БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2005, том 31, № 3, с. 221-224
УДК 597:591.132:577.15.016 ФИЗИОЛОГИЯ РЫБ
ХАРАКТЕРИСТИКА ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ КИШЕЧНИКА БЕЛОКОРОГО ПАЛТУСА HIPPOGLOSSUS STENOLEPIS SCHMIDT, 1904 И ЗВЕЗДЧАТОЙ КАМБАЛЫ PLATICHTHYS STELLATUS
(PALLAS, 1788)
© 2005 г. С. Г. Коростелев1, А. Н. Неваленный2, О. Е. Левченко2
1 Камчатский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, Петропавловск-Камчатский 683000;
2Астраханский государственный технический университет, Астрахань 414025 e-mail: korostelev@kamniro.ru
Статья принята к печати 27.11.2004 г.
Исследовали уровень активности и температурные характеристики гидролаз (мальтаза, а-амилаза, суммарная протеиназа, щелочная фосфатаза) в кишечнике камбаловых рыб, обитающих в дальневосточных морях. Показаны различия в характере температурной зависимости разных ферментов и видовые особенности отдельных гидролаз. Результаты изучения свойств пищеварительных ферментов свидетельствуют об эффективности гидролиза в кишечниках камбаловых рыб при низких температурах. Полученные данные демонстрируют значительную адаптированность пищеварительного процесса у камбаловых видов рыб к условиям функционирования, что обеспечивает оптимальную жизнедеятельность при низких температурах дальневосточных морей.
Ключевые слова: камбаловые, пищеварительные ферменты, температура, уровень активности фермента, температурный оптимум, энергия активации, температурная адаптация, дальневосточные моря.
Characterization of digestive enzymes in intestine of the Pacific halibut Hippoglossus stenolepis Schmidt, 1904 and the starry flounder Platichthys stellatus (Pallas, 1788). S. G. Korostelev1, A. N. Nevalenny2, О. E. Levchen-ko2 ^Kamchatka Research Institute for Fisheries and Oceanography, Petropavlovsk-Kamchatski 683000; 2Astrakhan State Technical University, Astrakhan 414025)
Activity and temperature characteristics of hydrolases (maltase, а-amylase, total proteinase, alkaline phosphatase) in the intestine of Far Eastern flatfishes were studied. The character of temperature dependence differed among the investigated enzymes. Activity of individual hydrolases in the two fish species varied. The results of this study suggest that flatfish intestine hydrolases are efficient at low temperatures and that the digestive process in flatfishes is well adapted to these conditions, thus ensuring optimal functioning at low temperatures in the Far Eastern seas. (Biologiya Morya, Vladivostok, 2005, vol. 31, no. 3, pp. 221-224).
Key words: flatfishes, digestive enzymes, temperature, enzyme activity, temperature optimum, activation energy, adaptation, Far Eastern seas.
В настоящее время достаточно подробно изучены особенности мембранного пищеварения у пресноводных видов рыб (Кузьмина, 1978, 1986, 1990; Пономарев, 1991,1995; Уго-лев, Кузьмина, 1993; Абдурахманов и др., 2003, и мн. др.). Сведений о кишечных пищеварительных ферментах у морских видов рыб значительно меньше (Кандюк, 1966, 1967; Гельман, 1976; Chiu, Benitez, 1981; Кузьмина, 1992), при этом практически отсутствуют работы, исследующие в этом аспекте рыб, обитающих в дальневосточных морях.
По литературным данным известно, что уже у желточных личинок представителя камбаловых рыб атлантического палтуса Hippoglossus hippoglossus (Linnaeus, 1758) выявляется активность трипсина, амилазы, липазы и щелочной фосфата-зы, увеличивающаяся с возрастом личинок (Gawlicka et al., 2000). Близкие результаты получены и при исследовании личинок сенегальской солеи Solea senegalensis Kaup, 1858, при этом показано, что через месяц после вылупления личинки способны к полноценному пищеварению, а в отделах пищеварительного тракта появляется и усиливается активность кислой и щелочной фосфатазы, липазы и аминопептидазы (Ribeiro et al., 1999a, b).
Исследование взрослых особей камбалы-глоссы Platichthys flesus luscus (Pallas, 1811), обитающей в Черном море (Кузьмина, 1992), продемонстрировало высокие показатели
общей амилолитической активности [2.95 ± 0.35 мкмоль/(мин г)] и невысокие общей протеолитической и сахаразной активности [0.48 ± 0.13 и 0.44 ± 0.08 мкмоль/(мин г) соответственно] в слизистой кишечника.
Цель нашего исследования - изучение уровня активности и температурной зависимости функционирования пищеварительного ферментов, гидролизующих основные пищевые субстраты в кишечнике белокорого палтуса и звездчатой камбалы, обитающих в дальневосточных морях.
Материал и методика. Работа выполнена в 2002-2003 гг. в экспедиционных и лабораторных условиях на базе Камчатского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии и Астраханского государственного технического университета. Исследовано по 10 экз. белокоро-го палтуса длиной 41-51 см, массой 0.9-1.66 кг, выловленного донным тралом в октябре 2002 г. в Олюторском заливе на глубине 64 м, и звездчатой камбалы длиной 26-33 см, массой 100-500 г, выловленной закидным неводом в Авачинской губе в июле 2003 г. на глубине 2-4 м.
Выловленных рыб сразу после отлова обездвиживали, проводили морфометрический анализ, извлекали кишечники (без пилорических придатков) и промывали их охлажденным раствором Рингера для холоднокровных животных (рН 7.3), по 20 мл на каждый кишечник, с целью удаления содержимо-
го и полостных ферментов. Затем на предварительно охлажденном стекле кишечники очищали от жира, измеряли, взвешивали и замораживали в термосе при температуре от -18 до -20°С, где хранили до опытов. После разморозки слизистую оболочку кишечника снимали при помощи специального скребка, взвешивали на торсионных весах (ВТ-500) и гомогенизировали в охлажденном до 0-3°С растворе Рингера в соотношении 1 : 9 с помощью гомогенизатора РТ-1 с тефлоно-вым поршнем. Таким образом получали исходный гомогенат, который затем разводили раствором Рингера, чтобы определить ферментативную активность в линейной зоне.
Исследование влияния температуры инкубации на скорость ферментативных реакций проводили в диапазоне температуры 0-60°С с интервалом 5-10°С в течение коротких промежутков времени (10-20 мин) при постоянном перемешивании.
Активность мальтазы (К.Ф. 3.2.1.20) определяли при помощи глюкозооксидазного метода (ВаЫту181:, 1964), а-амилазы (К.Ф. 3.2.1.1) - по убыли крахмала модифицированным методом Смита и Роя (Уголев, 1969), суммарную про-теиназную активность (рН 7.4) - модифицированным методом Ансона (Алейникова, Рубцова, 1988), активность щелочной фосфатазы (К.Ф. 3.1.3.1) - с использованием 0.6 мМ раствора п-нитрофенилфосфата № в качестве субстрата.
Активность фермента выражали в количестве продуктов гидролиза, образующихся за 1 мин инкубации в расчете на 1 г влажной массы ткани - мг или мкмоль/(мин г). Энергию активации рассчитывали графическим методом Аррениу-са. Полученные результаты обрабатывали статистически (Закс, 1976), достоверность различий определяли с помощью критерия Стьюдента.
Уровень активности ферментов. При исследовании пресноводных и обитающих в южных морях видов рыб убедительно показано, что у хищников выше уровень активности протеаз, у бентофагов - карбогидраз (Уголев, Кузьмина, 1993).
По нашим данным, уровень активности одноименных ферментов, за исключением а-амилазы, в слизистой кишечника белокорого палтуса и звездчатой камбалы при температуре инкубации 20°С достоверно различается (р < 0.05) (см. таблицу). При этом уровень активности мальтазы, щелочной фосфатазы и суммарной протеиназы в слизистой кишечника белокорого палтуса соответственно в 1.5, 2 и 5.5 раза выше, чем в слизистой кишечника звездчатой камбалы. Известно, что звездчатая камбала относится к бентофагам, использующим в пищу преимущественно полихет, амфипод и моллюсков (То-кранов, Максименков, 1993), а белокорый палтус - типичный хищник, основу пищи которого составляют рыба и десятиногие ракообразные (Четвергов, Таганова, 2000). Анализируя результаты наших исследований, можно сделать вывод о том, что среди морских видов рыб дальневосточных морей хищники характеризуются более высокой активностью протеаз.
Влияние температуры на ферментативную активность. В настоящее время температурные адаптации мем-бранно-связанных пищеварительных ферментов у холоднокровных животных, в отличие от теплокровных, исследованы
достаточно подробно (Егорова и др., 1974; Asgearsson et al., 1995). При этом показано, что температурные оптимумы одноименных ферментов могут различаться на десятки градусов. Подобные результаты получены и при изучении гидролаз рыб, обитающих в среде с различными температурами (Гельман, 1976; Уголев и др., 1976, 1981). Убедительно продемонстрировано, что свойства одноименных ферментов коррелируют с экологическими особенностями исследованных рыб (Уголев, Кузьмина, 1993; Пономарев, 1995, 1997). Однако в перечисленных работах, как правило, сравнивались пресноводные рыбы и рыбы, обитающие в южных морях. Поэтому мы сопоставили температурные характеристики одноименных гидролаз кишечника звездчатой камбалы и белокорого палтуса, обитающих в дальневосточных морях (см. рисунок).
Активность мальтазы при увеличении температуры инкубации повышается у звездчатой камбалы с 1.85 ± 0.08 до 2.73 ± 0.12 мкмоль/(мин г), а у белокорого палтуса с 2.26 ± 0.04 до 3.95 ± 0.07 мкмоль/(мин г). Температурный оптимум фермента кишечника звездчатой камбалы соответствует 50°С, белокорого палтуса - 40°С (см. рисунок, А). Можно видеть, что мальтаза кишечника белокорого палтуса характеризуется более значительным снижением уровня активности в зоне постмаксимальных температур инкубации, чем аналогичный фермент звездчатой камбалы. Важно также отметить, что в зоне физиологических температур инкубации (0-10°С) относительная активность мальтазы кишечника звездчатой камбалы несколько выше, чем белокорого палтуса.
Температурные оптимумы а-амилазы кишечника звездчатой камбалы и белокорого палтуса совпадают и соответствуют 30°С (см. рисунок, Б). Однако для а-амилазы кишечника белокорого палтуса установлены более узкая зона оптимальных значений температуры и большее снижение уровня активности при постмаксимальных температурах инкубации, что, как было показано вы
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.