Курсовая с практикой на тему Оценка влияния гипоксии и реоксигенации на уровень перекисного окисления липидов глубоководных амфипод Ommatogammarus flavus и литторальных Gmelinoides fasciatus

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Общие вопросы стресса и адаптации. Реакции организмов на стрессовые воздействия
1.2.1 Окислительный стресс. Активные формы кислорода и их влияние на организмы 
1.2.2 Антиоксидантная система как один из важнейших механизмов стресс-резистентности
1.2.2.1 Роль низкомолекулярных антиоксидантов в обезвреживании АФК
1.2.2.2 Роль антиоксидантных ферментов в обезвреживании АФК
1.2.3 Процесс перекисного окисления липидов как маркер развития окислительного стресса
1.3.1 Кислород как фактор среды
1.3.2 Отношение гидробионтов к кислороду как фактору среды
1.3.3 Влияние недостатка кислорода на гидробионтов. Гипоксия и аноксия
1.3.4 Кислородный режим озера Байкал
1.4 Отношение байкальских амфипод к изменению кислорода
2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Систематика и экология изучаемого вида
2.2 Методика проведения эксперимента
2.3 Определение уровня перекисного окисления липидов
2.4 Статистическая обработка данных
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Оценка уровня перекисного окисления липидов у O. flavus при воздействии гипоксии и реоксигенации
3.2 Оценка уровня перекисного окисления липидов у G. fasciatus при воздействии гипоксии и реоксигенации
3.3 Обсуждение результатов
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение:

Кислород — один из важнейших факторов окружающей среды. Он необходим клеткам организмов для выработки энергии и тепла во время аэробного дыхания. При снижении концентрации О2 в среде ниже оптимального уровня в организме возникает состояние гипоксии. Гипоксия — это патологический процесс, который запускается из-за недостаточного поступления кислорода в ткани и приводит к задержке роста, потере репродуктивной способности и гибели организмов [Рубцовенко А.В. (2006) Патологическая физиология. Москва: МЕДпресс-информ, 608 с.]. Неоднократно было показано, что во время гипоксии и реоксигенации производство активных форм кислорода (АФК) увеличивается, что приводит к окислительному стрессу [Welker A.F., Moreira D.C., Campos E.G., Hermes-Lima M. (2013) Role of redox metabolism for adaptation of aquatic animals to drastic changes in oxygen availability. Comparative Biochemistry and Physiology, Part A, 165, 384–404.].
Содержание кислорода на дне Байкала не уменьшается ниже 9,5 мг/мл в отличие от других глубоководных озёр (например, Танганьика в Африке), в которых на дне накапливается сероводород. Высокая кислородная насыщенность озера Байкал до максимальных глубин способствовала формированию единственной в мире глубоководной фауны пресноводных амфипод (Naumenko et al., 2017). Сравнительное исследование влияния гипоксии и реоксигенации на представителей литоральной и глубоководной фауны амфипод является актуальным в связи с растущим антропогенным влиянием на озеро Байкал и сопутствующей эвтрофикацией, вызывающей снижение содержания кислорода в воде.
Целью данного исследования была оценка воздействия гипоксии с последующей реоксигенацией на уровень продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) у эврибатных глубоководных амфипод Ommatogammarus flavus и литоральных амфипод Gmelinoides fasciatus.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
1. Изучение литературы по развитию ПОЛ и способах элиминации данного процесса у водных беспозвоночных;
2. Проведение гипоксии с последующей реоксигенацией у O. flavus и G. fasciatus;
3. Сравнительная оценка изменения уровня ПОЛ у O. flavus  и G. fasciatus при гипоксии и реоксигенации.

Фрагмент текста работы:

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Общие вопросы стресса и адаптации. Реакции организмов на стрессовые воздействия
Под стрессом понимают нарушение нормального функционирования биологической системы (ее устойчивого состояния или гомеостаза) под действием фактора окружающей среды, сила и продолжительность которого вызывает снижение работоспособности или увеличение смертности [Taddei F. Genetic variability and adaptation to stress / F. Taddei, M. Vulic, M. Radman et al. // Environmental stress, adaptation and evolution. – 1997. – P. 271-290.].
Реакции организма на стрессовые воздействия делятся на поведенческие, физиологические, клеточные и молекулярно-биохимические. После стрессового воздействия включаются этологические (поведенческие) механизмы ответа на стресс. Наиболее распространенная поведенческая реакция – это реакция избегания: животное покидает зону действия стрессового фактора, чтобы избежать его влияния [Стом Д.И. О реакции избегания Gammarus lacustris Sars байкальской воды / Д.И. Стом, М.А. Тимофеев // Сибирский экологический журнал. – 1999, №6, – с.649-655.]. На физиологическом уровне изменяется работа систем органов – усиливаются процессы дыхания и кровообращения. На клеточном уровне могут запускаться процессы апоптоза. На молекулярном уровне происходит регуляция скорости транскрипции и трансляции, что приводит к изменению концентрации гормонов и других групп белков, снижению или увеличению активности ферментов (Чернова и Былова, 2004).
Адаптацию рассматривают, как процесс, в ходе которого устанавливается или поддерживается приспособленность живых организмов к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды с одновременным повышением вероятности выживания и самовоспроизведения [Немова Н. Н Механизмы биохимических адаптаций у водных организмов: экологические и эволюционные аспекты / Н. Н. Немова // Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов. – 2010. – Т. 1. – С. 198-214.; Новиков А. М. Методология: словарь системы основных понятий / А.М. Новиков, Д. А. Новиков. – Москва: Либроком, 2013. – 208 с.]. Механизмы адаптации к различным факторам среды также подразделяют на несколько типов в зависимости от того, на каком уровне биологической организации они действуют. Они бывают онтогенетические, поведенческие, морфо-анатомические, физиологические и биохимические (Чернова и Былова, 2004).
1.2.1 Окислительный стресс. Активные формы кислорода и их влияние на организмы
Окислительный стресс — состояние тканей, характеризующееся избыточным уровнем активных форм кислорода (АФК) и свободных радикалов. [C. A. Lastra and I. Villegas, «Resveratrol as an antioxidant and pro-oxidant agent: mechanisms and clinical implications», Biochemical Society Transactions, vol. 35, no. 5, pp. 1156–1160, 2007.]. Окислительный стресс можно рассматривать как дисбаланс между прооксидантами и антиоксидантами в организме.
Активные формы кислорода (АФК) — включают ионы кислорода, свободные радикалы и перекиси как неорганического, так и органического происхождения. Это, как правило, небольшие молекулы с исключительной реактивностью благодаря наличию неспаренного электрона на внешнем электронном уровне.
К АФК относятся 4 вещества:
1) СуперОксидРадикал (СОР),
2) перекись водорода (НООН),
3) гидроксильный радикал (-ОН)
4) и перекиси органических соединений (R-O-O-H).
Окисление молекул клетки (белков, липидов и ДНК) активными формами кислорода называется оксидативной модификацией молекул (ОММ).
Синонимы ОММ – перекисное окисление, свободно-радикальное окисление.
Часть реакций молекул ОММ полезна и необходима для организма, и поэтому называется физиологическими эффектами ОММ. Часть реакций ОММ вредна для организма, и поэтому называется патологическими эффектами ОММ. Патологические эффекты ОММ ускоряют старение и способствуют развитию многих заболеваний. В организме есть вещества (в том числе ферменты), которые снижают ОММ и развитие заболеваний ОММ – эти вещества называют антиокислительной системой (АОС).