разработки новых и выбора адекватных методов биотестирования
сточных и природных вод. / '
Биотестирование фенолсодеркащих сточных вод имеет свои особенности, обусловленные склойлссїью ФС5 к.окислительным превращениям, резким различней токсичности, зависимостью их токсического эффекта от наличия ~j эргаяязмов, используемых дан биотес- таровашія, ферментоЕ, окислящих фенолы {Стом, 1982; Барабой, 1984). В литературе практически, отсутствуют работы, в которых влияние фенолов на такие параметры как ионная проницаемость клеточных мембран, биоэлектрические потенциалы, флуоресценция . хлорофилла гидрофитов оценивали бн с учётом вышеизложенных осо-беїшостєіі.
С другой стороны такие- параметры как окисление, аккумуляция, трансформация фенолов гидробионтами достаточно подробно изучены (Кирсо, Стом, 1986). Гораздо менее известно о механизме окисления гидрофитами смесей фенолов, хотя в реальных сточных водах
феноли присутствуют в виде смесей. Представляет интерес псследова-циа возможности использования закономерностей окіїслсшія фермзяташ гидрофитов смэсей фенолов дві развития, методов знзямодиагностикп гидрофитов.
Целью данной работы было изучение механизмов взаимодействия . фенольних токсикантов'л иідрофитов,
,3 соответствии с отим были поставленії ел едущие задача: I» Научить влияние фенольних соединений на ионную проницаемость
КЛгіїОК ЭЛОДеИ.
8. Соиосташть характер дейстшя полифенолов на мембранный потенциал, интенсивность флуоресценции хлорофилла и движение цитоилаз-ї.ш клеток нителлы,
3» Исследовать впзмешгость и перспективы использования взаимодействия полифенолов с фонолокнеляющиш ферментами гидрофитов для знзшлодиагностики и анализа фенольній соединений.
Теоратичас^по значение и научная новизна, Изучены механизмы '.токсического действия ФС на гидрофиты, играющие важную роль для . понимания процессов, происходящих в водных растениях и экосистемах. Виявлена зависимость медду характером токсического действия нолііфеїшлов на гидрофиты и физико-химіїческшли свойствами ФС, такими как способность окисляться, растворяться в лишідах, наличием у тест-объектов фенолокпедлицих ферментов.
Показано, что вше од электролитов из клеток элодеи при действии легкоошсляїйіідхся ноллфенолов в отличье от трудноокисляешх не зависит от лішофлльности их молекул а сопровождается повшекяыы уроьнеи шхода углеводов.
Отмечено, что при действии п-бензохикона и о-днфенола падение скорости дьішешія.цітоллазьш предшествовало снижению мембран-ного потенциала и гаменшо флуоресценции хлорофилла клетки нител-лн» Установлено, что действие о-днфенола на циклоз нителлы имеет двухэтапный характер: на первом етапе оффект определяется восстановленной исходной молекулой фонола, а на втором - преимущественно влиянием хикои.щшх продуктов о-дифенолоксидазного окисления пирокатехина.
Комплексное исследование (регистрация мембранного потенциала, интенсивности.фшуоресценции хлорофилла, скорости щшлоза, ипгибиторнып анализ) эффектов о-дифенола и п-бензохинока на клетку нителлы позволило доказать наличие на поверхности клетки s:i-зашепыых операторов шклоза. Именно на этих операторах и реализуется первичное повреждающее действие исследуемых соединений.
Изучен лрицосс образования интенсивно окрашенных продуктов при инкубации гидрофитов в водном растворе бинарной смеси двухатомное фенолов. Исследована возможность использования этой индикаторной реакции для определения активности пероксидази гидрсфи- топ и для анализа.ФС.
Практическое значение и использование результатов исолодова-S-SSs. Предложена установка для измерения выхода электролитов из клеток водных растений и лабораторный блочный мпкроспектрофлуоря-метр, которые могут быть использованы в лабораториях и органика-циях, занимающихся проблемами водной токсикологии, охраной окру-лающей среды.
Разработан простой высокочувствительный способ определения пероксидазн, основанный на. реакции окнелешш бинарной смеси двухатомных фенолов перекисью водорода, катализируемой перокепдазой '(Л.С. її. 1262350 СССР).
Предложены ферментативные кинетические методы определения микроколичеств пирокатехина и резорцина (А.С. й Г7І806І СССР, А.С. J3 І755І37 СССР), /
Разработанный способ определения активности ыароксидазн попользуется в Гидрохимическом институте (г.Ростов-на-Дону) для анализа качества природных вод (Акт внедрения от 03.01.87 г.), в лаборатории кибернетики биохимических систем Президиума СФСО АМН СССР при исследовании катализаторов для обезвреживания загрязняющих веществ (Акт о внедрении от 18.01.90 г.), в лаборатории физиологии устойчивости растений СИФИБРа (г.Иркутск) для определо- . няя активности фермента в связи с его участием в ростовых процес--сах клетки и корня в целом при действии ішзких положительных температур (Акт от 23.03.89 г.), на кафедре "фармакологии Иркутского мединститута (Акт от 16.03.88 г.), в НИИ эпидемиологии, микробло-логии и гигиены МЗ Лит. ССР (Акт от 21,10.33 г.).
Результаты работы включены в отчёты'ряда тем, выполнявшихся лабораторией по заданию ГХНТ СІГСССР (№ госрегистрации 7603І4І5, 76033978, 8ІС98ІЗЗ). Разработанные методы включены в учебное пособие для студентов биологического факультета (ИГ/, 1990),
Апообация работы. Материалы диссертации.докладывались на П Республиканском совещании "Проблемы экологии Прибайкалья" (Иркутск, 1982), I Всесоюзном еевешании "Геохимия техногенеза" (Иркутск, 1985), Республиканской конференции "Биотдотирование и бло-иядикапия природній и сточных иод" (Ростов-на-Дону, 1986), Всесоюзном симпозиуме по фенольним соединениям (Таллин, IS37), Ш я
ЇУ Всесоюзных симпозиумах по антиоксидантам (Москва, 1983, 1932). Публикации, Матеріали диссертации отражены в 24 научных публикациях, в т.ч. три авторских свидетельства на изобретения.