Поглощение калия корневыми системами пшеницы в области его низких внешних концентраций

• Автор: Косоуров, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 108 с.

Содержание
Введение

ГЛАВА 1. Обзор литературы.

1.1. НАТФаза.

1.2. Транспорт К механизмы сопряжения.

1.3. Регуляция поглощения К

1.4. Молекулярные механизмы транспорта калия

1.4.1. НКТ1.

1.4.2. НуНАК

1.4.3. Ш1Р

1.5. Постановка проблемы исследования.

ГЛАВА 2. Материалы и методы.
2.1. Подготовка растительного материла
2.2. Исследование кинетики транспорта ионов.
2.3. Определение содержания общего белка в тканях корня
2.4. Выделение мембранных препаратов и ДСНэлектрофорез белков мембранной фракции.
ГЛАВА 3. Результаты и их обсуждение.
3.1. Кинетика поглощения калия корневыми системами растений
3.2. Математическая модель транспорта калия.
3.3. Влияние предобработки растений повышенной
концентрацией К7
3.4. Действие циклогексимида на кинетику транспорта калия
3.5. Индукция внешним калием белков микросомалыюй фракции.
Заключение.
Выводы.
Литература


Внутри растения калий распределяется очень неравномерно, например в ксилемном соке его концентрация составляет приблизительно 34 мМ, цитоплазме 0 0, вакуолях 0, флоэме 0 и хлоропластах листьев растений 0 мМ i, . В растительной клетке калий сосредоточен главным образом в двух резервуарах цитоплазматическом и вакуолярном. Оказалось, что в цитоплазме поддерживается более постоянный уровень калия, чем в вакуолях i , . Установлено, что при дефиците этого катиона происходит его перераспределение из вакуолярного резервуара в цитоплазматический . Этот факт подчеркивает функциональную роль калия в стабилизации мегаболических процессов, протекающих в цитоплазме. Ионы калия вносят основной вклад в поддержание внутриклеточного , мембранного и осмотического потенциалов, гургорного давления i, , а также выступают в качестве активаторов ферментативных систем v , , . Важная роль калия в метаболизме растительной клетки привлекла внимание исследователей к изучению механизмов его поглощения, внутриклеточного и межклеточного транспорта. Кинетические исследования показали наличие в растении двух механизмов транспорта калия i, , i . Первый механизм действует в области низких концентраций до 0 мкМ, имеет высокое сродство к ионам калия и зависит от метаболической энергии. Второй функционирует в диапазоне концентраций выше 0 мкМ и проявляет черты, противоположные первому механизму, а именно низкое сродство к ионам калия и слабую зависимость от метаболической энергии. Было высказано предположение, что при низком содержании калия в растворе его транспорт осуществляется с участием специфических переносчиков, а в области высоких концентраций действуют калиевые каналы i , . Дальнейшие исследования подтвердили это предположение. Однако несмотря на значительный прогресс, достигнутый за последние годы, в этой области исследований остается много нерешенных проблем. ГЛАВА 1. Цитоплазматическая мембрана ризодермальных клеток корня является главным барьером для поступления калия в растение Данилова, . Следует отметить, что простой диффузионный перенос ионов калия, которые имеют заряд и окружены гидрагной оболочкой, через плазмалемму корневых клеток затруднен вследствие гидрофобности внутренней части липидного бислоя. Таким образом, быстрый перенос ионов калия возможен только при наличии переносчиков или каналообразующих белков Котычек и Янычек, Люттге и Хигинботам, . Ситуация осложняется еще и тем, что при выращивании растений в физиологических условиях внутриклеточное содержание калия значительно превышает его внешнюю концентрацию i, i , . Следовательно поглощение калия из внешнего питательного раствора должно осуществляться против его концентрационного градиента, что требует затрат метаболической энергии. Согласно современным представлениям, трансмембранная разность электорохимических потенциалов ионов водорода ЛлН названная Митчеллом протондвижущеЙ силой, может выступать в качестве основного энергетического источника для осуществления полезной работы при переносе отдельных ионов через цитоплазматические мембраны растительных клеток. Лц Г полезная работа. Ар трансмембранная разность электрических потенциалов, число Фарадея, газовая постоянная, Г абсолютная температура, а0 и а, акгивности ионов водорода снаружи и внутри клетки, соответственно. Потенциальная энергия, накопленная на цитоплазматической мембране как в виде Лр, так и в виде АрН, может быть использована для осуществления вторичных активных транспортных процессов i, и, в частности, для поглощения калия корневыми системами растений. Предполагается, что трансмембранная разность электрохимических потенциаллов ионов водорода поддерживается на плазмалемме растительной клетки в результате работы особого фермента ЬГАТФазы. В современной литературе накоплен обширный материал подтверждающий, что АТФазы, локализованные в цитоплазматической мембране, выполняют центральную роль в транспорте ионов.