Як видно з Рис. 3 і 4, рівень виживання клітин дріжджів двох штамів зменшується зі збільшенням концентрацій пероксиду водню як на глюкозі, так і на фруктозі. А при концентрації 10 мМ ми не виявили колоній-утворюючих одиниць дефектного штаму на твердому поживному середовищі.

Рисунок 3. Виживання дефектного штаму за генами СОД в умовах стресу, індукованого пероксидом водню різних концентрацій.

Рисунок 4. Виживання дикого штаму YPH 250 в умовах стресу, індукованого пероксидом водню.

Отже, ефекти пероксиду водню в клітинах дріжджів залежать від його концентрації. За низьких концентрацій пероксид водню істотно не впливає на виживання клітин дріжджів і спричинює адаптивну активацію антиоксидантних, а за високих – призводить до зниження активності даних ферментів і, зрештою, до загибелі клітин. Припускають, що для клітин дріжджів характерний певний рівень Н2О2 [2] . Якщо концентрація Н2О2 в клітині відповідає стаціонарному внутрішньоклітинниму значенню або можливиму максимальниму значенню, то пероксид водню діє як сигнальна і регуляторна молекула. При перевищенні порогового рівня пероксиду водню ймовірність пошкодження ним клітинних компонентів зростає. Високі концентрації Н2О2 призводять до посилення окисних процесів. Проте відомо, що різні штами одного виду мікроорганізмів можуть відрізнятися за чутливістю до окисника. Так клітини дикого штаму YPH 250 (Рис. 4) виживають краще, ніж клітини дефектного штаму за генами СОД (Рис. 3). Що свідчить про важливу роль цього ферменту в захисті дріжджів від пероксиду водню [12, 13, 30] і в результаті клітини краще виживають.

На рисунках 3 та 4 також показано, що при концентраціях пероксиду водню 0.5 і 1 мМ рівень виживання в дикому та дефектному штамах вищий. Проте при вищих концентрацій клітини, вирощені на фруктозі виживають гірше, ніж ті, що росли на глюкозі. Ми припускаємо, що це пов’язано, з тим, що фруктоза є більш реакційною і клітини через це швидше адаптуються до дії оксиданта. При тривалому надходженні фруктози в організм, утворюються токсичні продукти неферментативного глікозилювання білків, що призводить до порушень функцій, а разом з дією пероксиду водню високих концентрацій індукують ряд ушкоджень в клітині, пов’язаних з затримкою клітинного поділу.

3.2. Респіраторна активність S. cerеvisiae, вирощених на глюкозі та фруктозі, в умовах стресу

Cлід зауважити, що після 30-хвилинної інкубації з пероксидом водню клітини дикого штаму залишалися живими. Оскільки кількість мертвих клітин (за даними мікроскопічної оцінки) була незначною. Тоді можна стверджувати, що пероксид водню не викликає негайної загибелі клітин, а знижує кількості колонієутворюючих одиниць в досліджуваних штамів через затримку клітинного циклу. Таким чином, клітини можуть залишатися метаболічно компетентними, але не здатними до поділу.

Отже, наступним етапом нашого дослідження було визначення респіраторної активності дріжджів S. cerevisiae за дії стресу.

На рисунку 5 показана залежність респіраторної активності дріжджів від дії концентрацій пероксиду водню на середовищі з глюкозою та фруктозою. Як видно, на фруктозі клітини інтенсивніше дихають при дії всіх використаних концентраціях. Варто зазначити, що утворення та знешкодження АФК постійно відбуваються в клітинах, які дихають. То можна сказати, що на фруктозі цих процесів відбувається більше. Також відомо, що при стресових ситуаціях збільшується активність дихальних процесів.

В загальному, респіраторна активність дріжджів знижується в умовах стресу. Це може бути спричинене тим, пероксид водню здатний пошкоджувати мітохондріальні білки, індукуючи утворення мутацій. Проте при концентраціях 250 та 500 мМ пероксиду спостерігається підвищення респіраторної активності.

Рисунок 5. Респіраторна активність S. cerevisiae за дії стресу, індукованого пероксидом водню різних концентрацій протягом 30 хв. Дані типового досліду.

На рисунку 6 показана часова залежність респіраторної активності від пероксиду водню концентрацією 100 мМ. В цьому випадку респіраторна активність також знижується зі збільшенням часу дії пероксиду водню. Як і в попередньому випадку клітини інтенсивніше дихають на фруктозі.

Рисунок 6. Респіраторна активність S. cerevisiae за дії стресу, індукованого 100 мМ Н2О2 протягом різного часу. Дані типового досліду.

ВИСНОВКИ

Виживання клітин дикого штаму YPH 250 та дефектного штаму за генами обох ізоформ СОД, вирощених на середовищі з глюкозою та фруктозою, знижується при збільшенні концентрацій пероксиду водню.

Клітини дефектного штаму виживають гірше, ніж клітини дикого штаму в умовах стресу, індукованого пероксидом водню.

В умовах дії різних концентрацій пероксиду водню протягом різного часу респіраторна активність S. cerevisiae знижується.

Клітини, вирощені на фруктозі дихають інтенсивніше, ніж на глюкозі.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

Бабаєва И.П., Чернов И.Ю. Биология дрожжей. – М.: Товарищество научных изданий КМК, 2004. – 221 с.

Байляк М., Семчишин Г., Лущак В. Влияние перекиси водовода на активности антиоксидантных ферментов Sассharomyces cerevisiae зависит от особенностей штаммов // Биохимия. – 2006. – Т. 71, № 9. – С. 1243 – 1252.

Берри Д. Биология дрожжей. – М.: Мир, 1985. – 96 с.

Брюханов А.Л., Нетрусов А.И. Каталаза и супероксиддисмутаза: распространение, свойства и физиологическая роль в клетках строгих анаеробов // Биохимия. – 2004. – Т. 69, № 9. – C. 1170-1186.

Владимиров Ю.А. Свободные радикалы в биологических системах // Соросовский Образовательный Журнал. – 2000. – Т. 6, № 3. – С. 13-19.

Господарьов Д.В. Окиснення білків та ліпідів у дріжджів Saccharomyces cerevisiae та можлива роль каталаз у його запобіганні: Автореф. дис... канд. біол. наук: 03.00.04 / Чернівецький нац. ун-тет. – Чернівці, 2005. – 20 с.

Господарьов Д.В., Байляк М.М., Лущак В.І. Вільнорадикальна інактивація in vitro глюкозо-6-фосфатдегідрогенази дріжджів Saccharomyces cerevisiae // Укр. біохім. журн. – 2005. – T. 77, №1. – С. 54-60.

Дубинина Е.Е., Гавровская С.В.,