BAKI UNİVERSİTETİNİN XƏBƏRLƏRİ
№4
T
əbiət elmləri seriyası
2015
BİOLOGİYA
UOT
577.152.1.16
QURAQLIQDA AMARANT YARPAQLARIN
IN SUBHÜCEYRƏ
FRAKSİYALARINDA NAD-MALATDEHİDROGENAZANIN
KATALİTİK XASSƏLƏRİNİN ONTOGENEZDƏ DƏYİŞMƏ
DİNAMİKASI
*
U.Ə.QURBANOVA,
**
İ.M.ƏLİMƏMMƏDZADƏ,
*
H.Q.BABAYEV
*
AMEA Botanika
İnstitutu,
**
Bakı Dövlət Universiteti
Babayev_hg@yahoo.com
Amarant yarpaqlarının assimilyasiyaedici toxumaları və onların subhüceyrə fraksi-
yaları-sitozol, mitoxondri, xloroplastlar ayrılmış, təmizlənmiş və hər bir fraksiyada ontoge-
nezind
ə NAD- Malatdehidrogenazanın katalitik və kinetik xassələri (K
m
v
ə V
max
) ontogenezd
ə
müqayis
əli öyrənilmişdir.
Açar sözl
ər: Amarant-ontogenez-quraqlıq stresi-aktivlik-kinetika-adaptasiya
C
4
-bitkil
ər CO
2
-ni
n assimilyasiyasının yüksək effektivliyinə, anatomik,
morfoloji v
ə biokimyəvi cəhətdən yüksək dərəcədə ixtisaslaşmış fotosintez
aparatına və karboksilləşmə mərkəzlərində karbon qatılaşdıran biokimyəvi
mexanizm
ə malikdirlər [4, 9].
C
4
-
fotosintezin reaksiyalarını lokalizasiyasına görə MH-də gedən kar-
boksill
əşmə və ÖTH-də gedən dekarboksilləşmə reaksiyalarından ibarət
olmaqla iki m
ərhələyə ayırmaq olar. C
4
-bitkil
ərinin əksəriyyətinin MH-də baş
ver
ən karboksilləşmə mərhələsində ilkin olaraq karboanhidraza (KA) fermen-
tinin iştirakı ilə ağızcıqlar vasitəsilə atmosferdən daxil olan CO
2
bikarbonat
anionlarına (HCO
3
-
) çevrilir. Fosfoenolpiruvat karboksilaza (FEPK) ilkin
karboksilaza kimi f
əaliyyət göstərərək CO
2
qazını FEP-lə birləşdirərək
üçkarbonlu iki
əsaslı oksaloasetat (OA) əmələ gətirir. Sonra ОА malata və ya
aspartata çevrilir. Karboksill
əşmə mərhələsində əmələ gələn üzvi dikarbon
turşularının (malat, aspartat) dekarboksilləşməsi isə ÖTH-də baş verir. ÖTH-nə
daşınan C
4
-
turşular dekarboksilazası köməyilə onlardan CO
2
ayrılır və əmələ
g
ələn CO
2
Rubisco
nun substratı olaraq onun ətrafında toplanmaqla qatılığını
atmosfer
ə nisbətən 10 dəfələrlə artırır. Nəticədə ÖTH-də dekarboksilləşmə ilə
əlaqədar olaraq C
4
-
turşularının miqdarı getdikcə azalır. Onun yerini doldurmaq
üçün MH-d
ə karboksilləşmə reaksiyalarının sürətlənməsi hesabına C
4
-
turşularının sintezi artır. Paralel olaraq hər iki karboksilləşmə reaksiyaları bir-
46
biri il
ə korrelyasiya təşkil edir. C
4
-fotosintezd
ə üç müxtəlif dekarboksilaza -
NADF-d
ən asılı malik enzim (NADF-ME), NAD-dan asılı malik enzim (NAD-
ME) v
ə fosfoenolpiruvat karboksikinaza (FEP-KK) iştirak edir [10]. Bunlar
C
4
-
tsiklin modifikasiya olunmuş üç yarımqrupunu təşkil edirlər.
МDH fermentlərinə arxeobakteriyalardan tutmuş məməlilərə qədər bütün
canlı orqanizimlərdə və bütün subhüceyrə orqanoidlərində-sitoplazmada,
mitoxondril
ərdə, qlioksisomlarda, peroksisomlarda, хloroplastlarda rast gəlmək
olar [21]. MDH fermentl
ər kompleksinə daxil olan fermentlərdən ən geniş
öyr
ənilən NAD
+
-
asılı MDH-dır (L-malat; NAD-oksidreduktaza, NAD-MDH,
EC 1.1.1.37). NAD-MDH Krebs tsiklind
ə NAD/NADH koenzim sistemi
istifad
ə edərək OA-ın malata çevrilməsinin dönər reaksiyasını kataliz etməklə
yanaşı malatın və OA-ın sintezini də həyata keçirir [2, 15, 21].
Bu
izoformaların biokimyəvi xarakteristikası MDH-nın yalnız tənəffüs ilə
deyil [17, 22], fotot
ənəffüs, yağ turşularının ß-oksidləşməsi, toxumun cücər-
m
əsi və stresə davamlılıq kimi proseslərlə də əlaqəli olduğunu göstərilmişdir
[6, 18, 23]. Bel
əliklə, bu fermentin mühüm və mürəkkəb bir rola malik olması
onun ali bitkil
ərdə karbonun və enerjnin paylanmasında vacibliyini göstərir ki,
bu da öz növb
əsində bitkilərdə tənəffüs, fotosintez və fototənəffüsü əlaqələn-
dir
ən molekulyar mexanizmlər haqqında yeni ideyalar verir [6, 22].
NAD-MDH eubakteriyalardan, arxebakteriyalardan, göb
ələklərdən, bitki-
l
ərdən, məməlilərdən, eyni zamanda orqanizmlərin subhüceyrə fraksiyala-
rından, o cümlədən mitoxondrilərdən ayrılmış və xassləri öyrənilmişdir [12].
Canlıların əksəriyyətində, bütün eukariotlarda və bir çox bakteriya növlərində
NAD-
MDH homodimer olub molekulu 2 oxşar subvahiddən ibarətdir [15, 16].
Bitki hüceyr
ələrində MDH-nın müxtəlif subhüceyrə lokalizasiyasına malik 6-
ya q
ədər izoformasının aşkar olması onun tədqiqini xeyli çətinləşdirir.
Qeyd olunan
əlamətləri nəzərə alaraq bu məqalədə biz quraqlığın təsiri
şəraitində amarant yarpaqlarında NAD-MDH-nın kataliz etdiyi reaksiyaların
kinetik xass
ələrinin müqayisəli öyrənilməsini qarşımıza məqsəd qoymuşuq.
MATERİAL VƏ METODLAR
T
ədqiqat məqsədilə C
4
-bitkil
ərin NAD-malik enzim yarım tipinə aid olan
qeyri-
ənənəvi amarant bitkisinin Amaranthus cruentus L. növünün 30-35
günlük yarpaqlarından istifadə olunmuşdur. Amarant cinsinə aid olan növlər
yüks
ək fotosintez intensivliyinə, karbon və malat mübadiləsində böyük effek-
tivliy
ə malik olub NAD-ME tip bitkilərin öyrənilməsində model bitki kimi
istifad
ə oluna bilərlər.
NAD-MDH-
nın lokalizasiyasını öyrənmək üçün amarant yarpaqlarından
assimilyasiyaedici toxumalar-mezofil (MH) v
ə ötürücü topaların örtük
hüceyr
ələri (ÖTH) mexaniki üsulla ayrılmış və təmizlənmişdir [11, 13].
Ferment preparatının alınması: Fermentlərin aktivliyini təyin etmək üçün
yarpaqlar distill
ə suyu ilə yuyulduqdan, filtr kağızı ilə qurudulduqdan sonra
47
qayçı ilə xırda hissələrə doğranmış və dezinteqratorda (MPW-302, Polşa) 30
san. fasil
ə ilə 2 dəqiqə müddətində 20 мМ MgCl
2
·6H
2
O, 1 мМ ЕДТА, 5 мМ
ДТТ və 0,5% PVP tərkibli, 100 mМ Тris-HCl (pH 8,0) bufer məhlulunda
homogenizasiya olunmuşdur. Alınan homogenat ikiqat kaprondan süzüldükdən
sonra nüv
ədən və parçalanmayan toxuma hissəciklərindən azad olunmaq üçün
əvvəlcə 5 dəq. 1000g, sonra isə 15 dəq. ərzində 10000g sürəti ilə sentrifuqalaş-
dırılmışdır. Çöküntü atıldıqdan sonra alınan ferment preparatı fermentlərinin
aktivlikl
ərinin tədqiq olunması məqsədi ilə istifadə olunmuşdur.
NAD-MDH aktivliyinin t
əyini spektrofotometrik (Ultrospec 3300 pro,
Amersham, USA) üsulla yerin
ə yetirilmişdir [19]. Reaksiya mühiti 1 mM OA,
10 mg/ml qara malın zərdab albumini (BSA), 10 mM MgCl
2
(2 M),
0,15 мМ
NAD·H v
ə 5-10 µl ferment preparatı olan 100 мМ, pH 8,0, Tris-HCl bufe-
rind
ən ibarətdir. Reaksiya reaksiya mühitinə 1 mM substrat, yəni OA əlavə
etm
əklə başlanır. Spektrofotometrik küvyetlərdə NAD·H-ın miqdarı 340 nm
dalğa uzunluğunda 1 dəqiqə ərzində bu birləşmənin molyar qatılığının optiki
sıxlığının azalmasına əsasən təyin edilmişdir. Fermentin aktivliyi aşağıdakı
düstura
əsasən hesablanmışdır:
А= ∆ОS·V/ε·b·τ
А – beynəlxalq sistemdə aktivlik, ∆ОS-optiki sıxlığın bir dəqiqə ərzində
d
əyişməsidir, В – reaksiya mühitinin həcmi (ml), τ-reaksiyanın gedişinə sərf
olunan zaman,
ε –
ekstinksiyanın millimolyar ekvivalentidir. O NАD-MDH-
nın kofermenti olan NAD
+
v
ə NADH üçün 340 nm dalğa uzunluğunda maksi-
mum udulma zamanı 6,22 mМ∙sm
-1
-
ə bərabərdir, b – reaksiya mühitinə əlavə
olunan ferment ekstraktının µl-lə həcmidir.
Buğda yarpaqlarından mitoxondrilər Hongun işləyib hazırladığı və bizim
t
ərəfimizdən obyektə uyğun olaraq modifikasiya olunmuş metodla yerinə
yetirilmişdir [14] .
Ümumi zülalların miqdarı spektrofotometrdə, 610 nm dalğa uzunluğunda
0,12%-li Coomassie Brilliant Blue G-250 m
əhlulunun köməyilə təyin olun-
muşdur. Dərəcəli əyrinin qurulması üçün BSA istifadə edilmişdir [20].
NAD-MDH aktivliyinin geld
ə spesifik aşkarlanması disk-elektroforez üsulu
il
ə PAAQ gelində spesifik mühitdə tetrazol metodu ilə yerinə yetirilmişdir [8].
Statistika:
Cədvəl və qrafiklərdə verilən qiymətlər orta riyazi göstərici-
lərdir. Standart səhvlər və kənarlanmalar Microsoft Office Excel proqramında
hesablanmışdır („Təsviri statistika“ opsiyası).
NƏTİCƏLƏR VƏ ONLARIN ANALİZİ
M
əlumdur ki C
4
-bitkil
ər C
3
-bitkil
ərlə müqayisədə ekstremal mühit
amill
ərinin təsirinə qarşı daha çox davamlılıq göstərirlər. Buna görə də bitki-
l
ərdə abiotik stres amillərinə qarşı adaptasiya mexanizmlərinin öyrənilməsində
C
4
-bitkil
ər, o cümlədən amarant klassik bitki kimi əhəmiyyət kəsb edir. Ama-
48
rant yarpaqlarında NAD-MDH fermentinin aktivliyi, lokalizasiyası və
izoferment t
ərkibi disk-elektroforez üsulu ilə öyrənilmiş və alınmış nəticələr 1-
ci c
ədvəldə verilmişdir. Cədvəldən göründüyü kimi amarant yarpaqlarının MH
v
ə ÖTH-nin sitozol fraksiyalarında kontrolda NAD-MDH aktivliyi çiçək-
l
əməönü fazada quraqlıq variantlarla müqayisədə həmişə yüksək olmuşdur.
Ontogenezin növb
əti çiçəkləmə və toxumyetişmə fazalarında bunun əksinə
olaraq h
ər iki variantda fermentin aktivliyi çiçəkləməönü fazaya nisbətən
artmışdır. Bu mərhələlərdə quraqlığın təsirindən NAD-MDH aktivliyi kon-
troldan yüks
ək olsa da vegetasiyanın sonunda toxumyetişmə mərhələsinə
nisb
ətən hər iki variantda fermentin aktivliyi təxminən 45-50% azalır.
C
ədvəl 1
Amarant yarpaqlarının MH və ÖTH-də NAD-MDH aktivliyinin
subhüceyr
ə paylanması
Hüceyr
ə, variant
NAD-MDH aktivliyi
Xloroplast
Sitoplazma
Mitoxondri
EU/mg zülal
%
EU/mg zülal
%
EU/mg zülal
%
Çiç
əkləməönü
MH
K
19,3
8,5
82,7
36,4
125,0
55,1
Q
21,5
10,5
68,6
33,5
114,6
56,0
ÖTH
K
16,7
8,3
50,4
25,1
133,6
66,6
Q
20,6
11,3
41,4
22,7
120,5
66,0
Çiç
əkləmə
MH
K
21,6
10,6
56,6
27,8
125,5
61,6
Q
26,1
13,3
46,3
23,6
123,4
63,1
ÖTH
K
19,0
7,6
79,5
31,8
151,9
60,6
Q
12,4
6,1
51,1
25,1
139,8
68,8
Toxum yetişmə
MH
K
10,3
4,6
67,5
29,9
148,27
65,6
Q
8,3
5,2
16,6
10,3
135,67
84,5
ÖTH
K
6,7
3,4
45,3
23,1
144,4
73,5
Q
4,2
1,8
69,5
30,2
156,96
(t
ənəf güclənir
68,0
Vegetasiyanın sonu
MH
K
1,0
2,18
16,3
35,59
28,5
62,23
Q
0,5
1,5
12,6
37,95
20,1
60,55
ÖTH
K
0.4
0,8
4,5
6,9
60,8
92,3
Q
0,2
0,56
3,5
9,83
31,89
89,6
Qeyd: MH-mesofil hüceyr
əsi, ÖTH-örtük topa hüceyrəsi, K-kontrol, Q-quraqlıq,
C
ədvəldən göründüyü kimi bitkinin inkişafının çiçəkləməönü fazasından
tutmuş vegetasiyanın sonuna qədər MH-nin xloroplastlarında NAD-MDH
aktivliyi kontrolda quraqlığa nisbətən kəskin azalır. Lakin ÖTH-nin xloroplast-
49
larında NAD-MDH aktivliyinin MH-nin xloroplastlarında ümumi aktivlikdən
az olmasına baxmayaraq quraqlıq variantlarda fermentin aktivliyi kontroldan
bütün fazalarda yüks
ək olmuşdur.
Amarant yarpaqlarının hər iki assimilyasiyaedici toxumalarının mitoxondri
fraksiyalarında NAD-MDH fermentinin aktivliyi öyrənilən fazalarda sitozol və
xloroplast fraksiyalarına nisbətən xeyli yüksək olmuşdur. Belə ki, çiçəkləmə-
önü fazasında mitoxondri fraksiyalarında fermentin toxumalar və variantlar
üzr
ə xüsusi aktivliyi sitozol və xloroplast fraksiyalarında lokalizasiya olunan
fermentin xüsusi aktivliyind
ən uyğun olaraq ~2,5 və 8 dəfə, çiçəkləmə
fazasında isə ~2 və ~9 dəfə yüksək olmuşdur.
Göst
ərilən bu fərqlər növbəti fazalarda daha da artmışdır. Eləcə də NAD-
MDH zülala gör
ə ümumi aktivliyi, MH və ÖTH-nin mitoxondri fraksiyalarında
NAD-
MDH aktivliyi quraqlıq stresinə məruz qalmış variantlarda kontroldan
daima yüks
ək olmuşdur. Hətta vegetasiyanın sonuna yaxın NAD-MDH fer-
menti h
ər iki toxumada və hər iki variantda kifayət qədər aktivlik saxlamışdır.
Kontrol variantda MH sitozol
fraksiyasında fermentin zülala görə ümumi
aktivliyi nisb
ətən stabil qalmışdır, quraqlığın təsiri artdıqca isə kəskin
azalmışdır. Kontrol variantda ÖTH sitozolunda çıçəkləmə fazasında fermentin
zülala gör
ə ümumi aktivliyi maksimal olduğu halda, quraqlıq variantda mak-
simal aktivlik toxum yetişmə fazasında müşahidə olunub.
Xloroplast fraksiyada ÖTH quraqlıq variantdan başqa digər variantlarda
çiç
əkləmə mərhələsində maksimal aktivlik müşahidə olunmuşdur. Vegita-
siyanın sonuna doğru bütün variantlarda fermentin ümumi aktivliyinin azalma-
sı baş vermişdir.
M
əlumdur ki, biokimyəvi reaksiyaların sürəti fermentin substratlarının
qatılığından birbaşa asılıdır [7]. Bu məqsədlə yüksək təmizlənmiş preparatlarla
fermentin kinetik parametrl
əri öyrənilmışdir. NAD-MDH-nın kataliz etdiyi
düzün
ə və əksinə gedən reaksiyların OA və malatın qatılığından asılı olaraq
reaksiya sür
ətinin dəyişmə dinamikası tədqiq olunmuşdur. Amarant yarpaqla-
rının assimilyasiyaedici toxumalarının subhüceyrə fraksiyalarında lokalizasiya
olunan izoformalar normal suvarma şəraitində OA-ın qatılığı 1,0 mM olduqda
reaksiyanı daha yüksək sürətlə kataliz edirlər. Quraqlıq stresinə məruz qalmış
variantlarda OA-
ın 1,0 mM qatılığında NAD-MDH-nın aktivliyi normal
suvarılan bitkilərlə müqayisədə 20% yüksək olmuşdur.
Amarant
ın inkişafının çiçəkləmə fazasında quraqlıqda yarpaqların assimil-
yasiyaedici toxumalarının subhüceyrə fraksiyalarında qismən təmizlənmiş
NAD-MDH fermentinin kataliz etdiyi düzün
ə və əksinə gedən reaksiyaların
kinetik sabitl
əri Mixaelis-Menten (K
m
) v
ə reaksiyanın maksimal sürətləri
(V
max
) Laynuiver-Berk qrafiki il
ə təyin edilmişdir. Bu zaman alınan nəticələr 1
v
ə 2-ci şəkillərdə verilmişdir. Şəkillərdən görünür ki, amarant bitkisinin MH-
nin sitozolunda kontrolda K
m
OA=1,54 mM, V
max
OA=80,7 EU/mq zülal, qu-
raqlıqda K
m
OA=1,89 mM, V
max
OA=91 EU/mq zülal olduğu halda MH-nin
mitoxondril
ərində kontrolda K
m
OA=2,5 mM, V
max
OA=30,8 EU/mq zülal, qu-
50
raq
lıqda K
m
OA=3,3 mM, V
max
OA=40,1 EU/mq zülal olmuşdur. Bu göstəricilər
ama
rantın ÖTH-də kontrolda sitozolda K
m
OA=1,94 mM, V
max
OA=80,7 EU/mq
zülal, quraqlıqda K
m
OA=1,7 mM, V
max
OA=100,2 EU/mq zülal olduğu halda
ÖTH-nin mitoxondril
ərində kontrolda K
m
OA=1,5 mM, V
max
OA=134,2 EU/mq
zülal, quraqlıqda K
m
OAA=2,0 mM, V
max
OA=141,7 EU/mq zülal ol
muşdur.
Alınan nəticələri analiz etdikdə məlum olur ki, amarant bitkisinin yarpaq-
larında NAD-MDH-nın kataliz etdiyi reaksiyanın OA-a görə K
m
-l
əri buğda
sortlarının flaq yarpaqlarındakı həmin göstəricidən aşağı qiymətə malik olub
1,2-2,1 mM
aralığında yerləşirlər. Amarantın ÖTH-də baş verən həmin reak-
siyanın V
max
-u is
ə buğdanın flaq yarpaqlarının MH-nin subhüceyrə fraksiyaları
il
ə müqayisədə 3-5 dəfə çoxdur. Amarantın ÖTH-də V
max
OA MH-d
əki
V
max
OA-dan h
əmişə yüksək olmuşdur. Quraqlıqda kontrolla müqayisədə bu
f
ərq daha da artmışdır. Amarantın MH-nin subhüceyrə fraksiyaları arasında
sitozol fraksiyada V
max
mitoxondri fraksiyasına nisbətən ~2 dəfə çox
olmuşdur. Amarant yarpaqlarında MH ilə ÖTH-nin sitozol fraksiyalarında
kontrol v
ə quraqlıq variantlarında K
m
v
ə V
max
-lar t
əqribən bir-birlərinə bərabər
olsalar da ÖTH-
nin mitoxondri fraksiyasında V
max
OA MH-nin mitoxondri
fraksiyasına nisbətən
~3-4
d
əfə yüksək olmuşdur.
Alınan nəticələr MDH-nın OAA-a qarşı yüksək, malata qarşı isə aşağı
h
əssaslığının olduğunu göstərir ki, bu da başqa tədqiqatçıların nəticələri ilə
uyğunluq təşkil edir. Əvvəllər aparılmış tədqiqatlarda göstərirlər ki, malata
qarşı fermentin aşağı həssaslığa malik olması malatın katalitik çevrilməsi
zamanı fermentin konformasiya dəyişkənliyi ilə əlaqədardır [3, 24].
K
m
qiym
ətlərinin müqayisəsi gostərir ki, sitoplazmatik MDH malata OA-
la müqayis
ədə az uyğunluq göstərir. Digər izoformaların kofermentlərə qarşı
oxşar xassə göstərir. K
m
qiym
ətləri bitkinin növündən, mübadilənin tipindən,
hüceyr
ə daxilində yerinə yetirdiyi funksiyasından və boyümə şəraitindən asılı
olaraq d
əyişir.
1 v
ə 2-ci şəkillərdə amarant yarpaqlarında malatın müxtəlif qatılıqla-
rının NAD-MDH aktivliyinə təsirinin kinetikası verilmişdir. Əgər şəkillərin B
variantına, yəni Laynuiver Berkə görə verilən qrafiklərə diqqət etsək görərik ki,
onlar düzx
ətli olub eyni xarakterli quruluşa malikdirlər. Bu quruluş inhibir-
l
əşmənin rəqabətsiz növünə xas olan əlamətdir [5, 7]. Bu xüsusiyyətin əsası
ondan ibar
ətdir ki, fermentin inhibirləşməsi zamanı K
m
nisbi olaraq d
əyişməz
qaldığı halda V
max
azalır. Şəkillərdən göründüyü kimi amarant yarpaqlarının
subhüceyr
ə fraksiyalarında normal suvarma və quraqlıqda malatın 20-40 mM
qatılıqlarda fermentin aktivliyinin artmasına səbəb olur.
NAD-
MDH fermentinin ayrı-ayrı izoformaları xüsusi aktivliyinə, reaksi-
ya
nın sürətinə, düzünə və əksinə gedən reaksiyanın katalitik effektivliyinə görə
biri-birind
ən fərqlənirlər. Düzünə və əksinə gedən reaksiyada NAD-MDH-nın
kinetik parametrl
ərinə görə fərqlənən 2 müxtəlif konformasion vəziyyətdə olur
[1].
Malatın oksidləşməsi əlavə energetik baryerin aradan qaldırılması və
katalitik
akt zamanı molekulların strukturunda əhəmiyyətli konformasiya
51
d
əyişikliklərinin baş verməsi ilə müşayiət olunduğuna görə reaksiya sabit
sür
ətlə baş vermir. Malat həyəcanlanmış vəziyyətindən sakit vəziyyətə keçərək
ayrılan hidrogen ionunu kofermentə ötürərək substrat molekulu ilə MDH
birl
əşməsinə şərait yaradır. Yalnız reaksiya məhsulları ayrıldıqdan və MDH
molekulu başlanğıc konformasiya vəziyyətinə qayıtdıqdan sonra substratın
yenid
ən katalitik çevrilməsi baş verir. Bu keçidlərlə əlaqədar olaraq katalitik
prosesin sür
əti zəifləyir. Oksaloasetatın malata çevrilmə reksiyası strukturunda
baş verən konformasiya dəyişkənlikləri ilə əlaqədar deyil.
Şək. 1. Çiçəkləmə fazasında Amarantın MH subhüceyrə fraksiyalarında NAD-MDH-nın kata-
liz etdiyi malatın reduksiya reaksiyanın substratın qatılığından asılı olaraq dəyişməsinin ki-
ne
tikası. 1-kontrol, 2-quraqlıq. A-Mixaelis-Menten. B-Laynuiver-Berk, OA-oksalasetat.
52
Görünür NAD-MDH müxt
əlif subhüceyrə fraksiyalarında düzünə və dönər
reksiyaların katalitik xüsusiyyətlərindəki fərqlər onların subhüceyrə daxilində
yerin
ə yetirdiyi fizioloji funksiya ilə bağlıdır
.
Sitozol v
ə qlioksisomlarda
malatın oksidləşmə reaksiyasının sürəti OA reduksiyası reaksiyasına nisbətən
daha sür
ətli olması pH aşağı olması ilə izah edilir. pH qiyməti yüksək olan
mitoxondri v
ə etioplastlarda OA malata çevrilməsi reaksiyasının daha sürətli
olması həmin orqanoidlərdə pH yüksək olması ilə izah edilir. Qlioksomal və
sitoplazmatik MDH-
ın dimer forması digərlərinə nisbətən daha yüksək katalitik
aktivlik gost
ərir. Mitoxondrilərdə və xloroplastlarda lokalizasiya olunan
fermentin tetramer forması xüsusi aktivliyin və katalitik effektivliyin aşağı
olması ilə fərqlənir.
Şək. 2. Çiçəkləmə fazasında Amarantın ÖTH subhüceyrə fraksiyalarında NAD-MDH-nın
kataliz etdiyi malatın reduksiya reaksiyanın substratın qatılığından asılı olaraq dəyişmə-
sinin kinetikası. 1-kontrol, 2-quraqlıq. A-Mixaelis-Menten. B-Laynuiver-Berk, OA-
oksaloasetat.
53
Malatın oksidləşməsi əlavə energetik baryerin aradan qaldırılması və
katalitik akt zamanı molekulların strukturunda əhəmiyyətli konformasiya
d
əyişikliklərinin baş verməsi ilə müşayiət olunduğuna görə reaksiya sabit
sür
ətlə baş vermir. Malat həyəcanlanmış vəziyyətindən sakit vəziyyətə keçərək
ayrılan hidrogen ionunu kofermentə ötürərək substrat molekulu ilə MDH
birl
əşməsinə şərait yaradır. Yalnız reaksiya məhsulları ayrıldıqdan və MDH
molekulu başlanğıc konformasiya vəziyyətinə qayıtdıqdan sonra substratın
yenid
ən katalitik çevrilməsi baş verir. Bu keçidlərlə əlaqədar olaraq katalitik
prosesin sür
əti zəifləyir. Oksaloasetatın malata çevrilmə reksiyası strukturunda
baş verən konformasiya dəyişkənlikləri ilə əlaqədar deyil.
Mü
əyyən olunmuşdur ki, amarantın inkişafının aktiv fazalarında NAD-
MDH fermentinin aktivliyi yarpaqlarının mezofil və örtük topa hüceyrələrinin
mitoxondri fraksiyalarında sitozol və xloroplast fraksiyalarına nisbətən xeyli
yüks
ək olur və quraqlığın təsiri şəraitində bu fərq daha da artır. Alınan
n
əticələr eyni zamanda onu göstərir ki, amarant bitkisinin mezofil və örtük topa
hüceyr
ələrinin sitozol və mitoxondri fraksiyalarında olan NAD-MDH
izoformaları oksalasetatın malata çevrilməsi reaksiyasını həyata keçirir.
Bundan f
ərqli olaraq amarantın mezofil hüceyrələrinin xloroplast və
mitoxondri, örtük topa hüceyr
ələrinin isə xloroplast fraksiyasında lokalizasiya
olunan izoformalar
əksinə olaraq malatın oksalasetata çevrilməsi reaksiyasını
h
əyata keçirirlər.
ƏDƏBİYYAT
1.
Блюменфельд Л.А., Плешанов П.Г. // Биофизика. 1986, т. 30, № 5, c. 760-763.
2.
Епринцев А.Т., Игамбердиев А.У. // Физиология растений, 1995, т. 42, № 5, c. 759.
3.
Сатар А.Ф., Парфенова И.В., Мальцева Е.В., Фалалеева М.И., Епринцев А.Т. //
Сорбционные и хроматографические процессы. 2010, т. 10, вып. 2, C. 231-236.
4.
Byrt C., Grof C., Furbank R. // J. of Integrative Plant Biology, 2011, v. 53, No 2, p. 120-135.
5.
Cook P., Cleland W. Enzyme Kinetics and Mechanism / New York, USA: Garland Sci.,
2007, 416 p.
6.
Cousins A., Baroli I., Badger M. et al. // Plant Physiology, 2007, V. 145, P. 1006–1017.
7.
Cornish-Bowden A. Fundamentals of Enzyme Kinetics. New York, USA: Wiley-
Blackwell, 2012, 510 p.
8.
Fieldes M., Electrophoresis, 1992, V. 13, P. 454-455.
9.
Furbank R., von Caemmerer S., Sheehy J. // Functional Plant Biology, 2009, V. 36, P.
845–856.
10.
Furbank R. // J. of Experimental Botany, 2011, V. 62, P. 1-6.
11.
Gardestrom P., Edwards E. // Plant Physiol, 1983, V. 71, No 1, P. 24-29.
12.
Goward C., Nicholls D. // Protein Science, 1994, V. 3, P. 1883-1888.
13.
Guliev N.M., Babaev G.G., Bairamov Sh.M., Aliev D.A. // Russian Journal of Plant
Physiology, 2003, Vol. 50, No 2, P. 213-219.
14.
Hong T., Nose A., Agarie S. // J. of Experimental Botany, 2004, V. 55, No 406, P. 2201-2211.
15.
Minarik P., Tomaskova N., Kollarova M. // Gen. Physiol. Biophyd., 2002, V. 21, P. 257-265.
16.
Musrati R., Kollarova M., Mernik N. // Gen Physiol. Biophys., 1998, V. 17, No 3, P. 193-210.
54
17.
Nunes-Nesi A., Carrari F., Lytovchenko A. et al. // Plant Physiol., 2005, V. 137, P. 611–622.
18.
Pracharoenwattana I., Cornah J., Smith S. // The Plant Journal, 2007, V. 50, P. 381–390.
19.
Scheibe R, Stitt M. // Plant Physiol Biochem., 1988, V. 26, P. 473–481.
20.
Sedmak, J., Grossberg, S. // Anal. Biochem, 1977, V. 79, P. 544-552.
21.
Selinski J., Konig N., Wellmeyer B. et al. // Mol. Plant., 2014, V. 7, P. 170–186.
22.
Tomaz T., Bagard M., Pracharoenvwattana I. // Plant Physiology, 2010, V. 154, P. 1143-1154.
23.
Wang Yu, Brautigam A., Weber A. // J. of Exp. Botany., 2014, V. 53, No 7, P. 3568-3578.
24.
Wisemann M., McKay D., Crow K. // Arch. Biochem. Biophys. 1991, V. 290, No 3, P.
191-196.
ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ИЗМЕНЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ
ХАРАКТЕРИСТИКИ НАД-МАЛАТДЕГИДРОГЕНАЗНОЙ РЕАКЦИИ В
СУБКЛЕТОЧНЫХ ФРАКЦИЯХ ЛИСТЬЕВ АМАРАНТА В ОНТОГЕНЕЗЕ
ПРИ ЗАСУХЕ
У.А.КУРБАНОВА, И.М.АЛИМАММЕДЗАДЕ, Г.Г.БАБАЕВ
РЕЗЮМЕ
Выделены и очищены ассимиляционные ткани и их субклеточные фракции-
цитизол, хлоропласт и митохондрии листьев амаранта. Сравнительно изучена динамика
изменения активности и кинетические характеристики (K
m
, V
max
)
реакции, катализи-
руемой НАД-Малатдегидрогеназой, в выделенных субклеточных фракциях, в онтогенезе
при засухе.
Ключевые слова: aмарант, онтогенез, водный стресс, НАД, МДГ, активность,
кинетика, адаптация
THE STUDY OF THE CHANGE DYNAMICS OF CATALITICAL PROPERTIES
OF NAD-MALATEDEHIDROGENASE IN ONTHOGENESIS IN SUBCELLULAR
FRACTIONS OF THE AMARANTH LEAVES UNDER DROUGHT
U.A.GURBANOVA, I.M.ALIMAMMADZADE, H.G.BABAYEV
SUMMARY
Assimilation cells and their subcellular fractions - cytosol, chloroplasts and mitochon-
dria from the leaves of amaranth have been isolated and purified. In the high-pirufied fractions
of assimilation cells of amaranth leaves, the dynamics of the activity changes and the kinetic
parameters of the reactions, catalizing by the enzyme of NAD-Malatedehidrogenase has been
comparatively investigated.
K
еy words: amaranth, onthogenes, water stress, NAD, MDH, activity, kinetics,
adaptation
Redaksiyaya daxil oldu: 16.09.2015-ci il
Çapa
imzalandı: 05.02.2016-cı il.
55
Dostları ilə paylaş: |