Водный обмен растений - Жолкепич В.Н.
ISBN 5-02-003977-2
Скачать (прямая ссылка):
ТАБЛИЦА 18. Влияние отрицательно гидратирующихся ионов на выход воды из листьев Triticum sp. L. в слабогипертонический раствор сахарозы
Вариант Вода, г-г-1 сухой массы
общая ^ отнятая
Контроль 9,00±0,06 0,54±0,03
КМОз 9,36±0,05 0,85±0,10
Контроль 9,21±0,10 0,59±0,03
CsN03 8,79±0,17 0,86±0,04
в клетках. Это согласуется с данными Н. А. Гусева и Т. М. Бельковым (табл. 18), показывающими влияние отрицательно гидратирующихся ионов K'b(A?*=—0,20; AS =+8,2), Cs+(A?< = —-0,34; AS = -fl4,l), Ж)-(АЯ*=—0,44; АЗ = -)-2,2) на выход воды из клеток. Повышение подвижности воды под влиянием этих ионов привело к увеличению выхода воды из клеток в слабогипертонический раствор сахарозы (0,54МПа).
ПРИМЕНЕНИЕ МЕЧЕНОЙ ВОДЫ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ВОДНОГО ОБМЕНА
Для изучения многих процессов водного обмена растений, в том числе поглощения и передвижения воды, проницаемости клеточных мембран, довольно широко применяют меченую (изотопную) воду. При этом в качестве индикаторов используют стабильный изотоп водорода — дейтерий (D), радиоактивный изотоп — тритий (Т), а также воду, меченную стабильным изотопом кислорода 180.
Тяжелую воду D20 открыли в 1932 г. Юри и Осборн [166]. Эта вода содержится в очень небольших количествах (около 0,015 %) в реках, озерах и морях и может быть выделена путем электролиза (при электролизе D20 разлагается хуже, чем НгО).
Радиоактивный изотоп водорода—тритий (период полураспада 12,33 года) был открыт сначала в лабораторных условиях [167]. Основным источником природного трития является атмосфера, причем около 99 % его превращается в НТО и участвует в круговороте воды.
Стабильный изотоп кислорода 180 открыли в 1929 г. Джиок и Джонстон. Распространенность его относительно 160 в природе составляет всего около 0,003 % [168].
Суть изотопного метода состоит в том, что к обычной воде, используемой в опытах по изучению водного обмена растений, добавляется изотопная вода. Через определенные промежутки времени отбираются пробы воды из исследуемых частей растений и определяется содержание изотопа. На основании получен-
ных данных можно судить о скорости поступления воды в растение и ее дальнейшего передвижения, о проницаемости клеточных мембран, об обмениваемости воды в клетках растений и т. д.
ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ РАЗЛИЧНОГО ИЗОТОПНОГО СОСТАВА
При изменении изотопного состава веществ в той или иной степени меняются их физические и физико-химические свойства.
В табл. 19 приводятся некоторые константы тяжелой воды — D20 и природной воды —Н20 [169]. Некоторые из величин, приведенных в таблице, — поверхностное натяжение, диэлектрическая и диамагнитная восприимчивость — так мало изменяются при переходе от Н20 к D20, что влиянием этих изменений па фи-зиолого-биохимические процессы можно было бы пренебречь. Изменения же других свойств (например, степени ионизации, вязкости, подвижности ионов) могут непосредственно влиять на реакционную способность воды и растворенных в ней веществ. К числу таких свойств относятся также относительные растворимости Роао и Рн*°в органических веществах, изменения которых достигают десятков процентов. Заметно различается и растворимость неорганических солей в D20 и Н20.
Имеются также значительные различия в плотности и теплоемкости. Так, плотность D20 выше плотности обычной воды на 10 %. Различия в теплоемкости тяжелого и легкого льда, тяжелой и легкой воды составляют более 10 %.
Изотопно чистая Н2180 изучена гораздо хуже, но она отличается от обычной воды значительно меньше, чем D20 от И20.
Прежде чем непосредственно перейти к применению изотопной воды для изучения водного обмена растений, рассмотрим условия использования изотопов в качестве меченых атомов.
УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОТОПОВ В КАЧЕСТВЕ МЕЧЕНЫХ АТОМОВ
Применение изотопов в идеальном случае предоставляет возможность обнаружить данную метку среди большого числа не-меченных экземпляров той же категории при полном совпадении всех свойств, существенных для наблюдаемого явления или для выполнения определенных функций. Метка не должна влиять на изучаемый процесс, т. е. должна быть индикатором, а ие реагентом [169].
Второе важное качество изотопных индикаторов — высокая чувствительность методов их обнаружения и измерения, что позволяет следить за изотопной меткой даже при ее незначительной концентрации.
При наличии указанных преимуществ изотопы все же не являются идеальными индикаторами, так как различия в изотопных массах могут приводить к заметным изотопным эффектам.
Свойство DaO НвО* Отношение Разность
Ад,о/*н„о ^DaO---^HaO
Молекулярной объем 19,6942 19,6342 1,0030 0,060
.льда (0°)
Молекулярный объем 18,140 18,070 1,0037 0,070
жидкости (25°)
Изменение объема при 1,58 1,64 0,96 -0,06
