Моцний М.П., Моісеєнко К.В., Сластьонов В.М.

Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара

ДОСЛІДЖЕННЯ ДИНАМІКИ АМПЛІТУДИ

БІОПОТЕНЦІАЛІВ ПРИ ТЕПЛОВІЙ СТИМУЛЯЦІЇ

До найбільш дивовижних властивостей живих систем безперечно слід віднести їх здатність генерувати біоелектричні потенціали.

Результати сучасних досліджень все більше переконують у тому, що процес генерації біопотенціалів як у тварин, так і у рослин не тільки «супроводжує» ті або інші життєво важливі процеси, але нерідко грає в них ключову роль. Найбільш важливими представляються принаймні три аспекти біоелектричних потенціалів, а саме їх роль у протіканні енергетичних перетворень, у регуляції клітинних процесів та сигнальна роль [2,4-6].

Біофізичні методи, одним з яких є дослідження біоелектричних реакцій рослин, все частіше використовують для оцінки їх функціонального стану. При цьому застосовують зовнішню стимуляцію (холодову, теплову, електричну і т.п.), яка викликає електричні відповіді рослин, що функціонально пов’язані з відповідними процесами метаболізму. Динаміка відповідей для різних параметрів експерименту дає інформацію про функціональний стан рослини [1,3,7].

Експерименти з вивчення впливу теплової стимуляції на амплітуду біопотенціалів проводили на проростках кукурудзи сорту «Кадр» in viva. Добре сформований проросток встановлювали в екрановану камеру (для зниження впливу зовнішніх електромагнітних полів). Лист проростка розташовували між контактами спеціально виготовленого термостимулятора, робота якого основана на ефекті Пєльтьє. Після встановлення листа на контакти стимулятора на ньому розташовували сольові містки електродів, що не поляризуються, вихід яких сполучали з входом підсилювача..

Досліджували вплив попереднього теплового подразнення на потенціал, викликаний ритмічним холодовим подразником. Спочатку проводили холодову стимуляцію. На лист кукурудзи наносили холодовий подразнюючий стимул з фіксованою швидкістю охолодження v^– та частотою f. На основі отриманих даних будували графіки залежності амплітуди зареєстрованих потенціалів від інтервалів часу між стимулами. Після реєстрації між імпульсами «вклинювали» тепловий стимул зі швидкістю нагрівання v⁺. Тривалість дії подразника як для нагрівання, так і для охолодження складала t = 5 с

Як видно з осцилограм, тепловий подразник викликає потенціал гіперполяризаційного типу з амплітудою близько 2,5 мВ.

Отже, попередня теплова стимуляція, виходячи з отриманих даних, прискорює відновлювані процеси в клітинах, що генерують «холодові» потенціали, і це приводить до збільшення сумарної амплітуди стабілізованих відповідей. Це явище, ймовірно, можна пояснити й зміною порогів, при яких генеруються потенціали дії.

Отримані дані дають підстави стверджувати, що нагрівання знижує поріг генерації холодових потенціалів, що кінець кінцем спричиняє підвищення сумарної амплітуди стабілізованих відповідей. Остаточно встановити істину в цьому питанні допоможуть додаткові експерименти.

Література

1. Анализ возможности участия местных биоэлектрических реакций в рецепции охлаждения высшими растениями (на примере Cucurbita pepo L.)/ В.А.Опритов, и др. // Физиол. раст. – 2005. – Т. 52. – С. 905–912.

2. Биоэлектрогенез у высших растений / В.А.Опритов и др.– М.: Наука, 1991. – 216 с.

3. Исследование биопотенциалов растений, вызванных холодовыми стимулами/ М.П.Моцный и др. // Materialy IV Mezinarodni vedecko-prakticka konference "Zpravy vedecke ideje – 2008", Praha. – 2008. – Dil 10. – P. 87–89

4. Смит К. Ю. М. Биология сенсорных систем. – М.: Бином, 2005. – 583 с.

5. Сопряжение генерации потенциала действия в клетках растений с метаболизмом: современное состояние проблемы / С.С.Пятыгин и др. // Успехи соврем. биол. – 2005. – Т. 125. – С. 534–542.

6. Тарчевский И. А. Сигнальные системы клеток растений. – М.: Наука, 2002. – 294 с.

7. Temperature sensing by plants:the primary characteristics of signal perception and calcium response / Plieth C. et al. // Plant J. – 1999. – V.18. – P.491–497.