Механизмы генерации и функциональная роль потенциалов возбуждения у высших растений

• Автор: Воденеев, Владимир Анатольевич
• Шифр специальности: 03.00.12, 03.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 252 с. : ил.

Введение.

Глава 1. Потенциалы возбуждения у высших растений.

1.1. Общая характеристика элсктрогснсза у высших растений

1.2. Электрические сигналы растений

1.2.1. Потенциал действия

1.2.2. Вариабельный потенциал

1.3. Функциональная роль потенциалов возбуждения у высших

растений.

Глава 2. Объекты и методы исследования.

2.1. Объекты исследования

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Регистрация мембранного потенциала клеток.
2.2.2. Внеклеточная поверхностная регистрация электрической
активности.
2.2.3. Регистрация изменения ионных концентраций потенциометрическим методом
2.2.4. Регистрация изменений с использованием рНчувствителыюго
зонда РП С1ехПап методом конфокальной микроскопии.
2.2.5. Оценка изменений размеров листа методом оптической когерентной микроскопии
2.2.6. Измерение замедленной флуоресценции
2.2.7. Определение выхода АТФ из семядольных листьев
2.2.8. Электрофизиологический анализ холодоустойчивости растений
2.2.9. Выделение фракции, обогащенной плазматическими мембранами, методом дифференциального ультрацентрифугирования.
2.2Опрсдсленис АТФазной активности во фракции изолированных
плазматических мембран
2.2 Определение транспортной активности ГГАТФазы во фракции изолированных плазматических мембран
2.2Раздражение растений.
2.3. Статистическая обработка результатов.
Глава 3. Особенности генерации местных электрических реакций в зоне
локального раздражения
3.1. Индукция потенциалов действия в стебле проростков тыквы электрическими стимулами
3.2. Возникновение потенциалов действия иод влиянием механического раздражения и охлаждения
Глава 4. Механизм генерации потенциала действия в клетках высшего
растения
4.1. Непосредственное участие электрогенного насоса в генерации потенциала действия.
4.1.1. Зависимость процесса генерации потенциала действия от величины метаболической компоненты мембранного
потенциала
4.1.2. Изменение внеклеточного при генерации потенциала
действия.
4.1.3. Влияние ионов кальция на активность НАТФазы плазматических мембран
4.2. Совокупность процессов, лежащих в основе генерации потенциала
действия.
4.2.1. Формирование фазы деполяризации потенциала действия
4.2.2. Формирование фазы реполяризации потенциала действия.
4.2.3. Общая схема механизма генерации потенциала действия у высших
растений.
Глава 5. Математическая модель генерации потенциала действия у высших растений.
5.1. Описание математической модели.
5.2. Верификация модели и анализ результатов математического
моделирования
Глава 6. Диализ механизма генерации и распространения вариабельного потенциала.
6.1. Электрофизиологическая характеристика ответных реакций,
индуцированных повреждающим воздействием.
6.2. Анализ механизма генерации вариабельного потенциала
6.3. Анализ механизма распространения вариабельного потенциала
Глава 7. Функциональная роль потенциалов возбуждения у высших
растений.
7.1. Сигнальная роль потенциалов действия.
7.2. Влияние потенциалов возбуждения на интенсивность замедленной флуоресценции, содержание АТФ в листе и холодоустойчивость проростков тыквы
Заключение
Выводы
Список литературы


Для установления электрогенных свойств АТФазь большое значение имели эксперименты, выполненные на везикулах плазматических мембран, или на липосомах, в которые встроен фермент. В таких модельных системах упрощается применение ингибиторовактиваторов, имеется возможность задавать определенные концентрации веществ с любой стороны мембраны, а также упрощается интерпретации полученных результатов, поскольку изучаемое явление не маскируется другими процессами, протекающими в нативных клетках. В таких экспериментах продемонстрирована АТФзависимая генерация электрического мембранного потенциала, которая подавлялась ингибиторами НАТФазы Калинин и др. Гайворонская и др. Орлова и др. Оценка вклада НАТФазы в формирование проведена и на целых растениях. В опытах i viv, как правило, используют соединения, угнетающие работу фермента в модельных экспериментах ДЦКД, ортованадаг натрия и др Результаты, полученные на интактных клетках высших растений, показали, что Е
АТФаза вносит по меньшей мере определяющий вклад в формирование ЕР . Пятыгин и др. Опритов и др. Согласно представлениям ряда авторов, в качестве Ннасоса плазматической мембраны может функционировать редоксцепь, отдельные компоненты которой обнаружены в плазмалемме Иванкина, Новак, Куркова, Верховская, , , , . Однако вопрос о реальном вкладе данной ферментативной системы в генерацию Ер в клетках высших растений на сегодняшний день остается открытым. Метаболическая компонента Ет весьма лабильна и реагирует на изменение различных факторов среды. К основным факторам, влияющим на величину ЕР, относят температуру, свет, гормоны и др. Опритов и др. Таким образом, мембранный потенциал растительных клегок, как и у животных объектов, может рассматриваться как сумма диффузионной и метаболической составляющих. Отличительной особенностью элсктрогснеза высших растений, в сравнении с животными, являются более высокие абсолютные значения Ещ и то, что величина Ер нередко превышает величину Высокие значения величины ЕР обеспечиваются мощными ионными насосами, функционирующими на плазмалемме растительных клеток. Столь высокие значения величины ЕР и Ет в целом имеют, вероятно, решающее значение для жизнедеятельности растительных организмов, зависящих от условий окружающей среды в большей степени, нежели животные объекты Опритов и др. Раздражимость способность воспринимать изменения в окружающей среде и отвечать на эти изменения одна из важнейших характеристик живых организмов. Растения, в связи с особенностями существования, не имеют возможности
избежать действия неблагоприятных факторов. В связи с этим имеет особое значение развитие адаптивного ответа на действие стрессора. Полная последовательность событий, которая ведет от восприятия стимула к ответу, может быть обозначена как передача сигнала. Обычно этот термин используется для внутриклеточного каскада. Однако координация активности многоклеточных сложноорганизованных организмов, в том числе и высших растений, требует наряду с внутриклеточной и межклеточной дальней передачи сигналов. При локальном раздражении адекватный ответ на внешние воздействия будет включать изменения в органах и тканях, которые непосредственно не подвергались влиянию неблагоприятного фактора , Полевой, . Крутецкая, Лебедев, Кузнецов, Дмитриева, . В качестве кандидатов на осуществление связи между зоной локального раздражения и зоной, в которой происходит эффекгорный ответ, у растений рассматривают сигналы химической природы, гидравлический сигнал, комбинацию гидравлического и химического сигналов гидравлическая дисперсия и электрические сигналы , . К совокупности сигналов, к которым применяют термин электрический, у растений относят потенциал действия ИД, вариабельный потенциал ВП, переходные изменения потенциала v i V, ритмическую электрическую активность vi, . Все перечисленные типы электрической активности представляют собой изменения мембранного потенциала. Ритмическая электрическая активность и переходные изменения потенциала являются локальными электрическими реакциями, не способными к распространению на дальние расстояния i, i, i . Лишь ПД и ВП рассматривают в качестве дальних, т.