Many of the key evolutionary adaptations for life in the Antarctic Ocean involve refinements of physiological and biochemical processes. Especially prominent are mechanisms that prevent freezing and allow cells, tissues and organs to carry on their metabolic activity at subzero water temperatures. In the present research work a study has been carried out on the respiration activity, assayed at 0ºC, 5ºC and 10ºC of pectoral fin epaxial muscle and encephalon isolated mitochondria from the Antarctic fish Trematomus bernacchii, Trematomus newnesi, Lepidonotothen nudifrons, and Pagothenia hansoni using sodium succinate as substrate. For the interval between 0ºC and 5ºC respiration rate of encephalon mitochondria from Pagothenia hansoni increased 1.85 times, and for the interval between between 0ºC and 10ºC, 1.94 times. Or the fin pectoral epaxial muscle sarcsomes, there was na increasing of 1.3 times of the respiration rate between 0ºC and 10ºC. Respiration rates of isolated mitochondria from encephalon and fin pectoral epaxial muscle were also assayed with Trematomus bernacchii, at 0ºC, Lepidonotothen nudifrons, at 0ºC to 10ºC and with Trematomus newnesi, at 0ºC, 5ºC and 10ºC. The mitochondria respiratory activity was expressed in m(Mol O2 . L-1. s-1/mg of protein and respiratory control was measured between state 3 and 2 of respiration.
IntroduçãoO oxigênio é um dos elementos químicos mais abundante na face da terra, ocupando cerca de 20% da atmosfera. Descoberto há cerca de 200 anos atrás, constitui a substância mágica que tem fascinado o homem por todos os tempos, sem a qual a vida na terra seria impossível. A importância do oxigênio para a vida despertou no homem o interesse em desenvolver métodos capazes de quantificá-lo. Historicamente, as primeiras medidas relacionadas à quantificação do oxigênio em tecidos e órgãos de animais procuraram determinar o seu consumo, por unidade de peso e tempo, em diferentes condições fisiológicas.O estudo do comportamento bioquímico e fisiológico de organismos antárticos compõe aspectos muito significativos, por estar vinculado principalmente aos mecanismos biológicos de adaptação a temperaturas extremas. Nesse particular, os peixes antárticos, vivendo a temperaturas abaixo de 0 C, fornecem material biológico de extremo interesse para estudos dessa natureza.Com base nessas considerações, propôs-se a criação de metodologia própria para o estudo de diferentes aspectos do comportamento biológico desses animais. Nesse particular, foram projetados e desenvolvidos métodos especiais destinados, principalmente, ao estudo dos processos respiratórios, bem como para analisar os mecanismos oxidativos da respiração em mitocôndria isolada de órgãos e tecidos desses animais.O trabalho de VOSS et al. (1963), em que descrevem um novo modelo de eletrodo de oxigênio, destinado ao estudo da respiração celular e mitocondrial, foi a referência básica para o início dos nossos trabalhos. Materiais e MétodosBuscando reproduzir a metodologia descrita por VOSS et al. (1963), projetamos um sistema com algumas modificações fundamentais, descritas por LUCCHIARI (1978), LUCCHIARI e HOSHINO (1980), MALUCELLI et al. (1995a e 1985b) e SUGIZAKI et al. (1997, onde a câmara de reação foi construída em acrílico, com tampa removível e parafusada ao corpo da câmara (Fig. 1 O eletrodo polarográfico, construído segundo MICKEL et al. (1983), é introduzido na câmara através de um orifício na parte central da tampa, e foi montado numa única peça, incluindo no seu interior um sensor de temperatura (Fig. 2).O circuito eletrônico (Fig. 3) para a medida da corrente polarográfica foi o mesmo utilizado por LUCCHIARI et al. (1984). O ganho do amplificador foi ajustado para 10 em P3 e o zero em P4 com a entrada do amplificador em aberto. A saída do A723 fornece uma tensão estabilizada de 2V e o potenciômetro P1 permite o ajuste da tensão de polarização ao valor desejado.O circuito eletrônico (Fig.4) do termômetro digital foi o mesmo usado por MALUCELLI et al. (1995a), MALUCELLI et al. (1995b) e SUGIZAKI et al. (1997. O circuito integrado LM334 fornece uma corrente constante que passa pelo diodo 1N914, escolhido como sensor de temperatura pela sua resposta linear da diferença de potencial em função da temperatura, na faixa de 0 a 40 C.O consumo de oxigênio e a temperatura no interior da câmara de reação são registrados num registrador potenciométrico de dois...
A research was carried out on the effect of temperature on the respiration and oxidative phosphorylation rates from the Antarctic fish Trematomus newnesi pectoral epaxial muscle and the encephalon isolated mitochondria, assayed in the presence of α-ketoglutarate (α-KG), succinate (SUCC) or glutamate (GLU) as respiration substrates.The following values were found:with encephalon isolated mitochondria: in the presence of α-KG, it has been found an increase in the respiration rate of 1.75 times in the interval 0ºC and 5ºC; with glutamate and succinate of 1,71 and of 1,50 times between 0ºC and10ºC, respectively. For the pectoral fin epaxial muscle mitochondria there was a clear inhibition of 57,4% between 0ºC and 10ºC in the presence of SUCC 91,8% in the presence of α-KG and 31,8% in the presence of GLU, improving, however, in a rate of 23% (SUCC), and 26% (GLU) between 0ºC and 5ºC, and reducing 52% in the presence of α-KG. From this results it is possible to establish some parameters in regard to the effect of temperature on the biochemical and physiological behavior of the mitochondria isolated from organs and tissues of Antarctic fish This research shall continue on this important process which is in the root of Antarctic fish biological mechanisms of adaptation to extreme temperatures analyzed at molecular level. From the partial results showed in this series of experiments, some values on the respiratory control (RC) were also found, measured as a rate between the state 3 of respiration, i.e, in the presence of ADP, and in state 2, of respirationr with substrate, in regard to the temperature in which the experiments were carried out. To complete these important researche, assays of respiratory control in the mitochondria preparation of organs and tissues of Antarctic and tropical fish are being carried on, in order to determine coupling or uncoupling states of the mitochondrial preparations between respiration and oxidative phosphorylation.
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