WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования мурманский государственный технический университет (фгоу впо мгту). научный руководитель: кандидат химическ

На правах рукописи

Мишанина (Похольченко) Людмила Александровна

ТКАНЕВЫЕ БелкИ и липиды у ДИКОЙ И ЗАВОДСКОЙ
МОЛОДИ АТЛАНТИЧЕСКОГО ЛОСОСЯ SALMO SALAR L.
КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА

03.01.04 – Биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук

Петрозаводск – 2011

УДК 597.552.511:577.1(470.21)

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Мурманский государственный технический университет» (ФГОУ ВПО «МГТУ»).

Научный руководитель: кандидат химических наук, доцент
Овчинникова Светлана Ивановна.
Официальные оппоненты: доктор биологических наук Шпаков Александр Олегович; доктор биологических наук Зензеров Виктор Сергеевич.
Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Мурманский государственный гуманитарный университет».

Защита состоится «24» февраля 2011 года в 12.00 часов на заседании объеди-ненного диссертационного совета ДМ 212.087.02 по защите докторских
и кандидатских диссертаций при Карельской государственной педагогической академии по адресу: 185680, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, 17, ауд. 113.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Карельской государственной педагогической академии (185680, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, 17).

Автореферат разослан «22» января 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат медицинских наук, доцент А. И. Малкиель

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В современных условиях становится все более актуальным изучение физиолого-биохимических механизмов адаптации рыб к экологическим условиям среды обитания и выяснение функциональ-ной роли различных классов органических веществ в адаптивных механиз-мах (Хочачка, Сомеро, 1988).

Особый интерес в этом плане представляет исследование такой ценной промысловой рыбы, как атлантический лосось, или семга. К настоящему времени в результате ряда причин ухудшились условия естественного воспроизводства семги, что привело к значительному снижению ее числен-ности на Севере нашей страны. Необходимо принятие неотложных мер для увеличения численности лососевых, одна из которых – искусственное раз-ведение лососей на рыбоводных заводах (Зубченко, 2007). Положительные результаты могут быть достигнуты при всестороннем и глубоком изучении вопросов биологии, экологии, физиологии и биохимии рыб на разных эта-пах их развития, реакции рыб на изменение физических параметров окру-жающей среды, характера питания и ряда других факторов. Важным моментом является изучение особенностей метаболизма у выращиваемой на рыбоводных заводах молоди (Сидоров, 1983; Болгова, 1987; Богдан, Сидо-ров, Зекина, 2001; Немова, Высоцкая, 2004; Blanchet, 2005; Miller, 2006).

Значимыми критериями оценки физиологического состояния рыб являются исследования аминокислотного, белкового, липидного и жирнокислотного состава (Джабаров, 2003). Этим и определяется актуальность исследования биохимического состава различных тканей организма на отдельных этапах онтогенеза рыб и в условиях различных экологических нагрузок.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является комплексный сравнительный анализ биохимических особенностей молоди атлантического лосося Salmo salar L. Кольского полуострова, дикой и выращенной на рыбоводных заводах Мурманской области.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:

1. Провести сравнительный анализ аминокислотного состава мышечной ткани молоди атлантического лосося Кольского полуострова из рек Западная Лица, Печа, Пак, Кола, Йоканьга, Поной и Умба, а также Тайбольского рыбоводного, Кандалакшского экспериментального лососевого и Умбского рыбоводного заводов.

2. Изучить фракционный белковый состав мышечной ткани дикой
и заводской молоди атлантического лосося Кольского полуострова.

3. Провести сравнительный анализ фракционного липидного состава мышечной ткани и печени молоди атлантического лосося Кольского полуострова, обитающей в естественных условиях и выращиваемой на рыбоводных заводах.

4. Изучить жирнокислотный состав мышечной ткани дикой и заводской молоди атлантического лосося Кольского полуострова.

Личное участие автора в получении результатов научных исследований, изложенных в диссертации. Автор принимал участие в экспедиционных работах по сбору объектов. Обработка материала исследования, проведение лабораторных экспериментов и статистического анализа полученных данных, обсуждение, интерпретация и обобщение полученных результатов, подведение итогов отдельных этапов работы, формулировка выводов, написание научных статей выполнены автором лично.

Научная новизна работы. Впервые проведено сравнительное изучение аминокислотного, белкового, липидного и жирнокислотного состава тканей молоди атлантического лосося из различных рек Кольского полуострова и с рыбоводных заводов Мурманской области.

Выявлены различия в биохимическом составе заводской и дикой молоди атлантического лосося Кольского полуострова.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Между дикой и заводской молодью лосося существуют различия
в количественных соотношениях аминокислот и белковых фракций, которые влияют на выживаемость рыб в естественных условиях.

2. Дикая молодь имеет адаптивные преимущества перед заводской, которые связаны в том числе и с количественными различиями в спектрах липидов и жирных кислот в тканях.

3. В ходе онтогенеза в тканях молоди семги изменяется фракционный состав белков и липидов, что свидетельствует о возрастной перестройке метаболизма. Выявлены возрастные особенности состава белков и липидов молоди семги.

Практическое значение работы. Условия содержания молоди на всех этапах выращивания влияют на ее физиологическое состояние, а следовательно, на биохимический состав и рыбоводный стандарт. Поэтому полученные результаты по сравнительному исследованию биохимических показателей дикой и заводской молоди семги позволят привлечь внимание специалистов, занимающихся разведением данного вида рыбы, к качеству выпускаемой продукции, помочь в разработке новых биотехнических нормативов по выращиванию этих рыб.

Внедрение результатов в учебный процесс. Материалы работы используются при чтении лекций по курсам «Биохимия», «Биохимия гидробионтов», «Биохимия животных», «Биохимия обменных процессов», «Биохимия сырья водного происхождения» в высших и средних учебных заведениях, имеющих биологические специальности.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на различных международных и всероссийских научно-технических форумах: II Всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука региону» (Вологда, 2004); Международной научной конференции «Инновации в науке и образовании» (Калининград, 2006); I Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов» (Москва, 2006); Международной научной конференции «Мониторинг окружающей среды» (Римини, Италия, 2008); Международной научно-технической конференции «Наука и образование» (Мурманск, МГТУ, 2004–2008, 2010); XXVIII Международной конференции «Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоемов Европейского Севера» (Петрозаводск, Институт биологии КарНЦ РАН, 2009).

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 120 страницах, включает 29 таблиц и 9 рисунков. Работа состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов, списка сокращений, списка литературы, включа-ющего 280 источников, из них 101 иностранных, 2 приложений.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 45 печатных работ, включающих монографию, 15 статей, из которых 4 – в изданиях, рекомендованных ВАК для защиты диссертаций.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность своим наставникам: научному руководителю Светлане Ивановне Овчинниковой и научному консультанту Валентине Сергеевне Анохиной, сотрудникам лаборатории биохимии и технологии ПИНРО, сотрудникам лаборатории экологической биохимии Института биологии КарНЦ РАН за помощь
в проведении эксперимента, сотрудникам лаборатории биоресурсов внутренних водоемов ПИНРО за совместное участие в экспедиционных работах по сбору речной молоди атлантического лосося; организации ФГУ «Мурманрыбвод» за предоставление заводской молоди.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальная работа проводилась автором на кафедре биохимии МГТУ, в лаборатории биохимии и технологии ПИНРО, лаборатории экологической биохимии Института биологии КарНЦ РАН (г. Петрозаводск) в период с 2004 по 2009 гг.

Речную молодь атлантического лосося отлавливали с помощью аппарата для электролова «FA 2» (Норвегия). Заводская молодь была предоставлена ФГУ «Мурманрыбвод».

Объектом исследования служила молодь атлантического лосося Salmo salar L. из рек Кольского полуострова (Пак, Печа – притоки реки Туломы, Западная Лица, Кола, Йоканьга, Поной, Умба) (табл. 1) и заводская молодь с рыбоводных заводов Мурманской области – Кандалакшского экспериментального лососевого (КЭЛЗ), Умбского (УРЗ) и Тайбольского (ТРЗ) рыбоводных.

Количество исследованных рыб – 1 350 экземпляров (из них речных – 800, заводских – 550). В качестве материала для исследований использовали мышечную ткань и печень разновозрастной молоди атлантического лосося. Пробы для биохимического анализа были объединенными и состояли из образцов идентичных тканей, взятых от 2–4 экземпляров молоди одинакового возраста (табл. 2).

Таблица 1

Характеристика участков сбора проб

Характеристика Река
Западная Лица Пак Печа Кола Йоканьга Поной Умба
Глубина, м 0,5–1,5 0,5–1,3 0,5–1,3 0,3–1,2 0,5–1,5 0,5–1,5 0,5–1,3
Расход воды, м/с 140 241 241 40 175 175 78,2
Температура, °С 8–12 8–12 8–12 8–12 8–12 8–12 8–12

Таблица 2

Объем исследованного материала

Объект исследо-вания Количество обследован-ных рыб (n), шт. Материал для иссле-дования Количество проанализированных
биологических проб, шт.
Хими-ческий состав АК состав Фракционный
состав
ЖК состав
белков липидов
Речная молодь 800 мышечная ткань 99 21 63 63 21
печень 99 66
Завод-ская молодь 550 мышечная ткань 45 9 27 27 9
печень 45 18
Итого: 1 350 288 30 90 174 30

При проведении анализов выполнялось 3–5 параллельных измерений. Приводимые в таблицах и на рисунках данные представляют собой средние величины определяемых значений. Статистическую обработку результатов измерений проводили общепринятыми методами со статистической достоверностью результатов при p  0,05. Гипотезу о принадлежности сравниваемых независимых выборок к одной генеральной совокупности проверяли с помощью метода однофакторного дисперсионного анализа (Лакин, 1990; Ивантер, 2005).

Общий химический состав проб анализировали стандартными методами (ГОСТ 7636–85).

Аминокислотный состав белков исследовали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) (Методика разделения смеси…, 1995). Калибровку колонки выполняли по стандартным образцам аминокислот фирмы «Sigma» (США) методом абсолютной калибровки.

Фракционирование белков проводили методом ВЭЖХ. Калибровка выполнена по стандартам фирмы Bio-Rad Laboratories, Inc. (США).

Липиды из тканей экстрагировали по методу Блайя – Дайера (Кейтс, 1975). Фракционный состав липидов определяли методом одномерной тонкослойной хроматографии (ТСХ). Идентификацию фракций липидов проводили на приборе CS-9000 фирмы «Shimadzu» (Япония) с помощью стандартов фирмы «Sigma» (США).

Определение жирнокислотного состава образцов проводили методом газожидкостной хроматографии на приборе "Хроматэк Кристалл – 5000.1" (Россия).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ МОЛОДИ АТЛАНТИЧЕСКОГО ЛОСОСЯ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА

    1. Аминокислотный состав речной молоди атлантического лосося из рек Кольского полуострова

В мышечной ткани молоди лосося из рек Западная Лица, Пак, Печа, Йоканьга, Поной и Умба в количественном отношении доминируют глутаминовая кислота, лизин, аспарагиновая кислота, аргинин, глицин, аланин. Мышечная ткань молоди рек Кола и Умба по сравнению с мышечной тканью молоди остальных рек отличается пониженным содержанием таких незаменимых для рыб аминокислот, как гистидин, изолейцин, валин и треонин. Это, вероятно, свидетельствует о разной кормовой базе исследуемых объектов, так как известно, что в реках Кола и Умба количественный состав зоопланктона невелик (Зубченко, 2003; Зубченко, 2007).

Недостаточное содержание валина и изолейцина способствует изменению осморегуляции у рыб. Уменьшение содержания треонина ведет
к нарушению нормального процесса превращения белков, жиров и углеводов. Низкий уровень гистидина может снижать интенсивность синтеза белков, вызывать нарушения в производстве биологически активных аминов и оказывать непрямое влияние на функциональное состояние систем
в организме сеголеток (Анисимов А. А., 1986). Можно предположить, что недостаток этих незаменимых аминокислот приведет к нарушению метаболизма молоди атлантического лосося из рек Кола и Умба.

1.2. Аминокислотный состав заводской молоди атлантического лосося Кольского полуострова

Массовые доли аминокислот в мышцах молоди с Тайбольского рыбоводного, Кандалакшского экспериментального лососевого и Умбского рыбоводного заводов практически не различаются. В исследованных пробах лосося в количественном отношении доминируют глутаминовая кислота, лизин, аспарагиновая кислота, глицин, аргинин, аланин. Полученные данные подтверждают факт длительного кормления молоди лосося на всех трех рыбоводных заводах кормом одинакового качественного состава. Обнаружено, что содержание трех незаменимых аминокислот – валина, треонина и изолейцина в мышечной ткани заводской молоди было значительно
ниже, чем в эталонном белке (FAO/WHO, 1991), что может указывать на дефицит данных аминокислот в корме, которым питается заводская молодь.

1.3. Сравнительная характеристика аминокислотного состава речной и заводской молоди

Мышечная ткань молоди рек Кола и Умба и рыбоводных заводов по сравнению с мышечной тканью молоди остальных рек отличается пониженным содержанием следующих незаменимых аминокислот для рыб: гистидина, изолейцина, валина и треонина. Это, вероятно, свидетельствует о разной кормовой базе исследуемых объектов. Известно, что в реках Кола и Умба количественный состав зоопланктона невелик (Зубченко, 2003; Зубченко, 2007). Полученные данные по рыбоводным заводам подтверждают факт длительного кормления молоди лосося всех трех рыбоводных заводов кормом одинакового качественного состава.

Для молоди из рек Печа, Пак, Западная Лица, Йоканьга, Поной спектр незаменимых аминокислот близок к таковому эталонного белка. У завод-ской молоди и молоди из рек Кола и Умба уровень валина, треонина
и изолейцина гораздо ниже, чем в эталонном белке (табл. 3). Возможно, сеголетки из этих рек были выпущены с рыбоводных заводов, так как их аминокислотный состав имеет существенное сходство с таковым завод-ской молоди. Таким образом, аминокислотный состав можно считать индикатором происхождения сеголеток, а именно молоди естественного
и искусственного воспроизводства.

Таблица 3

Содержание незаменимых аминокислот в белке мышечной ткани
речной и заводской молоди атлантического лосося, %

АК Эталон-ный
белок
Белок лосося
с ТРЗ с КЭЛЗ с УРЗ из р. Кола из р. Умба
Валин 5,00 2,20±0,06 2,24±0,07 2,37±0,07 3,21±0,06 2,26±0,04
Треонин 4,00 2,30±0,05 2,63±0,06 2,38±0,05 2,98±0,13 2,57±0,13
Изолейцин 4,00 2,71±0,06 2,25±0,05 2,32±0,05 3,40±0,07 3,48±0,06

2. БЕЛКОВЫЙ СОСТАВ МОЛОДИ АТЛАНТИЧЕСКОГО ЛОСОСЯ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА

2.1. Характеристика фракционного состава белков речной молоди атлантического лосося Кольского полуострова

Ткани молоди лосося из рек Печа, Пак, Западная Лица, Кола, Йоканьга, Поной и Умба близки по общему содержанию белка.

По мере роста рыбы повышается доля белка в мышцах и печени с 17,0 до 21,9 % и с 15,1 до 17,4 % соответственно (в пересчете на общий азот).

Методом ВЭЖХ белковый экстракт из мышечной ткани молоди атлантического лосося разделялся на четыре фракции: высокомолекулярную
(с ММ 100 и выше кД и с ММ 32–100 кД), среднемолекулярную (с ММ
6–32 кД) и низкомолекулярную (с ММ 6 и ниже кД).

Превалирующей фракцией у речных сеголеток оказались низкомолекулярные белковые соединения (до 51,3 %), необходимые для нормализации обмена веществ в клетках мышечной ткани во время роста молоди.

Содержание среднемолекулярных белков у молоди из всех рек возрастает с 13,3 до 16,2 %. К ним относятся белки саркоплазмы (миоглобин, миоальбумин), обеспечивающие функции тканевого дыхания и транспортную (Ленинджер, 1974). Доля высокомолекулярных белковых соединений в сумме (миозин, актин, актомиозин, тропонин, тропомиозин) в мышечной ткани молоди из рек Западная Лица, Пак, Печа, Йоканьга и Поной уменьшается с возрастом с 40,6 до 33,2 %, а низкомолекулярных – повышается
с 45,3 до 51,3 %. Для данных рек характерен высокий расход воды (до 240 м/с),
а следовательно, двигательная активность молоди из этих рек повышается в связи с преодолением влияния на них значительной толщи воды и потока течения. Биохимические результаты исследования указывают на участие низкомолекулярных белков (пептидов) в компенсаторных реакциях организма к данным условиям обитания молоди, так как известно, что пептиды снижают утомляемость мышц при усиленных физических нагрузках (Ленинджер, 1974). У молоди из рек Кола и Умба содержание низкомолекулярных белков с возрастом уменьшается с 50,3 до 38,7 %, а доля высокомолекулярных возрастает с 36,4 до 46,4 %.

2.2. Анализ фракционного белкового состава заводской молоди атлантического лосося

Идентичные ткани молоди атлантического лосося с Тайбольского рыбоводного, Кандалакшского экспериментального лососевого и Умбского рыбоводного заводов незначительно отличаются друг от друга по суммарному содержанию белков.

Содержание общих белков накапливается с возрастом как в мышечной ткани, так и в печени (с 17,9 до 19,9 % и с 16,5 до 17,4 % соответственно).

Из мышечной ткани заводской молоди с трех рыбоводных заводов выделены четыре водорастворимые белковые фракции: с ММ 100 кД
и выше; с ММ 32–100 кД; с ММ 6–32 кД; с ММ 6 и ниже кД.

Доминирующей фракцией у сеголеток оказались белковые соединения с ММ 6 кД и ниже (до 52,6 %). Это можно объяснить тем, что мышечные низкомолекулярные белки активно участвуют в обмене веществ в клетках мышечной ткани во время роста организма, стимулируют процессы гликолиза и ресинтеза АТФ, способствуя активации фермента АТФазы (Филиппович, 1999). По мере роста заводской молоди (от сеголеток к двухлеткам) доля высокомолекулярных белков увеличивается, низкомолекулярных – уменьшается.

2.3. Сравнительный анализ белкового состава речной и заводской молоди

Ткани молоди из рек Печа, Пак, Западная Лица, Йоканьга и Поной схожи по общему содержанию белка, в то время как данный показатель
у сеголеток в мышечной ткани и печени лосося из рек Кола и Умба,
с КЭЛЗ, УРЗ и ТРЗ несколько выше (до 18,4 и до 16,9 % соответственно).

Анализ белкового состава речной и заводской молоди атлантического лосося показал сходство в содержании различных фракций белков. Выделены четыре фракции: высокомолекулярные (с ММ 100 кД и выше и с ММ
32–100 кД), среднемолекулярные (с ММ 6–32 кД), низкомолекулярные
(с ММ 6 кД и ниже). Превалирующей фракцией у речных и заводских сеголеток оказались белковые соединения с ММ 6 кД и ниже (до 52,6 %).
К ним относятся пептиды, способствующие повышению метаболизма
в миоцитах в период роста молоди.

Содержание среднемолекулярных веществ у молоди как из рек, так
и с рыбоводных заводов возрастало с 12,4 до 16,2 %. К ним относятся белки саркоплазмы (миоглобин, миоальбумин), обеспечивающие функции тканевого дыхания и транспортную (Чечеткин, 1982).

Доля высокомолекулярных белковых соединений в мышечной ткани молоди из рек Западная Лица, Пак, Печа, Йоканьга и Поной уменьшается
с возрастом с 40,6 до 33,2 %, а у молоди рек Кола и Умба и трех рыбоводных заводов возрастает с 33,5 до 46,4 %.

 Содержание низкомолекулярных белков в мышечной ткани речной и-1

Рис. 1. Содержание низкомолекулярных белков в мышечной ткани речной
и заводской молоди атлантического лосося, %

 Содержание высокомолекулярных белков в мышечной ткани речной и-2

Рис. 2. Содержание высокомолекулярных белков в мышечной ткани речной
и заводской молоди атлантического лосося, %

Содержание низкомолекулярных белков у молоди рек Кола и Умба
и трех рыбоводных заводов с возрастом уменьшается с 52,6 до 38,7 %,
а в мышечной ткани рек Западная Лица, Пак, Печа, Йоканьга и Поной – повышается с 45,3 до 51,3 %. Эти отличия связаны, скорее всего, с двигательной активностью рыб, обитающих в условиях с разной скоростью водного потока.

3. ЛИПИДНЫЙ СОСТАВ МОЛОДИ АТЛАНТИЧЕСКОГО ЛОСОСЯ
КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА

3.1. Липидный состав речной молоди атлантического лосося Кольского полуострова

Идентичные ткани молоди атлантического лосося из рек Западная Лица, Пак, Печа, Кола, Йоканьга, Поной и Умба незначительно отличаются друг от друга по общему содержанию липидов.

Выделены такие липидные фракции, как триацилглицерины (ТАГ), фосфолипиды (ФЛ), свободные жирные кислоты (СЖК), диацилглицерины, стерины (ХС) и эфиры стеринов. Основную долю липидов составляют триацилглицерины, фосфолипиды и стерины.

Отмечается сходство во фракционном липидном составе тканей молоди лосося из рек Западная Лица, Печа, Пак, Йоканьга и Поной. Содержание фосфолипидов в тканях данной молоди, особенно сеголеток, выше, чем триацилглицеринов, что происходит, возможно, вследствие использования ТАГ на энергетические нужды при активном перемещении в воде
в связи с высокой скоростью течения в этих реках. С возрастом количество триацилглицеринов увеличивается в мышечной ткани, в печени содержание ТАГ либо не меняется, либо возрастает незначительно. Это, вероятно, связано с тем, что ТАГ запасаются в мышечной ткани у молоди, которая начинает готовиться к скату и уходит в места с меньшим течением.

Основными компонентами фосфолипидов мышечной ткани молоди оказались фосфатидилхолин (ФХ) – до 45,5 % от общего количества липидов и фосфатидилэтаноламин (ФЭА) – до 19,1 %. ФХ и ФЭА отличаются по степени ненасыщенности входящих в их состав радикалов жирных кислот, а именно ФХ более насыщен, чем ФЭА. Для мышечной ткани молоди из рек Западная Лица, Пак, Печа, Йоканьга и Поной наблюдается понижение отношения ФХ/ФЭА в отличие от молоди из рек Кола и Умба, что должно приводить к повышению жидкостности липидной матрицы и, соответственно, к ускорению обмена.

Отмечается сходство во фракционном составе липидов тканей молоди из рек Кола и Умба. Содержание триацилглицеринов в мышечной ткани заметно повышено у сеголеток (41,9 % от общего содержания липидов),
с возрастом концентрация ТАГ снижается в мышечной ткани (с 41,9 до 6,6 % от общего содержания липидов) и повышается в печени (с 5,8 до 27,5 %). Доля фосфолипидов и их фракций с возрастом повышается. По-видимому, данная молодь была выпущена в реки с рыбоводных заводов, так как она имеет существенные отличия во фракционном составе липидов от молоди остальных рассматриваемых рек. У молоди из рек Кола и Умба, вероятно, имеются нарушения в системе питания, существующие в искусственных условиях, так как значительное повышение ТАГ в печени свидетельствует о ее жировом перерождении (Сидоров, 1983).

Молярное отношение ХС/ФЛ для мышечной ткани и печени в условиях одинакового температурного диапазона для воды всех рек (10–12 °С) различается (табл. 4, 5). Более высокий показатель ХС/ФЛ характерен для тканей молоди из рек Кола и Умба, что может быть связано с более низкой двигательной активностью молоди из рек Кола и Умба, которая обусловлена небольшим расходом воды и скоростью течения, характерных для этих рек.

Таблица 4

Молярное отношение ХС/ФЛ для мышечной ткани
речной молоди атлантического лосося

Река Возраст
0+ 1+ 2+
Западная Лица 0,43 0,69 0,06
Пак 0,60 0,66 1,18
Печа 0,85 0,80 1,03
Кола 1,09 0,99 0,80
Йоканьга 0,89 0,51 0,64
Поной 0,80 0,46 0,68
Умба 0,97 1,03 0,69

Таблица 5

Молярное отношение ХС/ФЛ для печени речной молоди атлантического лосося

Река Возраст
1+ 2+
Западная Лица 0,69 0,65
Пак 0,31 0,56
Печа 0,63 0,79
Кола 1,06 0,98
Йоканьга 0,76 0,81
Поной 0,72 0,83
Умба 0,68 1,03

Наблюдается повышенное содержание свободных жирных кислот
у сеголеток из рек Поной и Йоканьга, с возрастом количество СЖК снижается, поскольку они затрачиваются на построение ТАГ. Потребность в жирах с возрастом повышается в связи с различными энергозатратами, такими как активный рост тканей и клеток, движение, поддержание основного обмена веществ.

3.2. Фракционный состав липидов заводской молоди атлантического лосося Кольского полуострова

Идентичные ткани молоди атлантического лосося с ТРЗ, КЭЛС и УРЗ практически не отличаются друг от друга по общему содержанию липидов.

Идентифицированы следующие липидные фракции: триацилглицерины, фосфолипиды, свободные жирные кислоты, диацилглицерины, стерины и эфиры стеринов. Основную долю липидов составляют триацилглицерины, фосфолипиды, свободные жирные кислоты и стерины.

Анализ показал сходство в содержании различных групп липидов. Так, содержание триацилглицеринов в исследуемых тканях превалирует над содержанием фосфолипидов. Особенно заметно повышена доля ТАГ
у сеголеток – до 42,9 %. С возрастом у молоди в мышечной ткани содержание ФЛ повышается с 18,5 до 28,2 %, а ТАГ снижается с 41,9 до 6,6 %.

Содержание триацилглицеринов повышается с возрастом в печени молоди с трех рыбоводных заводов (с 24,8 до 26,7 % от общего содержания липидов). Данный показатель характеризует жировое перерождение печени рыб (Сидоров, 1983).

Основные компоненты фосфолипидов мышечной ткани заводской молоди – фосфатидилхолин (до 13,4 % от общего количества липидов)
и фосфатидилэтаноламин (до 8,9 %). В мышечной ткани молоди наблюдается повышение содержания ФХ, что приводит к повышению вязкости липидного бислоя. Возможно, это связано со сниженной двигательной активностью молоди в искусственных бассейнах.

Молярное отношение ХС/ФЛ для мышечной ткани и печени в условиях одинакового температурного диапазона для воды всех заводов варьирует
в небольших пределах, это свидетельствует о близких показателях жидкостности мембран при сходной температуре (табл. 6, 7).

Таблица 6

Молярное отношение ХС/ФЛ для мышечной ткани заводской
молоди атлантического лосося

Завод Возраст
0+ 1+
ТРЗ 0,67 0,50
КЭЛЗ 0,52 0,38
УРЗ 0,50 0,35

Таблица 7

Молярное отношение ХС/ФЛ для печени заводской молоди атлантического лосося

Завод Возраст
0+ 1+
ТРЗ 0,60 0,90
КЭЛЗ 0,60 1,07
УРЗ 0,76 1,14

3.3. Сравнительный анализ липидного состава речной и завод-ской молоди

Отмечена прямая зависимость между возрастом, размерами и содержанием общих липидов в тканях молоди. В молодом организме интенсивность накопления и общее содержание липидов в органах незначительны, что связано с повышенным обменом веществ и затратой энергии на их рост, в то время как у более зрелых особей замедление роста создает благоприятные условия для депонирования липидов (Сидоров, 1983). По мере роста молоди атлантического лосося повышается доля липидов в мышцах и печени. Двухлетки атлантического лосося значительно жирнее, чем сеголетки из всех исследованных рек и рыбоводных заводов Кольского полуострова, а трехлетки жирнее двухлеток.

Фракционный состав липидов дикой и заводской молоди отличается друг от друга. Содержание фосфолипидов в тканях молоди из рек Печа, Пак, Западная Лица, Йоканьга, Поной превалирует над содержанием триацилглицеринов. Мы считаем, что такая закономерность связана с повышенной двигательной активностью молоди в этих реках. Основными компонентами фосфолипидов мышечной ткани речной и заводской молоди являются ФХ и ФЭА. У молоди из рек Западная Лица, Пак, Печа, Йоканьга и Поной наблюдается понижение ФХ/ФЭА и ХС/ФЛ в отличие от завод-ской молоди и молоди из рек Кола и Умба, что, вероятно, связано с процессами, обеспечивающими повышение функциональной активности мембранных структур и, соответственно, метаболизма.

В тканях молоди из рек Кола и Умба и с ТРЗ, КЭЛЗ и УРЗ доля триацилглицеринов превышает долю фосфолипидов. Это, возможно, вызвано уменьшением подвижности молоди на рыбоводных заводах и в реках со слабым потоком. Содержание триацилглицеринов повышается с возрастом в печени молоди с трех рыбоводных заводов и из рек Кола и Умба (с 22,4 до 27,5 % от общего содержания липидов), что, вероятно, свидетельствует о жировом перерождении печени рыб (Сидоров, 1983) (рис. 3–5).

 Содержание триацилглицеринов в мышечной ткани речной и заводской-3

Рис. 3. Содержание триацилглицеринов в мышечной ткани речной
и заводской молоди атлантического лосося, %

Рис. 4. Содержание триацилглицеринов в печени речной
и заводской молоди атлантического лосося, %

 Содержание фосфолипидов в мышечной ткани речной и заводской молоди-4

Рис. 5. Содержание фосфолипидов в мышечной ткани речной
и заводской молоди атлантического лосося, %

4. ЖИРНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ МОЛОДИ
АТЛАНТИЧЕСКОГО ЛОСОСЯ

4.1. Жирнокислотный состав речной молоди атлантического лосося Кольского полуострова

Для мышечной ткани сеголеток из рек Западная Лица, Печа, Пак, Кола, Йоканьга, Поной и Умба характерно высокое содержание полиеновых жирных кислот (ПНЖК) по сравнению с моноеновыми. ПНЖК обеспечивают необходимую жидкостность и проницаемость липидного бислоя (табл. 8). Мышечная ткань молоди из рек Западная Лица, Печа, Пак, Йоканьга и Поной характеризуется более высоким уровнем полиеновых кислот, в том числе -3, по сравнению с мышечной тканью молоди из рек Кола и Умба, что свидетельствует о повышенной жидкостности биомембран мышечных клеток и ускорении метаболизма для сеголеток из первых пяти рек по сравнению с объектами из последних двух рек.

Повышение количества полиеновых кислот многие авторы связывают с увеличением двигательной активности (Шульман, 1972; Крепс, 1981), это характерно для молоди, обитающей в реках с повышенным расходом воды и быстрым течением. На содержание полиеновых кислот в липидах рыб оказывают влияние такие факторы, как уровень естественной подвижности и температура обитания, причем воздействие первого бывает более сильным, чем второго (Крепс, 1981).

Таблица 8

Жирнокислотный состав мышечной ткани речной молоди Кольского полуострова,
% от общего содержания жирных кислот

Кислоты Сумма жирных кислот (в %) в мышечной ткани молоди рек
Западная Лица Пак Печа Кола Йоканьга Поной Умба
Насыщенные 24,2 26,4 25,3 29,8 24,6 23,9 31,5
Моноеновые 25,7 30,5 32,2 36,4 28,4 29,2 35,8
Полиеновые 50,1 43,1 42,5 33,8 47,0 46,9 32,7
-6 18,9 17,5 13,8 16,2 19,1 18,2 16,5
-3 31,2 25,6 28,7 17,6 27,9 28,7 16,2
-3 / -6 1,65 1,46 2,08 1,08 1,46 1,58 0,98

4.2. Жирнокислотный состав липидов заводской молоди атлантического лосося Кольского полуострова

Для мышечной ткани молоди с Кандалакшского экспериментального лососевого, Умбского рыбоводного и Тайбольского рыбоводного заводов характерно преобладание моноеновых жирных кислот по сравнению с полиненасыщенными жирными кислотами, что наблюдается у рыб с малоподвижным образом жизни в заводских условиях (Крепс, 1981) (табл. 9). Включение цепей моноеновых кислот в липидные бислои является нежелательным фактором, так как повышает вязкость биомембран и обусловливает пониженный обмен веществ в клетках.

Таблица 9

Жирнокислотный состав мышечной ткани заводской молоди
Кольского полуострова, % от общего содержания жирных кислот

Кислоты Сумма жирных кислот (в %) в мышечной ткани молоди
с ТРЗ с КЭЛЗ с УРЗ
Насыщенные 27,2 28,4 29,7
Моноеновые 39,5 38,1 36,4
Полиеновые 33,3 33,5 33,9
-6 16,8 17,4 17,1
-3 16,5 16,1 16,8
-3 / -6 0,98 0,93 0,98

4.3. Сравнительный анализ жирнокислотного состава речной
и заводской молоди

Более высокий уровень полиеновых кислот, в том числе сумма -3 (рис. 6), характерен для мышечной ткани молоди лосося из рек Западная Лица, Печа, Пак, Йоканьга и Поной, чем для мышечной ткани молоди из рек Кола и Умба, с ТРЗ, КЭЛЗ и УРЗ, что свидетельствует о повышенной жидкостности биомембран мышечных клеток для сеголеток из первых пяти рек по сравнению с объектами из двух последних рек и трех рыбоводных заводов.

Вполне вероятно, что значительное содержание полиеновых жирных кислот связано с высоким уровнем подвижности молоди, обитающей в реках с большой скоростью течения. Уменьшение доли полиеновых кислот характерно для рыб со сниженной двигательной активностью, из водоемов с небольшим расходом воды и большой плотностью посадки, например,
у заводской молоди. Адаптационное значение при этом, несомненно, играет высокая концентрация в мембранных липидах полиеновых жирных
кислот, обеспечивающих необходимую для достаточно интенсивного
обмена веществ жидкостность биомембран.

 Сравнительный анализ жирнокислотного состава речной и заводской-5

Рис. 6. Сравнительный анализ жирнокислотного состава речной
и заводской молоди атлантического лосося

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Спектр аминокислот у молоди из рек Печа, Пак, Западная Лица,
Йоканьга, Поной близок к эталонному белку, у молоди из рек Кола и Умба содержание трех аминокислот (валин, треонин, изолейцин) значительно ниже. Мышечная ткань молоди рек Кола и Умба отличается пониженным содержанием таких незаменимых для рыб аминокислот, как гистидин, изолейцин, валин и треонин. У молоди из остальных рек названных аминокислот значительно больше. Это связано, на наш взгляд, с малым
содержанием зоопланктона в реках Кола и Умба. Вероятно, сеголетки из двух этих рек были выпущены с рыбоводных заводов, так как их аминокислотный состав имеет существенное сходство с таковым заводской молоди.
В мышечной ткани сеголеток из всех рек превалируют низкомолекулярные белки (до 50,3 %), что объясняется ролью данных белков в усилении гликолиза и синтеза АТФ. У трехлеток из рек Западная Лица, Печа, Пак,
Йоканьга и Поной количество низкомолекулярных белков превышает долю высокомолекулярных (51,3 и 33,2 % соответственно), у молоди из рек Кола и Умба содержание высокомолекулярных белков выше количества низкомолекулярных (46,4 и 38,7 %). Это объясняется биологическими функциями низкомолекулярных белков в результате большего расхода воды в первых пяти реках.

По количественному содержанию аминокислот мышечные белки молоди с ТРЗ, КЭЛЗ и УРЗ практически не различаются, что по всей вероятности, свидетельствует о длительном кормлении молоди одним и тем же кормом. Содержание валина, треонина и изолейцина оказалось незначительным по сравнению с эталонным белком. У молоди с трех рыбоводных заводов наблюдается невысокое содержание низкомолекулярных белков, что объясняется уменьшением естественной подвижности в искусственных бассейнах.

В мышечной ткани и печени молоди из рек Западная Лица, Печа, Пак, Йоканьга и Поной содержание фосфолипидов (до 70,0 %) превалирует над массовой долей триацилглицеринов (до 44,7 %) по сравнению с молодью из рек Кола и Умба (до 63,6 и до 41,9 % соответственно), что, возможно, связано с повышением энергетического обмена у молоди из первых пяти рек. Триацилглицерины накапливаются в печени у молоди из рек Кола
и Умба (до 26,7 %), что, вероятно, свидетельствует о жировом перерождении печени (Сидоров, 1983). Более высокий уровень полиеновых кислот характерен для мышечной ткани молоди из рек Западная Лица, Печа, Пак, Йоканьга и Поной, чем для мышечной ткани молоди из рек Кола и Умба. Это приводит к повышению жидкостности биомембран мышечных клеток у сеголеток из первых пяти рек по сравнению с объектами из последних двух рек. Для молоди из рек Западная Лица, Печа, Пак, Йоканьга и Поной характерно уменьшение концентрации фосфатидилхолина, холестерина
и насыщенных жирных кислот, что свидетельствует о снижении вязкости липидного бислоя и повышении метаболизма.

Содержание триацилглицеринов (до 42,9 %) в мышечной ткани у заводских сеголеток превалирует над количеством фосфолипидов (до 18,5 %), что может быть вызвано замедлением энергообмена в связи с неактивным образом жизни в искусственных условиях и несбалансированным составом корма. Содержание триацилглицеринов в печени молоди с трех рыбоводных заводов повышается с возрастом (от 24,8 до 26,7 %), что может свидетельствовать о жировом перерождении печени (Сидоров, 1983). Для заводской молоди характерно высокое содержание моноеновых кислот по сравнению с полиеновыми, что может свидетельствовать о пониженном обмене веществ.

По исследуемым биохимическим показателям можно утверждать, что молодь из рек Кола и Умба была выпущена с рыбоводных заводов. Следует отметить, что с возрастом у получаемой в искусственных условиях молоди биохимический состав заметно ухудшается. При выпуске в реки ее выживаемость, вероятно, будет ниже, чем у дикой молоди.

Принимая во внимание результаты наших исследований, предлагается следующая корректировка условий содержания и кормления молоди атлантического лосося:

  • ввести в рацион питания корма с пониженным содержанием жира, обогащенные протеином со сбалансированным аминокислотным составом;
  • своевременно осуществлять контроль качества кормов по липидным показателям;
  • четко соблюдать биотехнику выращивания рыб.

ВЫВОДЫ

1. Белки мышечной ткани заводской молоди отличаются пониженным содержанием незаменимых для рыб аминокислот, а именно гистидина, изолейцина, валина и треонина по сравнению с мышечной тканью дикой молоди. Это свидетельствует о том, что при выращивании заводской молоди используются корма, несбалансированные по аминокислотному составу.

2. Спектр водорастворимых белков мускулатуры дикой молоди из рек Западная Лица, Печа, Пак, Йоканьга, Поной характеризуется более высоким содержанием низкомолекулярных фракций по сравнению с заводской молодью. Эти различия связаны с высокой двигательной активностью
дикой молоди, обитающей в условиях рек с быстрым течением. В технологии выращивания заводской молоди в искусственных бассейнах необходимо добиваться естественной подвижности рыб.

3. Дикая и заводская молодь семги различаются по количественным соотношениям липидных фракций в печени. Если у молоди из рек Печа, Пак, Западная Лица, Йоканьга, Поной в липидном спектре превалируют фосфолипиды, то у рыб искусственного выращивания доминирующей фракцией являются триацилглицерины. Эти отличия связаны с применением на рыбоводных заводах кормов, биохимический состав которых не отвечает естественным потребностям мальков семги, что может приводить к развитию разного рода патологий, в частности, жировому перерождению печени.

4. Жирнокислотный состав мышечной ткани дикой молоди характеризуется более высоким относительным содержанием полиеновых жирных кислот по сравнению с заводской, что связано с разными экологическими условиями обитания рыб (питание, скорость течения) и, соответственно, физиологическими особенностями (уровнем двигательной активности).

5. Установлены четкие различия между молодью атлантического лосося естественного и искусственного воспроизводства по количественному содержанию незаменимых для рыб аминокислот, низкомолекулярных белков, триацилглицеринов, фосфолипидов и полиненасыщенных жирных кислот. На основании полученных результатов можно утверждать, что основная масса молоди, выловленная в реках Кола и Умба, выпущена с рыбоводных заводов.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

Всего по теме диссертации опубликовано 45 работ, в списке приведены основные.

1. Похольченко, Л. А. Биохимические исследования состояния молоди лосося атлантического (Salmo salar) / Л. А. Похольченко // Материалы II Всерос. науч.-техн. конф. «Вузовская наука региону» / Вологод. гос. техн. у-нт. – Вологда, 2004. – С. 570–571.

2. Похольченко, Л. А. К вопросу о биохимической оценке состояния молоди лосося атлантического (Salmo salar) / Л. А. Похольченко, С. И. Овчинникова // Материалы Междунар. науч.-техн. конф. «Наука и образование – 2004» / Мурман. гос. техн. у-нт. – Мурманск, 2004. – С. 85–89.

3. Анохина, В. С. Биохимический состав атлантического лосося норвежского происхождения из морских садков в губе Печенга / В. С. Анохина, Л. А. Похольченко, Н. Р. Калинина // Материалы Междунар. науч.-техн. конф. «Наука и образование – 2004» / Мурман. гос. техн. у-нт. – Мурманск, 2004. – С. 99–101.

4. Похольченко, Л. А. Изменения биохимических свойств молоди
атлантического лосося при замораживании и хранении при низких температурах / Л. А. Похольченко // Материалы Междунар. науч.-техн. конф. «Наука и образование – 2005» / Мурман. гос. техн. у-нт. – Мурманск, 2005. – С. 148–150.

5. Похольченко, Л. А. Биохимические исследования атлантического лосося (Salmo salar) / Л. А. Похольченко // Материалы Междунар. науч.-техн. конф. «Наука и образование – 2006» / Мурман. гос. техн. у-нт. – Мурманск, 2006. – С. 642–643.

6. К вопросу об актуальности эколого-биохимических исследований промысловых рыб Северного бассейна, выращенных в условиях искусственного воспроизводства / С. И. Овчинникова, О. В. Михнюк, Т. А. Широкая, Л. А. Похольченко, Е. Б. Смирнова, О. В. Михнюк, Р. О. Игумнов // Материалы Междунар. науч. конф. «Инновации в науке и образовании – 2006» / Калинингр. гос. техн. у-нт. – Калининград, 2006. – С. 92–93.

7. К вопросу об актуальности эколого-биохимического мониторинга промысловых рыб Северного бассейна / С. И. Овчинникова, T. A. Широкая, О. Г. Кривенко, Л. А. Похольченко, Е. Б. Смирнова, О. В. Михнюк, Р. О. Игумнов // Материалы I Междунар. науч.-практ. конф. «Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов» / ВНИРО. – Москва, 2006. – С. 76–77.

8. Анохина, В. С. Экспериментальное изучение биохимического состава молоди атлантического лосося Кольского полуострова / В. С. Анохина, Л. А. Похольченко // Материалы Междунар. науч.-техн. конф. «Наука и образование – 2007» / Мурман. гос. техн. у-нт. – Мурманск, 2007. – С. 755–756.

9. Актуальность комплексного биохимического анализа экосистем Кольского Севера / С. И. Овчинникова, Т. А. Широкая, Л. А. Похольченко, О. Г. Кривенко, О. В. Михнюк, Е. Б. Смирнова, Е. В. Шашкова, Р. О. Игум-нов : [по материалам Междунар. науч. конф. «Мониторинг окружающей среды», Италия, Римини] // Современные наукоёмкие технологии. – 2008. – № 8. – С. 51–52.

10. Похольченко, Л. А. Липидный состав мышечной ткани и печени молоди атлантического лосося / Л. А. Похольченко // Материалы Междунар.
науч.-техн. конф. «Наука и образование – 2008» / Мурман. гос. техн. у-нт. – Мурманск, 2008. – С. 635–636.

11. Похольченко, Л. А. Липидный состав мышечной ткани и печени молоди атлантического лосося Кольского полуострова / Л. А. Похольченко, С. И. Овчинникова, В. С. Анохина / Рыб. хоз-во. – 2009. – № 4. – С. 94–95.

12. Похольченко, Л. А. Липидный состав тканей атлантического лосося Salmo salar L. Кольского полуострова / Л. А. Похольченко // Материалы XXVIII Междунар. конф. «Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоемов Европейского Севера» / Институт биологии КарНЦ РАН. – Петрозаводск, 2009. – С. 443–445.

13. Похольченко, Л. А. Аминокислотный состав мышечной ткани заводской молоди атлантического лосося Salmo salar L. Кольского полуострова / Л. А. Похольченко, С. И. Овчинникова, В. С. Анохина // Вопросы рыболовства. – 2010. – Т. 11, № 3 (43). – С. 226–230.

14. Особенности биохимического и гидрохимического мониторинга экосистем Северного бассейна / С. И. Овчинникова, Т. А. Широкая, О. В. Михнюк, Л. А. Похольченко, Л. И. Тимакова, Н. А. Панова // Рыб. хоз-во, 2010. – № 2. – С. 50–52.

15. Похольченко, Л. А. Белковый состав мышечной ткани речной
и заводской молоди атлантического лосося Кольского полуострова /
Л. А. Похольченко, С. И. Овчинникова, В. С. Анохина // Рыб. хоз-во. – 2010. – № 4. – С. 61–63.

16. Биохимические и гидрохимические исследования водных экосистем Северного бассейна : Монография / С. И. Овчинникова, Т. А. Широкая,
Л. А. Похольченко [и др.]. – Мурманск : Изд-во МГТУ, 2010. – 168 с. : ил.

Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции ОК 005-93,
соответствует коду 95 3000

Издательство МГТУ. 183010 Мурманск, Спортивная, 13.

Сдано в набор 19.01.2011. Подписано в печать 20.01.2011. Формат 60841/16.
Бум. типографская. Усл. печ. л. 1,28. Уч.-изд. л. 1,07. Заказ 362. Тираж 150 экз.



 



<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.