Факультет

Студентам

Посетителям

Белки и их метаболизм у колорадского жука

Среди органических веществ, входящих в состав тела насекомых, белки занимают основное место. Количество общего азота в теле насекомых колеблется около 10% от сухого веса и 2—5% от сырого веса тела.

По данным авторов, содержание белков на единицу веса у разных видов насекомых на одной и той же стадии развития количественно менее отлично, чем внутри одного вида, на разных стадиях его развития. Абсолютное содержание азота, а следовательно и количество белков, увеличивается по мере прохождения постэмбрионального развития.

Как правило, животные только в условиях голодания используют в качестве источника энергии белки или аминокислоты. Из этого правила имеются исключения, и у отдельных видов в гемолимфе содержится большое количество свободных аминокислот, которые могут служить легко мобилизуемыми источниками энергии.

Рядом исследователей отмечалось, что у насекомых, зимующих на поздних стадиях постэмбрионального развития или на стадии имаго и вступающих в размножение рано весной, в клетках жирового тела летом или осенью предшествующего зимовке года откладываются многочисленные гранулы жиро-белкового характера, которые расходуются только после зимовки, весной, в период размножения.

То, что резервные белковые вещества у насекомых не расходуются или почти не расходуются в период зимнего покоя в качестве энергетического резерва и используются главным образом в период размножения, подтверждается определениями динамики общего азота в гомогенатах колорадского жука. Жуки первой генерации во время преддиапаузного питания в августе содержали 9,26—9,75% общего азота к сухому весу. При наступлении диапаузы и на протяжении всей зимовки, вплоть до весеннего пробуждения, количество общего азота в теле жуков было близким к 9,29—10,63%. С переходом к питанию и яйцекладке оно увеличилось у самок до 12,22, а у самцов — до 10,72% к весу сухих веществ.

Начиная от выхода молодых жуков из почвы 5.VIII и кончая 31.V следующего года, когда перезимовавшие жуки вышли из почвы, готовясь к питанию и размножению, т. е. на протяжении почти 10 месяцев имагинальной жизни, количество белкового азота в их гомогенатах оставалось, в общем, постоянным. Следовательно, у жука в период покоя белки не используются в качестве энергетического резерва. Количество белкового азота заметно повысилось во время яйцекладки, причем у самок более четко, по-видимому, за счет массы развивающихся яиц.

Количество остаточного азота при выходе молодых жуков из почвы было очень велико (4,11—3,90%), что связано с конечными продуктами обмена, накопившимися во время метаморфоза. В период преддиапаузного питания количество остаточного азота понизилось до 1,70—1,80%. а после освобождения кишечника и мальпигиевых сосудов с началом диапаузы оно достигало минимума (0,51—0,49%) по отношению к сухому весу. В течение первой половины зимы происходило увеличение остаточного азота, достигавшее к 8 февраля 1,45—1,62% к сухому весу. Это могло быть отнесено за счет накопления метаболитов в период покоя насекомых при невозможности выведения экскрементов.

С наступлением весеннего потепления в конце зимы, перед выходом жуков из почвы после зимовки, количество остаточного азота в их теле уменьшилось до 0,80%. С началом питания количество остаточного азота в гомогенате жуков увеличивалось, и в разгар яйцекладки оно достигало 2,7—2,2% к сухому весу.

По данным Венгорека, в теле недавно отродившихся жуков содержится от 11,60 до 15,89% белкового азота к сухому весу, т. е. значительно больше, чем это указывается Ушатинской. В преддиапаузный период, по данным Венгорека, содержание белкового азота уменьшилось до 6—10% к сухому весу и в конце преддиапаузной подготовки самцы содержали 6,1—7,3% белкового азота к сухому весу, самки, не откладывавшие яйца,— 6,6—8,9%, а самки, откладывавшие яйца,— 7,8—9,9% белкового азота.

Электрофоретический анализ белковых фракций у двух видов Leptinotarsa показал, что в гемолимфе жуков Leptinotarsa decemlineata имеется 17 белковых фракций, тогда как у Leptinotarsa juneata их только 16. Картина белков гемолимфы у личинок и имаго была сходной. Максимальное количество белка в гемолимфе обоих видов было у личинок 8-дневного возраста (4,16 г/100 мл гемолимфы у самок и 3,55 г/100 мл у самцов). Общее количество протеинов в гемолимфе колорадского жука увеличивается во время преддиапаузной подготовки приблизительно в 3 раза. Помимо высокой общей концентрации белков, темолимфа диапаузирующих жуков характеризуется тремя специфическими протеинами, отсутствующими у размножающихся. При изучении метаболизма свободных аминокислот в гемолимфе жука показано, что между физиологически активными и диапаузирующими жуками имеются существенные отличия. В гемолимфе активных жуков первой генерации, во фракции свободных аминокислот, обнаружено 25 аминосоединений, свойственных колорадскому жуку. В состоянии физиологического покоя у жуков происходят глубокие изменения, отражающиеся на метаболизме их свободных аминокислот. Главное из них заключается в исчезновении дикарбоновых кислот (глютаминовой и аспарагиновой), играющих важную роль в протеиновом обмене и, в частности, в процессах переаминирования. Корт и Крамер, изучая состав аминокислот и их превращения у жуков разного возраста и физиологического состояния, установили что, хотя свободный лейцин и фенилаланин и используются при синтезе протеинов, большая часть лейцина превращается в другие кислоторастворимые материалы, включая глютаминовую кислоту и пролин. Пролин, который является преобладающей свободной аминокислотой у имаго колорадского жука, показал относительно низкую скорость превращений. Скорость превращения лейцина коррелирует с изменениями физиологического состояния жука.

В период размножения в гемолимфе жука появляются специфические белки, одним из которых является желточный белок — вителлогенин. Этот белок тесно связан с оогенезом и составляет в период размножения около 70% желточных протеинов. До 15% белков в желтке приходится на хромопротеины. Вителлогенин и хромопротеины избирательно адсорбируются из гемолимфы и аккумулируются в ооцитах. Фолликулярные клетки, по-видимому, не имеют большого значения в синтезе белков желтка, так как до 75% растворимых желточных белков идентично вителлогенному белку гемолимфы.

Биосинтез белков тесно связан с обменом нуклеиновых кислот. Для жука имеющиеся данные касаются только биосинтеза рибонуклеиновой кислоты и белков в период эмбрионального развития этого насекомого. Для постэмбрионального развития такие данные отсутствуют.

Жировое тело насекомых содержит белковые резервы, количество которых увеличивается в период питания и уменьшается при голодании. Эти резервы белка у личинок используются как пластический материал для постройки тканей организма. У имаго они потребляются главным образом как репродуктивный материал. Поэтому количество белка в жировом теле существенно меняется в зависимости от стадии и физиологического состояния организма. По определениям Дудаша, в жировом теле жука в разные периоды постэмбрионального развития количество белка и нуклеиновых кислот неодинаково. У питающихся личинок IV (последнего) возраста количество белка достигает 321,6 (±15,6) мг/г к сырому весу. Оно возрастает до 340 (±14,8) мг/г у предкуколок. В жировом теле куколок содержание белка понижается до 230,5 (±7,8) мг/г, а у молодых, только что окрылившихся жуков оно падает до 184,2 (±4,1) — у самок и 193,6 (±5,1) мг/г — у самцов. С началом питания жуков, одновременно со значительным увеличением объема жирового тела, количество белка в нем возрастает: у самок до 257,4 (±7,3), а у самцов — до 218,2 (±4,7) мг/г к сырому весу.

Во время зимней диапаузы, которая продолжается 2,5—3 осенне-зимних месяца и заканчивается в половине ноября, количество белка в жировом теле жуков постепенно повышается. У самцов, это повышение протекает более равномерно, чем у самок, что возможно связано с функциональным состоянием гонад. Процесс увеличения количества белка в жировом теле продолжается и во время олигопаузы жуков и в их весенний восстановительный период. Содержание белка в жировом теле при пробуждении жуков весной выше, чем оно было осенью, приблизительно на 30—35%.

По данным того же автора, количество нуклеиновых кислот в жировом теле колорадского жука, на разных стадиях индивидуального развития претерпевает значительные изменения. Количество как рибонуклеиновой, так и дезоксирибонуклеиновой кислоты у личинок последнего (IV) возраста, предкуколок и куколок удерживается более или менее постоянным, тогда как у молодых, еще не питавшихся жуков их количество в жировом теле удваивается. Оно сохраняется на высоком, хотя и несколько пониженном, уровне у жуков с началом их питания. Начиная с 15-го дня преддиапаузного питания, с наступлением зимней диапаузы, происходит резкое падение содержания в жировом теле жуков РНК и ДНК. С 5 по 210-й день нахождения зимующих жуков в почве количество РНК в гомогенате их жирового тела колеблется между 16,1—34,9 мг% Р от сырого веса у самок и между 18,2—31,2 мг% Р — У самцов.

Содержание ДНК на тех же этапах зимовки находится в пределах 7,22—13,03 мг% Р у самок и 8,29—11,25 мг% Р у самцов. Следовательно, при зарывании жуков в почву с наступлением диапаузы в жировом теле жука количество ДНК сохраняется примерно на том же уровне, как и у питающихся, тогда как РНК во время зимнего покоя уменьшается почти вдвое.

С ноября по март, во время олигопаузы, при еще низком общем уровне метаболизма, в жировом теле жуков количество нуклеиновых кислот практически не меняется (РНК 15—30, а ДНК 10—15 мг%). В весенний восстановительный период, в начале марта, содержание нуклеиновых кислот у жуков находится еще на низком уровне. Во время весеннего выхода перезимовавших жуков на поверхность почвы отмечается некоторое увеличение содержания в жировом теле белков и нуклеиновых кислот, количество которых продолжает увеличиваться в течение последующего питания. С началом питания и размножения жуков количество РНК в среднем возрастает до 46, а ДНК — до 14 мг% Р.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: