Механизм изменения электрического потенциала и динамика концентраций ионов H+ и Ca+ в клетках высших растений при генерации вариабельного потенциала

• Автор: Катичева, Любовь Андреевна
• Шифр специальности: 03.01.05, 03.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 104 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Г лава 1. Обзор литературы

1.1. Электрические сигналы у высших растений

1.1.1. Потенциалы действия у высших растений

1.1.2. Вариабельный потенциал у высших растений

1.2. Ионы Са2+ в растительной клетке

1.2.1. Пути поддержания внутриклеточной концентрации кальция

1.2.2. Кальциевые каналы высших растений

1.2.3. Сигнальная роль изменений концентрации свободного кальция у растений
1.3. Изменения pH в клетках высших растений
1.3.1. Регуляция величины pH у высших растений
1.3.2. Сигнальная роль изменений pH у растений
Глава 2. Материалы и методы
2.1. Объект исследования
2.2. Методы исследования
2.2.1.Регистрация мембранного потенциала и сопротивления клеток проростков
2.2.2. Ингибиторный анализ ВП
2.2.3. Оценка времени нахождения кальциевых каналов в открытом состоянии
2.2.4. Флуоресцентный анализ изменения ионных концентраций
2.3. Статистическая обработка результатов
Глава 3. Ионная природа изменения электрического потенциала клеток при ВП
3.1. Характеристика ВП клеток проростка пшеницы
3.2. Ингибиторный анализ механизма генерации ВП
3.3. Анализ изменения входного сопротивления клеток при генерации электрической реакции
Глава 4. Изменения pH апопласта и клетки при генерации ВП

4.1. Оценка возможности применения флуоресцентных зондов для анализа изменения pH в стебле высшего растения
4.2. Анализ изменений pH клеток и апопласта при генерации ВП
Глава 5. Изменения внутриклеточной концентрации ионов Са2+при генерации ВП
5.1. Оценка возможности применения флуоресцентных зондов для анализа изменения внутриклеточной концентрации ионов Са2+ в стебле высшего растения
5.2. Анализ изменений внутриклеточной концентрации ионов Са2+ при генерации

5.3. Определение времени нахождения кальциевых каналов в открытом состоянии при генерации ВП
Заключение
Выводы
Список литературы

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АБК - абсцизовая кислота;
ВП - вариабельный потенциал;
КЦХФГ - карбонилцианид хлорфенил гидразон;
ПД - потенциал действия;
ТЭА — тетраэтиламмоний;
ЭГТА — этиленгликоль тетраацетат ЭК - этакриновая кислота;
Ет - мембранный потенциал;
ЕР - метаболическая компонента мембранного потенциала;
SP - system potential (системный потенциал);
VT - voltage transiets (переходные изменения потенциала);
AV - амплитуда изменений трансмембранной разности потенциалов (при пропускании тока);
AU - внеклеточно регистрируемая разность потенциалов.

1.3. Изменения pH в клетках высших растений
Величина pH как цитоплазмы растительной клетки, так и апопласта является важной характеристикой состояния растения, а градиенты концентрации протонов на плазматической мембране и мембранах внутриклеточных компартментов определяют направление и активность большинства транспортных процессов в клетке. В непосредственной зависимости от окружающего pH находится множество реакций клеточного метаболизма, энергизации клетки, процессов ее деления и роста, а также развитие сигнальных каскадов, в ответ на действие стресс-факторов. В классической работе 1986 года Davis определил мембранный транспорт в целом как "физический pH-стат", а метаболизм клетки как "биохимический pH-стат" (Davies, 1986).
1.3.1. Регу ляция величины pH у высших растений
Стоит отметить, что как к образованию, так и к потреблению Н+ приводят многие физиологические процессы в клетке, однако pH цитоплазмы не обнаруживает значительных колебаний. Поддержание величины pH на заданном уровне представляет собой весьма многогранный процесс, который происходит за счет буферных свойств цитоплазмы и апопласта, а также диффузии слабых кислот и оснований через ионный обмен, процессов пассивного или активного мембранного транспорта протонов, или биохимических реакций (Полевой, Саламатова, 1980; Felle, 2001).
Значения буферной емкости цитоплазмы у высших растений как правило определяют в пределах 20 - 80 мМ на ед. pH, в то время как емкость апопласта на порядок ниже (Guern et al., 1991; Oja et al., 1999). Физический смысл такой буферной емкости у цитоплазмы высших растений заключается в том, что из 104 -105 ионов Н+, поступивших в клетку, лишь единицы будут эффективными (Felle, 2001). Несмотря на тот факт, что поддержание pH за счет буферных свойств относят к пассивному механизму регуляции содержания протонов, данный процесс в значительной мере зависит от метаболизма в клетке, а именно, от продукции