Основы общей и сельско-хозяйственной радиобилогии - Гудков И.Н.
ISBN 5-7987-0005-4
Скачать (прямая ссылка):
1973). Для этой цели использовали цистеамин, содержащий меченую серу—35SH—СН2—СН2—NH2.
Начальные этапы эксперимента в принципе не отличались от изображенных на рисунке 50. Растения гороха, выращенные в условиях водной культуры, помещали на несколько часов на среду, содержащую меченый цистеамин. В течение этого времени периодически, через определенные интервалы времени отбирали и фиксировали растения и в последующем выделяли из них различные фракции серосодержащих соединений: растворимые сульфаты, аминокислоты, белки, липиды, нуклеиновые кислоты и другие. Некоторые соединения разделяли хроматографически.
В результате радиометрического и радиохроматогра-фического анализов было показано, что, включаясь во все соединения, радиопротектор в основном остается в своем первоначальном виде и частично в форме продукта окисления цистамина, который также обладает радио-протекторным действием. Это позволило заключить, что в проявлении радиозащитных свойств для цистеамина не требуется каких-либо биохимических превращений, как для некоторых других протекторов, а достаточно лишь достижения некоторых концентраций в клетке. Кроме того, было показано, что в наибольшей степени цистеамин накапливается во фракции аминокислот и белков. Это свидетельствует в пользу упоминавшейся в главе 5 гипотезы смешанных дисульфидов, объясняющей механизм радиозащитного действия сульфгидриль-ных соединений их способностью образовывать с S-S- и SH-группами белков смешанные дисульфиды, которые обладают высокой устойчивостью к действию ионизирующих излучений.
10.3.3. Особенности использования стабильных
изотопов
Ввиду гораздо меньшей чувствительности метода возможности применения в качестве метки стабильных изотопов в биологических исследованиях, как, впрочем, и во многих других, более ограничены по сравнению с радиоактивными изотопами. Тем не менее, стабильные изотопы как индикаторы можно применять для решения практически всех задач, в которых используются радиоактивные изотопы, хотя, как правило, с меньшим успехом и точностью.
Начальные стадии методик с применением стабильных изотопов в принципе не отличаются от использующих радиоактивные изотопы и предполагают те же основные этапы, связанные с подготовкой растений к опыту, приготовлением питательных сред или растворов с меченными соединениями, введением изотопов в растения, фиксированием растений в нужное время, фракционированием и разделением материала и продуктов метаболизма в случае необходимости. Специфика метода проявляется лишь на конечных этапах количественного анализа проб. Этот анализ проводят на масс-спектрометрах — приборах, предназначенных для разделения ионизированных частиц вещества (молекул, атомов) по их массам. Принцип работы масс-спектрометра основан на воздействии магнитных и электрических полей на летящие в вакууме пучки ионов с последующим их разделением и оценкой атомных масс.
Из упомянутых в начале главы стабильных изотопов наиболее широкое применение в агрофизиологических и агрохимических исследованиях нашел изотоп азота 15N, первые работы с которым были проведены в 1939 г. С тех пор они ведутся по следующим основным направлениям: изучение скорости поглощения свободного азота и азота, входящего в состав различных азотистых соединений, в том числе и удобрений; изучение способности к фиксации атмосферного азота у различных видов растений и изучение скорости процессов обмена азотистых соединений в растениях.
За прошедшие полвека применение тяжелого (по сравнению с 14N) изотопа азота позволило глубоко проникнуть в сущность сложных процессов трансформации азота как в отдельных звеньях системы почва — удобрение— микроорганизмы — растение, так и в системе в целом.
В области почвоведения и агрохимии использование I5N способствовало значительному расширению и углублению представлений о трансформации в почве азота самой почвы и азота вносимых в нее удобрений, в частности о сущности процессов мобилизации и иммобилизации почвенного азота, роли отдельных видов микроорганизмов при этом.
Применение 15N в исследованиях по питанию и обмену веществ в растениях привело к открытиям, позволившим проникнуть в познание механизма первичных процессов усвоения азота и выяснить важные стороны
взаимодействия между азотным питанием, фотосинтезом, обеспеченностью растений другими минеральными элементами.
Продуктивным оказалось использование 15 N в биохимических и микробиологических исследованиях фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями и свободноживущими микроорганизмами. Лишь с помощью метки оказалось возможным прямыми методами оценить размеры азотфиксации и в значительной степени расшифровать сложный механизм биологического связывания атмосферного азота.
Были проведены и другие весьма важные теоретические исследования с применением 15 N, имеющие важное прикладное значение: установлены закономерности в дополнительном использовании растениями почвенного азота при внесении в почву азотных удобрений, выявлены факторы, определяющие потери азота из почвы, определены размеры коэффициентов использования растениями азота минеральных удобрений — было показано, что он не превышает 30—50 %, оценена эффективность различных форм азотных удобрений, сроков и способов их внесения, разработаны приемы рационального сочетания органических и минеральных удобрений, минеральных и бактериальных и другие. На основании их была значительно усовершенствована технология применения азотных удобрений под различные сельскохозяйственные культуры.
