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南方鲇肝、肾线粒体代谢与其静止代谢相关关系的研究

闫玉莲  
【摘要】: 本研究检验了温度对南方鲇(Silurus meridionalis Chen)的静止代谢率及其肝、肾线粒体代谢率的影响,并探讨了组织线粒体代谢与静止代谢的相关关系。 于2007年2月,采用同批人工繁殖的南方鲇幼鱼作为实验材料,将40尾实验鱼分为5个不同的温度处理组,用流水式呼吸仪测定每尾实验鱼的静止代谢率(Ms:mgO_2/h/kg),随即处死实验鱼,提取其肝脏、肾脏线粒体,采用氧电极在与其静止代谢测定相同的温度条件下测定其线粒体的代谢耗氧率。 研究得到的主要实验结果如下: (1)为了检验该种鱼的肝线粒体对代谢底物的偏好性,在27.5℃条件下分别以琥珀酸和丙酮酸+苹果酸为底物测定了南方鲇肝脏离体线粒体的耗氧率,结果分别为21.56±1.70和13.96±0.86 n mol O_2/min/mg,统计检验表明,该种鱼肝脏离体线粒体对琥珀酸的氧化代谢能力显著高于丙酮酸+苹果酸(p<0.05)。 (2)在12.5、17.5、22.5、27.5和32.5℃条件下,以琥珀酸为代谢底物分别测定了肝、肾组织线粒体耗代谢率。结果表明,肝组织单位线粒体蛋白重量的线粒体耗氧率(Mp)分别为12.24、11.76、16.28、21.56和31.43 n mol O_2/min/mg,肾组织的Mp为11.68、17.84、23.33、39.16和39.61 n mol O_2/min/mg。肝、肾线粒体的Mp值除12.5℃时差异不显著外,其余温度条件下肾均显著高于肝。 (3)在12.5、17.5、22.5、27.5和32.5℃条件下,静止代谢率的值分别为26.64、49.03、73.64、102.40和156.72 mg O_2/h/kg,经过计算发现:在各实验温度条件下,肝器官线粒体代谢总耗氧率占实验鱼个体的静止代谢总耗氧率的比例分别为7.14、3.19、2.93、1.72和2.00%,肾器官线粒体代谢总耗氧率占鱼体静止代谢总耗氧率的比例分别为4.51、2.75、2.19、1.91和1.16%。在12.5℃下,肝、肾器官的该比例显著高于其它较高温度梯度(p<0.05)。 (4)在实验温度范围内,鱼体的Ms、肝脏Mp和肾脏Mp均随温度的升高而增加,三者分别与温度(T:℃)之间呈显著的双对数直线相关,回归方程的斜率(温度指数b)分别为1.880、1.163和1.369,协方差分析表明三者的b值之间均差异显著(p<0.05),即鱼体静止代谢率随温度变化的趋势与肝、肾线粒体代谢率随温度变化的趋势不一致。 本文提出的主要结论如下: (1)以琥珀酸作为测定肝脏线粒体代谢率的底物对于鱼类具有普遍的适宜性,为鱼类线粒体生物能量学研究实验方法的完善提供了基础资料。 (2)南方鲇肾脏线粒体代谢率高于肝脏,且对温度的反应也比肝脏敏感:肾脏线粒体活性的最适温度范围是27.5~32.5℃,而肝脏线粒体活性的最适温度则高于32.5℃,这两种组织线粒体代谢率随温度的变化趋势也有显著差异,验证了该种鱼的线粒体代谢耗氧率及其最适温度均存在组织差异。 (3)肝、肾组织线粒体代谢耗氧率占鱼体静止代谢率的相对比例均随温度的降低而升高;在低温下,南方鲇的肝脏和肾脏能保持较高的代谢水平并非因线粒体的体积密度增加所致,而是其线粒体代谢能力增强。本研究观测了同一实验对象的个体及其组织线粒体两个水平的代谢率并进行了比较,为探讨外温动物适应低温环境的抗逆调节机制提供了线粒体水平的实验证据。


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