Основы общей и сельско-хозяйственной радиобилогии - Гудков И.Н.
ISBN 5-7987-0005-4
Скачать (прямая ссылка):
Для получения более наглядной картины распределения меченого элемента по растению или в отдельном органе (например, листе) используют метод авторадиографии, о котором будет сказано далее.
Но наиболее точную количественную картину транспорта и распределения в растении меченого элемента
можно получить с помощью радиометрического анализа отдельных частей и органов растения. Для этого после уборки растения фиксируют. Фиксация — умерщвление растения — является весьма ответственной операцией, которая должна обеспечить, по возможности, достаточно быструю, чтобы не допустить перераспределения меченого элемента после завершения эксперимента, остановку обмена веществ. К сожалению, это важное требование не всегда выполняется, что может приводить к искажению реальной картины локализации меченого соединения в отдельных органах растения.
Наиболее совершенным способом фиксации считается погружение растений или отдельных органов в жидкий азот ( —196 °С) или жидкий кислород (—183 °С), обеспечивающее практически мгновенную остановку метаболизма. Но нередко ввиду дефицита этих веществ применяют тепловую фиксацию — помещение растений в термостат при 105 °С, погружение в кипящий этиловый спирт смесь спирта и уксусной кислоты и некоторые другие среды. Но все эти способы уступают первому, и при их применении картина распределения меченых соединений может несколько изменяться. Чтобы свести к минимуму эти нарушения, растения доступными способами расчленяют на отдельные органы, измельчают на части и как можно быстрее помещают для высушивания в термостат. Затем пробы размалывают до порошкообразного состояния и на радиометрической установке оценивают их радиоактивность. Знание удельной активности меченого соединения, введенного в растение, позволяет рассчитать его количество на орган и единицу растительной массы.
Работая с десятками растений, выращиваемых в различных условиях, и проводя уборку, фиксацию и оценку радиоактивности проб в различные периоды их развития, можно исследовать динамику распределения и накопления меченого соединения в отдельных органах в ходе онтогенеза и оценить влияние определенных факторов на этот процесс.
10.3.2. Изучение роли отдельных веществ
в метаболизме растении
Круг вопросов, решаемых предыдущим исследованием, может быть существенно расширен за счет более глубокого изучения участия меченого соединения в про-
цессе метаболизма. Выделяя из органов растений различные вещества и определяя в них содержание изотопа, можно проследить за метаболическими превращениями того или иного соединения. Именно таким путем были получены с помощью радиоактивных изотопов уникальные сведения об особенностях фосфорного, серного, кальциевого обмена в растении, о физиологической роли многих микроэлементов, с помощью стабильного изотопа азота — фундаментальные данные о превращениях азота и другие.
Применение метода меченых атомов позволило глубже проникнуть в решение вопроса о роли углерода в фотосинтезе- Только с возможностью получения меченого углекислого газа удалось познать сокровенную тайну зеленого листа, превращающего этот простой продукт в сложнейшие органические соединения.
В. В. Рачинский приводит схему опыта по изучению химического превращения углерода в фотосинтезе уже в качестве типичного примера решения задачи такого типа (рис. 50). Согласно ей, подготовленные к опыту растения помещают на определенное время в камеру с меченым углекислым газом (14С02) с известной удельной активностью углерода. После экспозиции растения фиксируют и проводят групповое фракционирование углеродсодержащих веществ, в ходе которого выделяют, например, аминокислоты, органические кислоты, белки, углеводы, липиды и другие соединения. Затем с помощью методов аналитической биохимии — хроматографии, электрофореза и других — производят разделение этих веществ на индивидуальные химические соединения.
В том случае, когда получают бумажные или тонкослойные хроматограммы, с них снимают радиоавтографы (фотоотпечатки), которые дают наглядную картину распределения радиоактивного меченого элемента в составе различных соединений. Сопоставляя хроматограммы и радиоавтографы, выясняют, в какие именно соединения включился углерод. Радиометрический анализ хроматограмм позволяет выяснить количественную картину динамики распределения углерода.
Аналогичной операции могут быть подвергнуты элек-трофореграммы, полученные при электрофоретическом разделении веществ. Проведение исследований с помощью этих методов при различных экспозициях растений в атмосфере с меченым углекислым газом, при различ-
Рис 50. Схема опыта по изучению пути углерода при фотосинтезе (В. В. Рачинский, 1978)
ных режимах проведения опытов позволили описать пути фиксации и превращений углерода при фотосинтезе, образующие так называемый цикл Кальвина.
Подобные приемы позволяют решать задачи, связанные с изучением роли в метаболизме и более сложных соединений: отдельных аминокислот, ферментов, физиологически активных соединений, наконец, даже таких сложных образований, как нуклеиновые кислоты. Весьма эффективно используется этот подход в радиобиологии для изучения влияния ионизирующих излучений на нарушение отдельных сторон метаболизма, выяснения механизмов противолучевой защиты и пострадиационного восстановления. Мы, в частности, применили его для изучения транспорта и включения в метаболизм растений радиопротектора цистеамина, являющегося, как отмечалось в главе 5, самым эффективным радиозащит-ным соединением (Д. М. Гродзинский, И. Н. Гудков,
