Биоэлектрогенез у высших растений - Опритов В.А.
ISBN 5-02-004108-4
Скачать (прямая ссылка):
AUl2 = -^(Emi+E ) + Ау, (1)
П+П 1 2
где Г\ — сопротивление внешней среды; г2 — сопротивление симп-ласта; Ет[ и Етг — мембранные потенциалы симпласта в точках 1 и 2; Д<р — вклад апопласта в электрическую полярность объекта (обычно не существен). Из уравнения 1 следует, что измеряемая внеклеточно разность потенциалов позволяет в той или иной степени судить лишь об измененях Егт клеток высшего растения в зоне отведения (например, под влиянием какого-либо воздействия), но не о стационарных уровнях потенциала.
Типичным примером внеклеточно регистрируемой разности потенциалов может служить так называемый биоэлектрический тканевой потенциал [201], 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.
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 усредненное значение разности потенциалов всей использованной совокупности растений, что весьма существенно для получения статистически значимого результата. особенно при экспресс-анализе.
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, 0,1/С-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.
8
Измерение потенциалов покоя методом флуоресцентных зондов
Помимо электродов, измерение Е^, у высших растений может быть
осуществлено в опытах на везикулах изолированных клеточных мембран с помощью потенциалчувствительных флуоресцентных зондов. В число наиболее часто используемых с этой целью зондов входят аурамин 00, АНС, diS-С3-(5) и оксонол VI [105, 106, 542,587].
Измерение Егт посредством связанных с мембранными везикулами
зондов основано на изменении интенсивности их флуоресценции при соответствующих изменениях трансмембранного потенциала или его возникновении на везикулах. Например, интенсивность флуоресценции отрицательно заряженного зонда АНС увеличивается при возникновении на везикулах плазматических мембран Ет со знаком "плюс" внутри (вывернутые везикулы). В этих же условиях наблюдается тушение флуоресценции положительно заряженного зонда аурамина 00 [105, 106]. О величине Ет в ходе таких опытов судят по амплитуде изменений интенсивности флуоресценции зондов. При этом относительные единицы, в которых обычно выражена интенсивность флуоресценции, путем калибровки весьма несложно перевести в милливольты [180, 542].
Следует в то же время учитывать, что использование потенциалчувствительных флуоресцентных зондов для измерения Егт имеет
определенные ограничения. Например, цианиновые зонды, в число которых входит diS-Сз-(5), обнаруживают чувствительность не только к трансмембранному, но и поверхностному потенциалу [657], что затрудняет интерпретацию измерений. Показано также, что изменение флуоресценции цианиновых зондов в ответ на генерацию трансмембранного потенциала, по данным опытов с липосомами [635], сильно зависит от соотношения зонд/липид. Наконец, в опытах на интактных клетках было обнаружено, что цианиновые зонды могут снижать внутриклеточный уровень АТФ и вызывать деполяризацию клеточной мембраны. В этой связи отмечены многочисленные расхождения величин ?^,, измеренных с использованием соответственно
зондов и микроэлектродов [453].
Таким образом, выбор флуоресцентных зондов для измерения трансмембранной разности потенциалов должен осуществляться с учетом как специфики самих эондов, так и особенностей исследуемого объекта.
2. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ В ПОКОЕ
Приступая к рассмотрению биоэлектрогенеза клеток высших растений в покое, следует прежде всего учитывать, что он имеет комплексную природу. Это связано не только с тем, что существенно различаются механизмы (активные и пассивные), лежащие в его основе (см. разделы 3,4,5), но и с тем, что растительные клетки имеют многочисленные мембранные структуры, каждая из которых характеризуется определенными электрическими свойствами. Поэтому перед исследователем, измеряющим Е'т клетки высшего растения, неизбежно встает
вопрос об интерпретации результатов измерения. Учитывая это, рассмотрим электрическую активность отдельных структурных элементов клеток высших растений в покое и ее вклад в клеточный Егт в целом.
