Изменение концентрации и активности макромолекул

Ферменты. Действие поллютантов на ферменты нарушает процесс нормального присоединения фермента к субстрату (С-Ф). Это может происходить тремя различными способами:

- к ферменту вместо субстрата присоединяется поллютант-ингибитор
с образованием комплекса Ф-И (отравление СО);

- поллютант ингибирует фермент, расщепляя его связь с субстратом;

- присоединяясь к субстрату вместе с ферментом, поллютант ингибирует его.

В итоге нарушаются различные процессы, например:

• ассимиляция углекислого газа в процессе фотосинтеза. SO₂ связывается с активным центром ключевого фермента фотосинтеза (рибулозоди-фосфаткарбоксилазы) вместо СО₂ и тормозит фиксацию СО₂ в цикле Кальвина. Газообмен СО₂ в принципе пригоден для биоиндикации;

• взаимодействие SO₂ с HS-группами белков, что ведет к разрушению
ферментов (показано для малатдегидрогеназы).

Синтез защитных веществ в клетке. В клетках растений под действием различных нарушений накапливаются определенные защитные вещества. Биоиндикация связана с определением концентрации этих веществ в растениях:

пролин - аминокислота, считающаяся индикатором стресса. Ее концентрация возрастала в листьях тиса вблизи дорог с интенсивным движением транспорта, в листьях каштана при засолении почвы;

аланин - аминокислота, накапливалась в клетках водоросли требоуксии, сосны и кукурузы при загрязнении;

пероксидаза и супероксиддисмутаза. При воздействии стрессоров
образуются токсичные перекиси, которые пероксидаза обезвреживает.
Например, SО₂ вызывает увеличение активности пероксидазы и появление изоферментов супероксиддисмутазы, что можно выявить с помощью гель-электрофореза;

пигменты. При загрязнении в клетках растений происходят следующие изменения пигментов:

- уменьшается содержание хлорофилла. Этапы его разрушения (феофитин, феофорбиды, распад пиррольного кольца);

- понижается отношение хлорофилл а / хлорофилл в. Отмечается, в
частности, у ели при хроническом задымлении SO₂;

- замедляется флуоресценция хлорофилла.

При биоиндикации все эти изменения фиксируют с помощью приборов: хроматографа, спектрофотометра и флуориметра;

аденозинтрифосфорная кислота. Содержание АТФ - универсального источника энергии в клетке - важный показатель ее жизнеспособности. Для его количественной оценки предложен показатель «энергетического заряда» (ЭЗ).

АДФ и АМФ - менее насыщенные энергией молекулы аденозиндифосфорной и аденозинмонофосфорной кислот. Показано, что с ростом концентрации SO₂ в воздухе ЭЗ клеток растений (сосна, водоросль требоуксия) снижается;

белки. При загрязнении в клетках уменьшается концентрация растворимых белков;

углеводы. В целях биоиндикации может быть использовано наблюдение о росте содержания глюкозы и фруктозы в листьях гороха при действии газодымных выбросов;

липиды. Газовые выбросы ведут к уменьшению содержания миристиновой, пальмитиновой и лауриновой кислот и к увеличению линолевой и линоленовой кислот в составе липидов.