Анотація до роботи:

Боднар О. І. Адаптивні властивості водоростей за дії іонів металів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук зі спеціальності 03.00.17 – гідробіологія. – Інститут гідробіології НАН України, Київ, 2009.

Дисертація присвячена дослідженню особливостей азотного та енергетичного обміну у представників прісноводних водоростей (Cyanophyta, Chlorophyta, Bacillariophyta) в нормі та за дії іонів цинку і свинцю в концентраціях, що відповідають 1, 2 і 5 ГДК, а також з’ясуванню їх комплексної фізіолого-біохімічної відповіді на вплив зазначених металів.

У роботі представлені дані про ступінь накопичення та кінетичні параметри поглинання іонів Zn²⁺ і Pb²⁺ клітинами водоростей залежно від їх вмісту в культуральному середовищі.

Встановлено, що в досліджених видів водоростей ферментні системи енергетичного обміну (сукцинатдегідрогеназа і цитохромоксидаза) більшою мірою піддаються впливу підвищених концентрацій цинку і свинцю, ніж ферменти азотного обміну (глутаматдегідрогеназа і глутамінсинтетаза, яка виявилася визначальною в асиміляції амонійного азоту).

На підставі одержаних даних доведено, що цинк зумовлює менший негативний вплив на водорості, ніж свинець, і це підтверджується змінами інтенсивності функціональних систем клітин та їх фізіологічним станом.

Встановлено, що найчутливішими до дії іонів цинку та свинцю є представники зелених водоростей, а найстійкішими – діатомових. Синьозелені займають при цьому проміжне положення.

1. Рівень енергетичного та азотного метаболізму в досліджених прісноводних водоростей за нормальних фізіологічних умов характеризується загальними принципами, однак є видоспецифічним і спрямованим на реалізацію стратегій адаптації кожного окремого виду до умов існування, що підтверджується реакціями на дію підвищених концентрацій Zn²⁺ і Pb²⁺ у водному середовищі, зокрема, супроводжується їх накопиченням в клітинах, змінами у функціонуванні основних метаболічних систем та активацією компенсаторних систем, спрямованих на зменшення несприятливого впливу.

2. Акумуляція досліджуваних металів є видоспецифічним процесом і залежить від його природи та біологічної ролі в клітині (організмі). Накопичення цинку та свинцю спостерігається за дії всього діапазону концентрацій, причому іони Zn²⁺ акумулюються активніше, ніж іони Pb²⁺. Зелені водорості порівняно із синьозеленими та діатомовими характеризувалися більшим ступенем накопичення як Zn²⁺, так і Pb²⁺. Прямої залежності між вмістом металу у воді та його накопиченням клітинами водоростей не встановлено, що, очевидно, пов’язано з високою спорідненістю іонів металів до білків і зв’язуванням їх на мембранах.

3. Проникнення іонів цинку в клітини водоростей здійснюється неконкурентно, тоді як для іонів свинцю характерним є як пасивне (дифузійне проникнення), так і активне транспортування, кінетика якого змінюється зі зростанням концентрації Pb²⁺ у водному середовищі.

4. Іони цинку та свинцю, які надійшли в клітини водоростей, зумовлюють адаптивну відповідь їх енергетичного та азотного метаболізму, однак не спричиняють деструктивного впливу на активність ферментних систем.

5. Адаптивні перебудови метаболізму за участю АТФ-аз, сукцинатдегідрогенази, цитохромоксидази, глутаматдегідрогенази та глутамінсинтетази в умовах дії іонів Zn²⁺ і Pb²⁺ мають фазовий характер, що проявляється у зміні активності залежно від концентрації металів і виду водоростей.

6. Енергетичні системи клітин водоростей за дії іонів цинку генерують необхідну для забезпечення адаптивних процесів кількість енергії, що здійснюється шляхом активування НАДН- та НАДФН-глутаматдегідрогеназ, які залучаються до функціональних змін амінокислот як енергетичних субстратів. При цьому існує активація глутамінсинтетази, яка ефективно зв’язує аміак, за рахунок чого підтримується гомеостаз рослинного організму.

7. Фітотоксичність іонів свинцю значною мірою пов’язана зі зниженням активності ферментних систем енергетичного та азотного обміну в клітинах водоростей як за рахунок безпосередньої дії на ферменти, так і внаслідок опосередкованого впливу на синтез АТФ і забезпечення енергією АТФ-залежних ферментів зв’язування аміаку.

8. Діатомові водорості є більш стійкими до дії металів, що зумовлено ефективнішим мембранним контролем та меншою чутливістю їх енергетичного і особливо азотного метаболізму до наявності в середовищі іонів Zn²⁺ та Pb²⁺.

9. Виявлені адаптивні перебудови енергетичного та азотного обміну у прісноводних водоростей сприятимуть розкриттю механізмів стійкості гідробіонтів до дії іонів важких металів, а також можуть бути використані при розробці методів біоіндикації та прогнозуванні змін у водних екосистемах.

Публікації автора:

1. Боднар О.І. Особливості азотного обміну у синьозеленої водорості Anabena cylindrica Lemm. / О.І. Боднар, П.Д. Клоченко, В.В. Грубінко // Наукові записки Тернопільського національного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: Біологія. – 2005. – № 3 (26). – С. 45–47. (проведення експерименту, узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).

2. Боднар О.І. Особливості асиміляції амонійного азоту синьозеленими водоростями за дії іонів цинку / О.І. Боднар, Г.Б. Гуменюк // Вісник Чернігівського педагогічного університету. Серія: Біологічні науки. – Вип. 40. – 2006. – № 1. – С 19–25. (планування і проведення експерименту, узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).

3. Боднар О.И. Влияние ионов свинца на ассимиляцию аммония синезеленой водорослью Anabaena cylindrica Lemm. / О.И. Боднар, П.Д. Клоченко, В.В. Грубинко // Гидробиологический журнал. – 2006. – Т. 42, № 6. – С. 61 – 71. (проведення експерименту, узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).

4. Боднар О.І. Накопичення важких металів синьозеленими водоростями / О.І. Боднар // Наукові записки Тернопільського національного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: Біологія. – 2007. – № 1 (31). – С. 109 – 113.

5. Боднар О.И. Дыхательная активность зеленой водоросли Desmodesmus communis (Hegew.) Hegew. при действии ионов цинка / О.И. Боднар, П.Д. Клоченко, В.В. Грубинко // Гидробиологический журнал. – 2007. – Т. 43, №. 6. – С. 42 – 49. (проведення експерименту, узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).

6. Боднар О.І. Особливості енергетичного обміну у діатомової водорості Navicula atomus за дії іонів цинку / О.І Боднар // Наукові записки Тернопільського національного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія: Біологія. – 2008. – № 1 (31). – С. 16–20.

7. Боднар О.І. Вплив іонів металів на активність глутамінсинтетази / О.І. Боднар // Біологічні дослідження молодих вчених в Україні : VI всеукр. конф. студ. та аспір., 21–22 вересня 2006 р. : матеріали. – Київ, 2006. – С. 9–11.

8. Боднар О.І. Вплив іонів свинцю на активність сукцинатдегідрогенази синьо-зелених водоростей / О.І. Боднар // Проблеми і перспективи наук в умовах глобалізації : ІІ всеукр. конф., 9–11 жовтня 2006 р. : матеріали. – Тернопіль, 2006. – С. 73–75.

9. Боднар О.І. Ферментні системи асиміляції амонійного азоту синьозеленими водоростями за дії іонів важких металів / О.І. Боднар // IX Український біохімічний з’їзд, 24–27 жовтня 2006 р. : матеріали з’їзду . – Харків, 2006. – Т. 2. – С. 166.

10. Боднар О.І. Активність сукцинатдегідрогенази синьозелених водоростей за інтоксикації середовища іонами цинку / О.І. Боднар // Сучасні проблеми біології, екології та хімії : міжнар. конф., 29–31 березня 2007 р. : матеріали. – Запоріжжя, 2007. – С. 518–521.

11. Боднар О.І. Асиміляція амонійного азоту зеленими водоростями за дії іонів важких металів. / О.І. Боднар // Молодь та поступ біології : ІІІ міжнар. наук. конф. студ. та аспір., 23–27 квітня 2007 р. : матеріали. – Львів, 2007. – С. 185 – 186.

12. Bodnar O., Grybinko V. Some aspects of accumulation of heavy metals by blue-green algae / O.Bodnar, V.Grybinko // Biodiversity. Ecology. Adaptation. Evolution: ІІІ міжнар. конф. молодих вчених, 15–18 травня 2007 р. : матеріали. – Одеса, 2007. – С. 238.

13. Боднар О.І. Зміна активності цитохромоксидази зеленої водорості Desmodesmus communis за дії іонів цинку / О.І. Боднар // Біологічні дослідження молодих вчених в Україні : VI всеукр. конф. студ. та аспір., 26-27 вересня 2007 р. : матеріали. – Київ, 2007. – С. 16 – 18.

14. Боднар О.И. Особенности азотного обмела у зеленых водорослей при действии ионов тяжелых металлов / О.И. Боднар // Биология внутренних вод : ХІІІ междунар. школа – конф. молодых ученых : 23–26 октября 2007 г. : сборник тезисов. – Борок (Россия), 2007. – С. 5.

15. Боднар О.И. Воздействие ионов тяжелых металлов на некоторые показатели продуктивности культуры зеленой водоросли Scenedesmus qudricauda / О.И. Боднар // Биология – наука ХХІ века : XI междунар. Пущинская школа-конф. молодых ученых, 29 октября–2 ноября 2007 г. : сборник материалов. – Пущино (Россия), 2007. – С. 295.