ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы БИОЭЛЕКТРОГЕНЕЗ КЛЕТОК ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ В ПОКОЕ из "Биоэлектрогенез у высших растений" Биоэлектрическая активность клеток высших растений в покое может быть измерена,как и у животных объектов, различными методами. Это прежде всего внутриклеточное или внеклеточное отведение биоэлектрической активности и метод флуоресцш1тных зондов. Учитывая то обстоятельство, что общие принципы указанных методов достаточно подробно изложены в различного рода пособиях, в настоящей главе мы считаем целесообразным обратить основное внимание лишь на те особенности, которые имеет измерение потенциала покоя клеток у высших растений. [c.6] Внутриклеточное измерение. Измерение Е клеток высших растений посредством микроэлектродной техники, несмотря на большой прогресс, достигнутый в ее совершенствовании, до сих пор представляет собой весьма непростую задачу. Дело в том, что клетки высших растений наряду с жесткой клеточной стенкой и высоким ту-ргорным давлением, характерным и для клеток, например харовых водорослей, имеют, в отличие от последних, очень небольшие размеры. В этой связи удачное введение микроэлектрода в клетку высшего растения, позволяющее осуществить достаточно длительный эксперимент (в течение часа и более), требует от исследователя значительного навыка работы с такими клетками. [c.6] Введение микроэлектродов осуществляют с помощью микроманипулятора под углом 30 — 60 к плоскости объекта (речь идет чаще всего о поверхности среза) и при визуальном контроле через микроскоп с большим увеличением (х 200 и более). Горизонтальное и вертикальное введение микроэлектродов, осуществляемое обычно вслепую, используется гораздо реже. Число повторных введений одного и того же микроэлектрода, учитывая большую вероятность притупления или слома его кончика о жесткую клеточную стенку, должно быть минимальным. [c.6] Для предотвращения попадания содержимого обладающих тургором клеток в канал введенного микроэлектрода последний заполняют гелем. С этой целью электролит (например, 3 М КС1). предназначенный для заполнения электрода, может быть приготовлен на 2Х-ном агаре [514]. [c.7] Регистрацию измеряемых Е клеток высших растений осуществляют обычно на ленте самопишущего потенциометра через посредство усилителя. При этом для получения точности измерения выше IX входное сопротивление усилителя должно превышать сопротивление микроэлектрода более чем в 100 раз [146]. [c.7] Типичным примером внеклеточно регистрируемой разности потенциалов может служить так называемый биоэлектрический тканевой потенциал 1201], возникающий между апикальным и базальным концами отрезка стебля высшего растения при воздействии на один из них (обычно апикальный) каким-либо фактором. При этом показательно, что исходно разность потенциалов между концами такого отрезка отсутствует или не превышает 10 мВ. [c.8] Внеклеточное отведение разности потенциалов в покое может осуществляться как от одного высшего растения, так и одновременно от целой группы растений (при одном канале измерения) [269]. В последнем случае регистратор запишет усредненпое значение разности потенциалов всей использованной совокупности растений, что весьма существенно для получения статистически значимого результата, особенно при экспресс-анализе. [c.8] Для внеклеточного отведения применяют чаще всего неполяри-зующиеся макроэлектроды (каломельные и хлорсеребряные). Могут использоваться, в частности, вспомогательные электроды, предназначенные для рН-метрических измерений. На такие электроды, заполненные насыщенным раствором КС1, надевают переходные насадки со смоченными слабым ионным раствором (водопроводная вода, 0.1Х-НЫЙ КС1, искусственная прудовая вода и т.д.) фитильками из ваты, марли, шерсти или асбеста. Они служат для обеспечения мягкого контакта с поверхностью растения, смачивания зоны контакта и предотвращения неблагоприятного воздействия на клетки растения вытекающего из электродов электролита. [c.8] Таким образом, выбор флуоресцентных зондов для измерения трансмембранной разности потенциалов должен осуществляться с учетом как специфики самих эондов, так и особенностей исследуемого объекта. [c.9] Роль наружной структуры, граничащей с внешней средой, выполняет у растительной клетки целлюлозная клеточная стенка с аморфным матриксом из полимерных молекул пектина, несущая отрицательный поверхностный заряд около 0.01 экв/м [44,112]. Наличие этого заряда придает клеточной стенке отчетливо выраженные ка-тионобменные свойства с преимущественной избирательностью к связыванию Сд [44,277]. который играет важную роль в регуляции проницаемости клеточной стенки по отношению к К и [44]. [c.10] Попытки осуществить возможно более точную оценку величины потенциала плазмалеммы у растительных объектов в литературе предпринимались неоднократно. В частности, на крупных клетках харовых водорослей его величина, по данным Л.Н. Воробьева и соавторов [42,46], может быть измерена как скачок потенциала на границе клеточной стенки и цитоплазмы при постепенном введении микроэлектрода внутрь клетки. Потенциал плазмалеммы, измеренный таким способом, составляет —80 + —100 мВ, что заметно превышает величину потенциала клеточной стенки у этих же объектов. [c.11] У высших растений подобные измерения потенциала плазмалеммы ввиду очень малых размеров клеток и соответственно чрезвычайно тонкого слоя цитоплазмы между плазмалеммой и тонопластом (ва-куолярной мембраной), крайне затруднены. Вследствие этого, чтобы избежать попадания кончика введенного в клетку микроэлектрода в вакуоль и исключить тем самым возможность погрешностей при измерении потенциала плазмалеммы, исследователи прибегают к различного рода методическим ухищрениям. Например, подвергают объект центрифугированию и проводят измерения потенциала плазмалеммы в той части клеток, где скопилась цитоплазма [404]. Информацию о величине потенциала плазмалеммы получают также в ходе электрофизиологических исследований на невакуолизированных (по тем или иным причинам) растительных клетках, например молодых корневых волосках [36,112]. [c.11] Величина потенциала плазмалеммы у высших растений, по результатам исследований, оказывается весьма значительной (около —100 мВ и более) и, по существу, часто совпадает с величинами клеток в целом [36,112,346,379,404]. Следует, однако, учитывать, что плазмалемма при этом рассматривается авторами обычно как так называемая толстая мембрана [44]. т.е. в единстве с клеточной стенкой. [c.11] В последнее время получили широкое распространение измерения потенциала плазмалеммы на протопластах растительных клеток [322. 542,554]. Однако, поскольку транспортные и электрические свойства протопластов, судя по всему, существенно отличаются от таковых у интактных клеток, потенциалы плазмалеммы, измеренные на протопластах, характеризуются большой вариабельностью значений и не отражают существа дела. [c.11] Что касается потенциала митохондрий у высших растений, то известны его оценки, сделанные с помощью спектрофотометрического метода [524]. Величина потенциала этой органеллы по таким оценкам весьма значительна и составляет 120 + 140 мВ. [c.12] Среди прочих клеточных структур, реально претендующих на обладание биоэлектрическими свойствами, может быть упомянута мембрана ядра. В частности, известны даже попытки судить по биоэлектрическим свойствам клеточного ядра о неспецифической устойчивости растений [271]. В то же время информация о трансмембранном потенциале ядра в подобных работах отсутствует. [c.12] Из уравнения 2 следует, что в условиях, когда электрод не проникает в вакуоль, а локализован в цитоплазме, первый член уравнения, соответствующий вкладу потенциала тонопласта, становится равным нулю, й Е полностью определяются потенциалом на плазмалемме. [c.14] При этом вклад потенциала плазмалеммы оказывается тем больше, чем больше сопротивление шунта утечки, т.е. чем меньше повреждение мембраны электродом. На наш взгляд, есть все основания полагать, что подобная ситуация, когда кончик микрозлектрода не проникает в вакуоль клетки высшего растения, встречается на практике достаточно часто вследствие значительной эластичности тонопласта [123]. [c.14] n клетки высшего растения, измеренный микроэлектродом. [c.15] Вернуться к основной статье