Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Анализ участия электрогенного насоса плазматических мембран в формировании потенциала действия у высших растений

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Воденеев, Владимир Анатольевич

Список сокращений и условных обозначений.

Введение.

Глава 1. Механизмы биоэлектрогенеза у высших растений в покое и при возбуждении.

1.1. Механизм генерации потенциала покоя в клетках высших растений.

1.1.1. Природа пассивной (диффузионной) компоненты мембранного потенциала.

1.1.2. Природа злектрогенной (метаболической) компоненты мембранного потенциала.

1.1.3. Эквивалентная электрическая цепь плазматической мембраны.

1.2. Механизм генерации потенциалов действия у высших растений.

Глава 2. Объект и методы исследования.

2.1. Объект исследования.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Регистрация мембранного потенциала клеток

2.2.2. Внеклеточная (поверхностная) регистрация электрической активности.

2.2.3. Дозированное изменение температуры и ее регистрация.

2.2.4. Выделение фракции, обогащенной плазматическими мембранами, методом дифференциального ультрацентрифугирования.

2.2.5. Определение АТФазной активности во фракции изолированных плазматических мембран.

2.2.6. Определение величины рН и разности потенциалов на везикулах фракции плазматических мембран методом флуоресцентных зондов.

2.3. Статистическая обработка результатов.

Глава 3. Зависимость процесса генерации потенциалов действия в клетках стебля тыквы от величины метаболической компоненты мембранного потенциала.

3.1. Особенности потенциалов действия, возникающих в клетках стебля тыквы в ответ на постепенное локальное охлаждение.

3.2. Связь импульсной электрической активности клеток стебля тыквы с величиной метаболической компоненты мембранного потенциала.

3.3. Генерация потенциалов действия в условиях исключающих возникновение пассивных потоков основных ПД-образующих ионов (СГи К+).

Глава 4. Анализ участия электрогенного насоса плазматических мембран в генерации фазы реполяризации потенциала действия.

4.1. Зависимость скорости изменения мембранного потенциала от его величины во время генерации потенциала действия.

4.2. Особенности формирования фазы реполяризации потенциала действия в средах с различным ионным составом.

Глава 5. Анализ участия Н+-насоса плазматических мембран в формировании фазы деполяризации потенциала действия.

5.1. Зависимость активности Н+-АТФазы плазматических мембран от концентрации ионов Са2+.

5.2. Особенности формирования фазы деполяризации потенциала действия при действии ингибиторов и

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АПд - амплитуда потенциала действия

БСА - бычий сывороточный альбумин

2,4-ДНФ - 2,4-динитрофенол

ДЦКД - М,М'-дициклогексилкарбодиимид

ПД - потенциал действия

ПМ - плазматическая мембрана

ТХУ - трихлоруксусная кислота

ТЭА - тетраэтиламмоний

ЭГТА - этиленгликоль-бис-(р-аминоэтил)-тетраацетат

ЭДТА- этилендиаминтетраацетат

ЭК - этакриновая кислота diS-C3-(5) - 3,3-ди-пропил-2,2-тиокарбоцианин

FITC - флуоресцеин изоцианат

Е0 - диффузионная компонента мембранного потенциала диффузионный потенциал)

Ек - К+-равновесный потенциал

Ет - мембранный потенциал

Ет° - критический (пороговый) уровень Ет

Ет* - уровень Ет в максимуме ПД

ЕР - электрогенная (метаболическая, активная) компонента мембранного потенциала

AU - внеклеточно (поверхностно) регистрируемая разность потенциалов

Введение Диссертация по биологии, на тему "Анализ участия электрогенного насоса плазматических мембран в формировании потенциала действия у высших растений"

Актуальность проблемы. Свойство возбудимости присуще всем живым организмам и необходимо для существования в постоянно изменяющихся условиях окружающей среды. Одним из наиболее важных проявлений возбудимости является способность генерировать распространяющиеся электрические импульсы - потенциалы действия (ПД) - в ответ на разнообразные внешние факторы. ПД у высших растений являются не просто неким экзотическим феноменом, а выполняют важную физиологическую функцию, обеспечивая быструю связь между частями растительного организма (Davies, 1987; Опритов, 1998). В частности, ПД Играют существенную роль в предадаптации растений к неблагоприятным условиям окружающей среды (Ретивин и др., 1997), участвуют в процессе оплодотворения (Духовный, 1973) и т.д. В связи с важной ролью импульсной электрической активности в жизнедеятельности биологических объектов, механизмы процесса генерации ПД в возбудимых клетках давно привлекают внимание исследователей. К настоящему времени наибольшие успехи достигнуты при изучении механизмов этого процесса в нервных волокнах животных (Иост, 1975; Ходоров, 1975; Ohki, 1985) и гигантских по размерам клетках ряда водорослей (прежде всего, харовых) (Берестовский и др., 1973; Lunevsky et al., 1983; Kourie, 1994). Менее исследованным остается процесс генерации ПД в клетках высших растений.

Между тем, изучение природы распространяющегося возбуждения у высших растений важно не только для выявления особенностей этого процесса у данного объекта, но и для понимания эволюции механизмов генерации ПД в живых организмах в целом. Исследование природы ПД значимо также для раскрытия механизмов преобразования электрических сигналов в функциональный ответ у высших растений.

По существующим представлениям формирование фазы деполяризации ПД у высших растений сопряжено, в основном, с 7 выходящим из клетки по электрохимическому градиенту потоком ионов хлора (Abe, 1981; Samejima, Sibaoka, 1980; Опритов, Ретивин, 1982; Sibaoka, 1991). Что же касается фазы реполяризации импульсов, то её формирование связывают обычно с выходящим из клетки потоком ионов калия (Опритов, Ретивин, 1982; Ретивин, Опритов, 1986). То есть, согласно существующим представлениям, формирование ПД в клетках высших растений связано с пассивными потоками ионов, подобно тому, как это имеет место при генерации нервного импульса.

В то же время известно, что во время генерации импульса в клетках высших растений, в отличие от животных, имеет место значительное изменение концентраций основных ПД-образующих ионов (Опритов, Ретивин, 1982; Fromm, Spanswick, 1993; Fromm, Bauer, 1994). Однако при этом клетки высших растений могут генерировать не только одиночные импульсы, но и серии ПД (Духовный, 1973; Пятыгин, Опритов, 1988; Hodick, Sievers, 1988). Следует отметить, что при генерации серии импульсов временной интервал между ними меньше, чем время, необходимое для восстановления ионного гомеостаза (Ретивин, 1988). Это наводит на мысль о том, что электрогенный насос в клетках высших растений не только участвует в создании электрохимических градиентов основных ПД-образующих ионов (Opritov, Pyatygin, 1989), но и может принимать непосредственное участие в формировании ПД.

Цель и основные задачи исследования. Целью работы является изучение возможности непосредственного участия электрогенного насоса плазматических мембран (ПМ) в генерации ПД в возбудимых клетках высшего растения (тыквы Cucurbita реро L.). В связи с поставленной целью выполнялись следующие задачи:

• определение зависимости процесса генерации ПД от величины метаболической компоненты (ЕР) мембранного потенциала (Ет) в возбудимых клетках стебля тыквы; 8

• анализ участия электрогенного насоса ПМ в генерации фазы реполяризации ПД;

• обоснование возможности участия электрогенного насоса в формировании фазы деполяризации импульса.

Научная новизна. В ходе проведенного исследования показано, что способность генерировать ПД зависит от величины ЕР возбудимых клеток высших растений. Амплитуда ПД (АПд) прямо пропорциональна величине ЕР и не обнаруживает отчетливой зависимости от величины диффузионной компоненты (ED) Ет.

Впервые показана возможность генерации ПД клетками Cucurbita реро в условиях, исключающих возникновение пассивных потоков ПД-образующих ионов. При этом ПД формируются, по-видимому, при участии преимущественно электрогенного насоса ПМ.

Обнаружено, что фаза реполяризации ПД развивается в два этапа. Полученные данные свидетельствуют, что второй этап фазы реполяризации, обладающий высокой температурной чувствительностью, связан, вероятнее всего, с работой электрогенного насоса ПМ.

Показана принципиальная возможность участия электрогенного насоса ПМ в формировании фазы деполяризации ПД за счет его временной инактивации, вызванной повышением концентрации ионов Са2+ в цитозоле клеток высших растений в начальный момент возбуждения. Время инактивации Н+-насоса сопоставимо со временем формирования переднего фронта ПД в клетках объекта.

Предложена схема генерации ПД в клетках высших растений, учитывающая вклад в этот процесс наряду с пассивными ионными потоками переходного изменения активности электрогенного насоса ПМ.

Научно-практическое значение. Результаты работы углубляют понимание механизмов генерации ПД в клетках высших растений. Предложена схема генерации ПД у высших растений, учитывающая участие в этом процессе наряду с пассивными ионными потоками 9 переходного изменения активности электрогенного насоса. Предложенная схема генерации ПД способствует развитию представлений об эволюции механизмов возбуждения в живых организмах.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Способность клеток высших растений генерировать ПД находится в прямой связи с величиной ЕР. В клетках Cucurbita реро возможна генерация ПД в условиях, исключающих возникновение пассивных ионных потоков.

2. Формирование фазы реполяризации ПД в клетках объекта происходит в два этапа, обладающих различной температурной чувствительностью. Первый этап фазы реполяризации формируется выходящим потоком ионов К+. Второй этап фазы реполяризации, больший по амплитуде, очевидно, формируется электрогенным насосом ПМ. Активный механизм формирования фазы реполяризации может компенсировать убыль или полное отсутствие пассивного механизма.

3. В формировании фазы деполяризации импульса, вероятно, принимает участие электрогенный насос плазмалеммы за счет временного снижения активности. Инактивация электрогенного Н+-насоса вызвана увеличением концентрации ионов Са2+ в цитозоле растительных клеток в начальный момент возбуждения. Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на 2-ом съезде биофизиков России (Москва, 1999), Международной конференции «Ксенобиотики и живые системы» (Минск,

2000), International Symposium «Signaling Systems of Plants Cells» (Moscow,

2001), Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2001), Международной конференции «Регуляция роста, развития и продуктивности растений» (Минск, 2001), а также на региональных конференциях.

10

Публикации. По материалам диссертации опубликовано и направлено в печать 15 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав (включая обзор литературы), заключения, выводов и списка литературы. Изложена на 109 страницах, содержит 24 рисунка. Список цитируемой литературы включает 177 работ, из них 98 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Воденеев, Владимир Анатольевич

ВЫВОДЫ

1. Способность генерировать ПД в клетках стебля Cucurbita реро находится в прямой зависимости от величины метаболической компоненты Ет. Амплитуда ПД линейно зависит от величины ЕР и не проявляет четкой зависимости от величины от диффузионной составляющей Ет, что указывает на сопряжение процесса генерации ПД в клетках высших растений с работой электрогенного насоса. В клетках стебля тыквы возможна генерация ПД в условиях, исключающих возникновение пассивных потоков ионов К+ и СГ. Основная роль в формировании импульса в этих условиях, вероятно, принадлежит активным механизмам транспорта ионов.

2. С помощью предложенного нового методического подхода к изучению механизмов генерации ПД в возбудимых клетках высших растений, основанного на анализе скорости изменения Ет при формировании импульса, показано, что фаза реполяризации ПД формируется в два последовательных этапа. Первый этап фазы реполяризации, обладающий низкой температурной чувствительностью, формируется выходящим по электрохимическому градиенту потоком ионов К+. Второй этап фазы реполяризации, обладающий более высокой температурной чувствительностью в сравнении с первым, формируется, вероятно, электрогенным насосом ПМ. При исключении первого этапа из состава фазы реполяризации значение потенциала возвращается на исходный (до возбуждения) уровень, что указывает на возможность компенсации электрогенным насосом отсутствия пассивного этапа в составе фазы реполяризации.

3. В опытах на изолированных везикулах ПМ показана принципиальная возможность участия Н+-насоса плазмалеммы в формировании фазы деполяризации за счет его временной инактивации, вызванной увеличением концентрации ионов Са2+ в цитозоле. Время Са2+

92 индуцированной инактивации Н+-насоса, сопоставимо со временем формирования фазы деполяризации в клетках Cucurbita реро. Увеличение или снижение активности Н+-насоса ПМ аналогичным образом отражается на амплитуде фазы деполяризации. Это указывает на то, что в ее формирование может вносить вклад диссипация протонного градиента, возникающего за счет работы Н+-насоса ПМ.

4. С учетом полученных в работе результатов предложена новая схема генерации ПД в возбудимых клетках высших растений. Эта схема учитывает непосредственное участие в формировании ПД (наряду с пассивными потоками ионов СГ и К+) переходное изменение активности электрогенного насоса ПМ.

93

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное исследование позволяет с определенностью заключить, что в процессе формирования ПД в клетках стебля тыквы наряду с пассивными потоками ионов Са2+, СГ и К+ непосредственное участие принимает Н+-насос ПМ. Схема, учитывающая роль пассивных и активных механизмов формирования импульса, представлена на рис. 24. Согласно предложенной схеме ионы Са2+, входя в клетку по достижении Ет уровня Етс, активируют СГ-каналы и инактивируют Н+-насос ПМ. Выходящий поток ионов СГ и диссипация протонного градиента формируют фазу деполяризации. Выходящий поток ионов К+ формирует первый этап фазы реполяризации до значения Ет, равного Ек. Восстановление в цитозоле исходной концентрации Са2+ приводит к активации Н+-насоса ПМ, который формирует второй этап фазы реполяризации. При этом, если удаление избытка ионов Са2+ должно возвращать активность электрогенного насоса на исходный уровень (судя по рис. 21), то закисление цитозоля, имеющее место вследствие диссипации протонного градиента на фазе деполяризации, и увеличение концентрации ионов К+ с наружной стороны ПМ, вероятно, должны переводить активность электрогенного Н+-насоса на более высокий, чем до возбуждения, уровень (Воробьев, 1988; Morsomme, Boutry, 2000).

По-видимому, у разных групп растений соотношение между метаболическим и пассивным механизмами генерации ПД может быть различным. Так, у некоторых низших растений формирование ПД целиком связано с переходным изменением активности электрогенного насоса (Рогатых и др., 1976; Gradmann, 1976). У «обычных» (не обладающих локомоторной активностью) растений, к которым относится тыква, вклад электрогенного насоса в формирование импульса, как показано в работе, весьма значителен, но наряду с насосом в этом процессе также принимают участие пассивные потоки ионов. У локомоторных растений, в жизнедеятельности которых импульсная электрическая активность играет большую роль в сравнении с

89

Cl'i K+ Ca2+ 1 Н+

Рис. 24. Предполагаемая схема генерации потенциала действия на плазматической мембране возбудимой клетки высшего растения.

Етс- критический (пороговый) уровень Ет, Ек - калий-равновесный потенциал Ет*- уровень Ет в пике ПД.

90 обычными» растениями, судя по всему, происходит возрастание вклада пассивного механизма в формирование импульса. Об этом свидетельствуют меньшая длительность ПД и имеющий место при генерации импульса овершут (Samejima, Sibaoka, 1982; lijima, Sibaoka, 1985; Hodick, Sievers, 1988), объяснить появление которого возможно только участием пассивных ионных потоков, способных переполяризовать мембрану. В то же время у «обычных» растений овершут отсутствует, а величина Ет* очень близка к величине Е0 (рис. 15а), то есть развитие импульса достаточно легко связать с переходным изменением активности насоса. Можно предположить, что эволюция механизмов возбуждения шла по пути снижения сопряжения процесса генерации ПД с работой электрогенного насоса, что ведет к снижению энергетических затрат и уменьшению зависимости от условий окружающей среды процесса возбуждения, и, как следствие, к повышению его устойчивости и эффективности.

Роль изменения Ет при воздействии на организм каких-либо факторов в процессе эволюции механизмов генерации ПД, вероятно, также изменяется. Если первоначально главная роль изменения (падения) потенциала состояла в повышении устойчивости (защитная функция), то возникшее позднее быстрое импульсообразное изменение Ет по типу ПД является, главным образом, сигналом о внешнем воздействии (Опритов, 1998). По состоянию на сегодняшний день, при рассмотрении механизмов преобразования электрических сигналов в функциональный ответ в клетках высших растений учитывают в первую очередь изменения концентраций ионов Са2+, СГ и К+ в цитозоле и в примембранном слое снаружи клеток. Предложенная схема генерации ПД (рис. 24) показывает, что наряду с этим следует также учитывать переходное изменение активности Н+-насоса, вызывающее изменение рН цитозоля и аппопласта, от величины которого зависит активность многих ферментов (Тарчевский, 2001).

91

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Воденеев, Владимир Анатольевич, Нижний Новгород

1. Ахмедов Н.И., Лялин О.О. Действие ионов тяжёлых металлов на функционирование электрогенной Н+-помпы плазматических мембран II Известия АН АзССР. Сер. биол. наук. 1987. №2. С. 128-132.

2. Берестовский Г.Н. Ионные каналы плазмалеммы и тонопласта // Вестник ННГУ им. Н.И. Лобачевского. Сер. Биол. Материалы выезд, сессии ОФР РАН по пробл. биоэлектрогенеза и адаптации. Н. Новгород: ННГУ, 2001. С.11-15.

3. Берестовский Г.Н., Жерелова О.М., Катаев А.А. Ионные каналы клеток харовых водорослей // Биофизика. 1987. Т.32, №6. С. 1011 -1027.

4. Болдырев А.А. Биологические мембраны и транспорт ионов. М.: Изд-во МГУ, 1985. 208 с.

5. Болдырев А.А. Определение неорганического фосфата // Транспортные аденозинтрифосфатазы. Современные методы исследования / Под ред. А.А. Болдырева. М.: МГУ, 1977. С. 179-181.

6. Бос Д.Ч. Избранные произведения по раздражимости растений. М.: Наука, 1964. Т. 1.427 е., Т.2. 395 с.

7. Вахмистров Д.Б., Воробьев Л.Н., Мельников П.В. К+-термодинамический потенциал и дискретные уровни мембранных потенциалов корневых клеток Trianea bogotensisll Докл. АН СССР. 1974. Т. 215, №6. С.1501-1504.

8. Воденеев В.А. Первичная биоэлектрическая реакция клеток тыквы при воздействии высоких концентраций ионов кальция // Биосистемы: Структура и регуляция / Под ред. Г.А. Ануфриева. Н. Новгород: ННГУ, 2000. С.132-141.

9. Воробьев Л.Н. Регулирование ионного транспорта: теоретические и практические аспекты минерального питания растений // Итоги науки и техники. Сер. Физиология растений. 1988. Т.5. М.: ВИНИТИ. С.5-77.

10. Воробьев Л.Н. Регулирование мембранного транспорта в растениях // Ионный транспорт в растениях. Итоги науки и техники. Сер. Физиология растений. 1980. Т.4. М.: ВИНИТИ. 179 с.

11. Выскребенцова Э.И., Синюхин A.M. Влияние ионов калия на генерацию и проведение потенциалов действия в проводящих пучках стебля тыквы (Cucurbits реро L.) // Физиол. растений. 1967. Т. 14, №5. С.823-833.

12. Гайворонская Л.М., Трофимова М.С., Молотковский Ю.Г. Протонный контроль электрогенной Н+-АТФазы в везикулах плазматических мембран из клеток суспензионной культуры сахарной свеклы II Докл. АН СССР. 1987. Т.292, №3. С. 759-762.

13. Геннис Р. Биомембраны: молекулярная структура и функции. М.: Мир, 1997.624 с.

14. Гунар И.И., Каменская К.И., Паничкин Л.А., Соколова Н.П. Мембранные потенциалы клеток различных тканей стебля тыквы // Известия ТСХА. 1977. №2. С.209-213.

15. Гунар И.И., Каменская К.И., Паничкин Л.А. Влияние состава внешней среды на потенциалы действия стебля тыквы // Известия ТСХА. 1978. №2. С. 16-20.95

16. Гунар И.И., Паничкин Л.А. Водно-ионные потоки и передача возбуждения у растений // Известия ТСХА. 1969. №4. С.3-13.

17. Гунар И.И., Синюхин A.M. Распространяющаяся волна возбуждения у высших растений //Докл. АН СССР. 1962. Т.142, №4. С. 954-956.

18. Добрецов Г.Е. Флуоресцентные зонды в исследовании клеток, мембран и липопротеинов. М.: Наука, 1989. 274 с.

19. Духовный А.И. Электрофизиология опыления у высших растений (на примере кукурузы). Кишинев: Штиинца, 1973.100с.

20. Зацепина Г.Н., Цаплев Ю.Б. Природа электрической полярности высшего растения // Биофизика. 1980. Т.25, № 1. С. 144-147.

21. Иванкина Н.Г., Новак В.А. Локализация редокс-реакций в плазмалемме клеток листа элодеи // Stud. Biophys. 1981. V. 83, N3. Р.197-206.

22. ИостХ. Физиология клетки М.: Мир, 1975. 864 с.

23. Кагава Я. Биомембраны. М.: Высш. шк., 1985. 303 с.

24. Казарян Г.Т., Арцуни И.Г., Паносян Г.А. Мембранный потенциал клеток алейронового слоя семян пшеницы // Физиол. растений. 1981. Т.28, №6. С.1174-1180.

25. Калинин В.А., Опритов В.А. Протонно-калиевый обмен при генерации АТФ-зависимого градиента рН в везикулах плазматических мембран клеток флоэмы высших растений // Биофизика. 1985. Т.ЗО, №1. С.76-78.

26. Калинин В.А., Опритов В.А., Швец И.М., Сидоркин В.Г., Фирсова И.А. О типах АТФаз плазматических мембран клеток флоэмы борщевика Heracleum sosnovskyi II Докл. АН СССР. 1979 б. Т.248, №6. С. 1510-1513.

27. Каменская К.И., Слесак Е. Влияние содержания калия и кальция в питательном растворе на параметры потенциалов действия у растений // Известия ТСХА. 1981. №6. С. 180-183.96

28. Кожечкин С.Н. Микроэлектроды // Приборы и методы для микроэлектродного исследования клеток / Под ред. Б.Н. Вепринцева. Пущино, 1975. С.62-83.

29. Конев С.В. Структурная лабильность биологических мембран и регуля-торные процессы. Мн.: Наука и техника, 1987. 240 с.

30. Куркова Е.Б., Верховская М.Л. Редокс-компоненты в плазмалемме растительных клеток// Физиол. растений. 1984. Т.31, № 3. С.496-501.

31. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1973. 343 с.

32. Мамулашвили Г.Г., Красанова М.С., Лялин О.О. О роли различных тканей стебля в передаче возбуждения II Физиол. растений. 1973. Т.20, №3. С.442-450.

33. Маркин B.C., Пастушенко В.Ф., Чизмаджев Ю.А. Теория возбудимых сред. М.: Наука, 1981. 276 с.

34. Медведев С.С. Электрофизиология растений. СПб.: Изд-во СПбГУ, 1998.184 с.

35. Медведев С.С., Маркова И.В. Роль ионов Са2+ при передаче сигналов в клетках растений // Вестник ННГУ им. Н.И. Лобачевского. Сер. Биол. Материалы выезд, сессии ОФР РАН по пробл. биоэлектрогенеза и адаптации. Н.Новгород: ННГУ, 2001. С.20-25.

36. Мишустина Н.Е., Тихая Н.И., Чаплыгина Н.С. Na++K+ -Атфазная активность изолированных мембран побегов галофита Halocnemum Strobilaceum И Физиол. растений. 1979. Т.26, №3. С.541-547.

37. Новак В.А., Иванкина Н.Г. Зависимость светоиндуцированного внутриклеточного электрического потенциала элодеи от процессов фотосинтеза // Цитология. 1977. Т. 19, №5. С.508-513.

38. Опритов В.А. Распространяющееся возбуждение у высших растений // Успехи современной биологии. 1977. Т.83, №3. С.442-458.

39. Опритов В.А. Функциональные аспекты биоэлектрогенеза у высших растений: 59-е Тимирязевское чтение. Н.Новгород: Изд-во ННГУ, 1998. 46 с.97

40. Опритов В.А., Калинин В.А., Ретивин В.Г. Теоретические основы и методы изучения биофизических процессов у растений. Горький: ГГУ, 1979. 54 с.

41. Опритов В.А., Пятыгин С.С. Уровни мембранных потенциалов клеток стебля тыквы при изменении температуры среды // Ферменты, ионы и био-электрогенез у растений. Горький: Горьк. ун-т. 1984. С.51-54.

42. Опритов В.А., Пятыгин С.С., Воденеев В.А. Непосредственное сопряжение генерации потенциала действия в клетках высшего растения Сисиг-bita реро L. с работой электрогенного насоса // Физиол. растений. 2002. Т.49, №1. С.160-165.

43. Опритов В.А., Пятыгин С.С., Ретивин В.Г. Биоэлектрогенез у высших растении. М : Наука, 1991. 216 с.

44. Опритов В.А., Пятыгин С.С., Ретивин В.Г. Возникновение потенциалов действия у высших растений в ответ на незначительное локальное охлаждение // Физиол. растений. 1982. Т.29, №2. С.338-344.

45. Опритов В.А., Пятыгин С.С., Ретивин В.Г. Участие электрогенного ионного насоса возбудимой мембраны в формировании потенциала действия у высших растений //Докл. АН СССР. 1988. Т.300, №2. С.466-468.

46. Опритов В.А., Ретивин В.Г. О механизме распространяющегося возбуждения у высших растений // Физиол. растений. 1982. Т.29, №5. С.915-924.

47. Опритов В.А., Ретивин В.Г. Регистрация потенциалов действия у высших растений // Методы изучения мембран растительных клеток / Под ред. В.В. Полевого. Л.: Изд-во ЛГУ, 1986. С.96-111.

48. Опритов В.А., Щвец И.М. Na+, К+-АТФаза плазматических мембран клеток флоэмы высших растений // Передвижение ассимилятов в растениях и проблема сахаронакопления / Под ред. А.Л. Курсанова. Фрунзе: изд-во «Илим», 1986. С.267-275.

49. Полевой В.В., Шарова Е.И., Танкелюн О.В. О роли Н+-помпы в действии ИУК на биопотенциал и рост отрезков колеоптилей кукурузы // Физиол. растений. 1989. Т.36, №5. С.998-1002.98

50. Пятыгин С.С. Электрогенез клеток высшего растения при адаптации к охлаждению: Дисс. . докт. биол. наук. Пущино: ИБК РАН, 2001. 292 с.

51. Пятыгин С.С., Опритов В.А. Анализ температурной зависимости электрогенной компоненты мембранного потенциала у Cucurbita реро // Биофизика. 1987. Т.32, №4. С.656-659.

52. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Абрамова Н.Н., Воденеев В.А. Первичная биоэлектрическая реакция клеток высшего растения на комбинированное действие стресс-факторов различной природы // Физиол. растений. 1999а. Т.46, №4. С.610-617.

53. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Воденеев В.А. Доказательство стабилизации величины мембранного потенциала клеток высшего растения при участии электрогенного насоса плазмалеммы // Вестник ННГУ им. Н.И. Лобачевского. Сер. Биол. 2001. Вып. 1 (2). С. 187-189.

54. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Крауз В.О., Абрамова Н.Н., Воденеев В.А. Биоэлектрическая активность клеток высшего растения при химическом стресс-воздействии // Вестник ННГУ им Н.И. Лобачевского. Сер. Биол. Н. Новгород: ННГУ, 19996. Вып.1. С. 119-123.

55. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Половинкин А.В., Воденеев В.А. О природе генерации потенциала действия у высших растений // Докл. АН. 1999в. Т.36, №3, с. 404-407.99

56. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Худяков В.А., Гнездилов А.В. Природа температурной зависимости потенциала покоя холодочувствительного растения Cucurbita // Физиология растений. 1989. Т.36, №1. С. 118-125.

57. Ретивин В.Г. Ионный механизм генерации потенциала действия в проводящих тканях стебля высшего растения: Автореф. дис. . канд. биол. наук. М., 1988. 23 с.

58. Ретивин В.Г., Опритов В.А. Анализ электрохимических градиентов по-тенциалопределяющих ионов в клетках проводящих тканей тыквы в покое и при возбуждении//Физиол. растений. 1986. Т.ЗЗ, №3. С.447-459.

59. Ретивин В. Г., Опритов В А Кабельные свойства стебля высшего растения II Физиол. растений. 1987. Т.34, №1. С.5-12.

60. Ретивин В.Г., Опритов В.А., Федулина С.Б. Предадаптация тканей стебля Cucurbita реро к повреждающему действию низких температур, индуцированная потенциалом действия // Физиол. растений. 1997. Т.44, №4. С.499-510.

61. Ретивин В.Г., Федосеев В.В. Влияние блокаторов ионной проницаемости на биоэлектрические реакции изолированных проводящих пучков стебля тыквы // Мембранный транспорт и биоэлектрогенез у растений. Горький: Горьк. ун-т. 1987. С.55-63.

62. Рогатых Н.П., Ясинковский В.Г., Зубарев Т.Н. Уровни мембранного потенциала у клетки ацетабулярии // Биофизика. 1976. Т.21, №4. С.656-660.

63. Рубин А.Б. Биофизика. М.: Высш. шк., 1987. Кн.2. 303 с.

64. Синюхин A.M. Электрофизиологические исследования клеток флоэмы высших растений // Известия ТСХА. 1964. № 3. С. 59-70.100

65. Синюхин A.M., Горчаков В.В. Потенциалы действия высших растений, не обладающих моторной активностью// Биофизика. 1966. Т.11, №5. С. 840846.

66. Синюхин A.M., Горчаков В.В. Роль проводящих пучков стебля в передаче раздражения на расстояние с помощью биоэлектрических импульсов // Физиол. растений. 1968. Т. 15, №3. С.477-487.

67. Тарчевский И.А. Метаболизм растений при стрессе. Казань: Фэн, 2001. 448 с.

68. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. М.: Мир, 1985. 272 с.

69. Тихая Н.И., Максимов Г.Б. Выделение плазмалеммы из растительных клеток // Методы изучения мембран растительных клеток / Под ред. В.В. Полевого. Л.: Изд-во ЛГУ, 1986. С.20-29.

70. Тихая Н.И., Максимов Г.Б., Коренькова Н.В., Вахмистров Д.Б. Полная активность К,Мд-АТФазы и ориентация везикул мембранных препаратов растительных клеток//Физиол. растений. 1984а. Т.31, № 5. С. 882-888.

71. Тихая Н.И., Максимов Г.Б., Мишустина Н.Е., Куркова Е.Б., Батов А.Ю., Семенова Т.В., Тазабаева К.А., Вахмистров Д.Б. Катионзависимая АТФазная активность мембран, изолированных из корней кукурузы // Физиол. растений. 19846. Т.31, №2. С.221-228.

72. Ходоров Б.И. Общая физиология возбудимых мембран. М.: Наука, 1975.408 с.

73. Abe Т. Chloride ion efflux during an action potential in the main pulvinus of Mimosa pudica/l Bot.Mag.(Tokio) 1981. V.94, №1036. P.379-383.

74. Adamec L. The comparison between membrane and transorgan electric potentials in Chenopodium rubrum: The methods // Biol. Plant. 1989. V.31, №5. P.327-335.

75. Barbier-Brygoo H., Vinauger M„ Colcombet J., Ephritikhine G., Frachisse J., Maurel C. Anion channels in higher plants: functional characterization, molecular structure and physiological role // Biochim. et Biophys. Acta. 2000. V.1465, №1. P.199-218.

76. Barr R. The effect of inhibitors of plasma membrane redox reactions on proton excretion by plant cells // Physiol, plant. 1988. V.73, №1. P. 194-199.

77. Beilby M.J. Calcium and plant action potential // Plant, Cell and Environ. 1984. V.7. P.415-421.

78. Bennet A.B., O'Neill S.D., Spanswick R.M. H+-ATPase activity from storage tissue of Beta vulgaris. 1. Identification and characterization of an anion-sensitive H+-ATPase // Plant Physiol. 1984. V.74, №3. P.538-544.

79. Bentrup F.-W. Botanische Elektrophysiologie. Vom Phanomen zum moleku-laren Mechanismus // Naturwissenschaften. 1985. V.72, №4. P. 169-179.

80. Bentrup F.-W. Potassium ion channels in the plasmalemma // Physiol. Plant. 1990. V.79. P.705-711.

81. Blatt M R. Reassessing roles for Ca2+ in guard cell signaling // J. Exp. Bot. 1999. V.50. P.989-999.

82. Bowman J.B. Effects of inhibitors on the plasma membrane and mitochondrial adenosine triphosphatase of Neurospora crassa II Biochim. et Biophys. Acta. 1978. V.512, №1. P. 13-28.

83. Bown A.W., Craufold L.A. Evidence that H+ efflux stimulated by redox activity is independent on plasma membrane ATPase activity // Physiol, plant. 1988. V.73, №1. P. 170-174.

84. Briskin D.P., Basu S., Assmann S.M. Characterization of the red beet plasma membrane H+-ATPase reconstituted in a planar bilayer system // Plant Physiol. 1995. V.108, №1. P.393-398.

85. Briskin D.P., Gawieowski M.C. Role of the plasma membrane H+-ATPase in K+ transport // Plant Physiol. 1996. V. 111. P. 1199-1207.

86. Bush D.R., Sze H. Calcium transport in tonoplast and endoplasmic reticulum vesicles isolated from cultured carrot cells // Plant Physiol. 1986. V.80, №2. P.549-555.

87. Bushmann P., Sack H., Kohler A.B., Dahse I. Modeling plasmalemma ion transport of the aquatic plant Egeria densa // J. Membrane Biol. 1996. V.154, №2. P.109-118.102

88. Cheeseman J.M., LaFayette P.R., Gronewald J.W., Hanson J.B. Effect of ATPase inhibitors on cell potentials and K+-influx in corn roots // Plant Physiol. 1980. V.65, №6. P. 1139-1145.

89. Cheeseman J.M., Pickard B.G. Electrical characteristics of cells from leaves of Lycopersicon И Can. J. Bot. 1977. V.55, №5. P. 497-510.

90. Chrispeels M.J., Crawford N.M., Schroeder J.I. Proteins for transport of water and mineral nutrients across the membranes of plant cells // Plant Cell. 1999. V.11. P.661-675.

91. Czempinski K., Gaedeke N., Zimmermenn S., Muller-Rober B. Molecular mechanisms and regulation of plant ion channels // J. Exp. Bot. 1999. V.50. P.955-966.

92. Davies E. Action potentials as multifunctional signals in plants: a unifying hypothesis to explain apparently disparate wound responses // Plant, Cell and Environ. 1987. V.10, № 8. P. 623-631.

93. De Nisi P., Dell'Orto M., Pirovano L., Zocchi G. Calcium-dependent phosphorylation regulates the plasma-membrane H+-ATPase activity of maize (Zea mays L.) roots // Planta. 1999. V.209, №1. P.187-194.

94. Dunlop J. Membrane potentials in the xylem in roots of intact plants // J. Exp. Bot. 1982. V. 33, N 136. P. 910-918.

95. Evans D.E., Williams L.E. P-type calcium ATPases in higher plants biochemical, molecular and functional properties // Biochim. et Biophys. Acta. 1998. V.1376, №1. P.1-25.

96. Felle H. The Н+/СГ symporter in root-hair cells of Sinapis alba. An electrophysiological study using ion-selective microelectrodes // Plant Physiol. 1994. V.106, № 3. P.1131-1136.

97. Fleurat-Lessard P., Bouche-Pillon S., Leloup C., Bonnemain J.-L. Distribution and activity of the plasma membrane H+-ATPase in Mimosa pudica L. in relation to ionic fluxes and leaf movements // Plant Physiol. 1997. V.113. P.747-754.

98. Frachisse J.-M., Thomine S., Colcombet J., Guern J., Barbier-Brygoo H. Sulfate is both a substrate and an activator of the voltage-dependent anion channel of Arabidopsis hypocotyl cells // Plant Physiol. 1999. V.121. P.253-261.

99. Fromm J., Bauer T. Action potentials in maize sieve tubes change phloem translocation//J. Exp. Bot. 1994. V.45, №273. P.463-469.

100. Fromm J., Eschrich W. Electric signals released from roots of willow (Salix vimvnalis L.) change transpiration and photosynthesis // J. Plant Physiol. 1993. V.141, №6. P.673-680.

101. Fromm J., Spanswick R. Characteristics of action potentials in willow (Salix viminalis L.) // J. Exp. Bot. 1993. V.44, №264. P.1119-1125.

102. Gerhardt В., Beevers H. Influence of sucrose on protein determination by the Lowry procedure //Analit. Biochem. 1969. V. 23, N. 1. P. 193-195.

103. Gradmann D. "Metabolic" action potentials in Acetabularia II J. Membrane Biol. 1976. Vol.29, №1. P.23-45.

104. Gradmann D., Hoffstadt J. Electrocoupling of ion transporters in plants: interaction with internal ion concentrations // J. Membrane Biol. 1998. V.166, №1. P.51-59.

105. Higinbotham N., Graves J.S., Davis R.F. Evidence for an electrogenic ion transport pump in cells of higher plants // J. Membrane Biol. 1970. V.3, №3. P.210-222.

106. Ikoma S., Okamoto H. The quantitative and chronological relationship between lAA-induced H+-pump activation and elongation growth studied by means of xylem perfusion // Plant Cell Physiol. 1988. V.29. P.261-267.

107. Katou K. Distribution of electric potential and ion transport in the hypocotyls of Vigna sesquipedalis V. Electrogenic activity of the parenchyma cells in hypo-cotyl segments // Plant and Cell Physiol. 1978. V.19, №4. P.523-535.

108. Klusener В., Weiler E.W. A calcium-selective channel from root-tip en-domembranes of garden cress // Plant Physiol. 1999. V.119. P. 1399-1405.

109. Knight H., Trewavas A.J., Knight M.R. Cold calcium signaling in Arabidopsis involves two cellular pools and a change in calcium signature after acclimation // Plant Cell. 1996. V.8. P.489-503.

110. Knight M.R., Campbell A.K., Smith S.M., Trewavas A.J. Transgenic plant aequorin reports the effects of touch and cold-shock and elicitors on cytoplasmic calcium // Nature. 1991. V.352. P.524-526.

111. Kojima H., Katou K., Okamoto H. Homeostatic regulation of membrane potential by an electrogenic ion pump against change in the K+ concentration of the extra- and intra-organ perfusion solutions // Plant Cell Physiol. 1985. V.26, №2. P.351-359.

112. Kourie J.I. Transient СГ and K+ currents during action potential in Chara inflate. Effects of External sorbitol, cations, and ion channel blockers // Plant Physiol. 1994. V.106, №2. P.651-660.

113. Krol E., Trebacz K. Ways of ion channel gating in plant cells // Annals of Botany. 2000. V.86. P.449-469.

114. Lainson R., Field C.D. Electrical properties of Valonia ventricosa // J. Membrane Biol. 1976. V.29, №1-2. P.81-94.

115. Leonard R.T., Hodges Т.К. Characterization of plasma membrane-associated adenosine triphosphatase activity of oat roots // Plant Physiol. 1973. V. 52, N1. P. 6-12.

116. Lin W., Hanson J.B. Cell potentials, cell resistance, and proton fluxes in corn root tissue. Effects of dithioerythritol // Plant Physiol. 1976. V.58. P. 276282.105

117. Lino В., Baizabal-Aguirre V.M., Gonsales de la Vara L.E. The plasma-membrane H+-ATPase from beet root is inhibited by a calcium-dependent phosphorylation // Planta. 1998. V.204, №3. P.352-359. ч

118. Lowry O.H. Rosebrough N.G., Farr A.L., Randall R.G. Protein measurement with the Folin phenol reagent//J. Biol. Chem. 1951. V. 193, N 1. P. 265-275.

119. Lunevsky V.Z., Zherelova O.M., Vostrikov I.Y., Berestovsky G.N. Excitation of characeae cell membranes as a result of activation of calcium and chloride channels // J. Membrane Biol. 1983. V.72, №1. P.43-58.

120. Maathuis F.J.M., Ichida A.M., Sanders D., Schroeder J.I. Roles of higher plant K+channels//Plant Physiol. 1997. V.114. P.1141-1149.

121. Maathuis F.J.M., Sanders D. Plant membrane transport // Curr. Opin. Cell Biol. 1992. V.4, №4. P.661-669.

122. Maathuis F.J.M., Sanders D. Plasma membrane transport in context making sense out of complexity// Cur. Opin. Plant Biol. 1999. V.2, №3. P.236-243.

123. Maeshima M. Tonoplast transporters: organization and function // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 2001. V.52. P.469-497.

124. Mancuso S. Hydraulic and electrical transmission of wound-induced signals in Vitis vinifera //Aust. J. Plant Physiol. 1999. V.26, №1. P.55-61.

125. Marty-Fleurence F.St., Bourdil I., Rossignol M., Blein J.-P. Active vanadate-sensitiven H+ translocation in corn roots membrane vesicles and proteolipo-somes // Plant Sci. 1988. V.54, N3. P. 177-184.

126. Michelet В., Boutry M. The plasma membrane H+-ATPase. A highly regulated enzyme with multiple physiological functions // Plant Physiol. 1995. V.108, №1. P.1-6.

127. Moran M., Ehrenstein G., Iwasa K., Mischke C., Bare C., Satter R.L. Potassium channels in motor cells of Samanea saman II Plant Physiol. 1988. V.88, №3. P.643-648.

128. Morsomme P., Boutry M. The plant plasma membrane H+-ATPase: structure, function and regulation // Biochim. et Biophys. Acta. 2000. V.1465, №1. P.1-16.106

129. Ohki S. The origin of electrical potential in biological systems // Comprehensive Treatise Electrochem. 1985. V. 10. P. 1 -130.

130. Palmgren M.G., Harper J.F. Pumping with plant P-type ATPases II J. Exp. Bot. 1999. V.50. P.883-893.

131. Paszewski A., Zawadzki Т., Dziubinska H. Higher plant biopotentials and the integration of biological sciences // Folia Soc. Scient. Lublin. Biol. 1977. V.19, №2. P.95-116.

132. Pickard B.G. Action potentials in higher plants II Bot. Review. 1973. V.39, №2. P. 172-201.

133. Pineros M., Tester M. Calcium channels in higher plant cells: selectivity, regulation and pharmacology//J. Exp. Bot. 1997. V. 48. P.551-577.

134. Pyatygin S.S., Opritov V.A., Khudyakov V.A. Subthreshold changes in excitable membranes of Cucurbita pepo L. stem cells during cooling-induced action-potential generation // Planta. 1992. V.186, №2. P. 161-165.

135. Rasi-Coldongo F., Pugliarello M.C., De Michelis M.J. The Ca2+-transport ATPase of plant plasma membrane catalyzes a nH+/Ca2+ exchange // Plant Physiol. 1987. V.83, №4. P.944-1000.

136. Reddy A.S.N. Calcium: silver bullet in signaling // Plant Sci. 2001. V.160. P.381-404.

137. Rob M., Roelfsema G., Prins H.B.A. Ion channels in guard cells of Arabi-dopsis thaliana (L.) heynh. // Planta. 1997. V.202, №1. P. 18-27.

138. Rodrigues-Navarro A. Potassium transport in fungi and plants // Biochim. et Biophys. Acta. 2000. V.1469, №1. P. 1-30.107

139. Samejima M., Sibaoka Т. Changes in the extracellular ion concentration in the main pulvinus of Mimosa pudica during rapid movement and recovery // Plant and Cell Physiol. 1980. V. 21, №3. P.467-479.

140. Samejima M., Sibaoka T. Membrane potentials and resistances of excitable cells in the petiole and main pulvinus of Mimosa pudica II Plant and Cell Physiol. 1982. V.23, №3. P.459-465.

141. Sanders D., Brownlee C., Harper J.F. Communicating with Calcium // Plant Cell. 1999. V.11. P.691-706.

142. Schachtman D.P. Molecular insights into the structure and function of plant K+ transport mechanisms II Biochim. et Biophys. Acta. 2000. V.1465, №1. P.127-139.

143. Schauf C.L., Wilson K.J. Properties of single K+ and СГ channels in Ascle-pias tuberosaprtoplast // Plant Physiol. 1987. V.85, №2. P.413-418.

144. Schoenmakers T.J.M., Visser G.J., Flik G., Theuvent A.P.R. CHELATOR: An improved method for computing metal ion concentrations in physiological solutions// Bio.Techniques. 1992. V.12. P.870-879.

145. Schroeder J.I. Quantitative analysis of outward rectifying K+ channel currents in guard cell protoplasts from Vicia faba II J. Membrane Biol. 1989. V.107, №3. P.229-235.

146. Schroeder J.I., Hedrich R., Fernandez J.M. Potassium-selective single channels in guard cell protoplasts of Vicia faba II Nature. 1984. V.312. P.361-364.

147. Shiina Т., Tazawa M. Action potential in Luffa cylindrica and its effects on elongation growth // Plant Cell Physiol. 1986. V.27, №6. P. 1081-1089.

148. Sibaoka T. Excitable cells in Mimosa И Science. 1962. V.137, №3525. P.226.

149. Sibaoka T. Rapid plant movements triggered by action potentials // Bot. Mag. Tokyo. 1991. V.104, №1. P.73-95.

150. Slayman C.L., Long W.S. , Gradmann D. "Action potentials" in Neurospora crassa, a mycelial fungus // Biochim. et Biophys. Acta. 1976. V. 426, №4. P.732-744.

151. Stokes D.L., Aueer M., Zhang P., Kuhlbrandt W. Comparison of H+-ATPase and Ca2+-ATPase suggests that a large conformational change initiates P-type ion pump reaction cycles//Current Biology. 1999. V.9, №13. P.672-679.

152. Sze H. H+-translocating ATPases: advances using membrane vesicles // Annu. Rev. Plant Physiol. 1985. V.36. P. 175-208.

153. Sze H., Churchill K.A. Mg/KCI-ATPase of plant plasma membrane is an electrogenic pump. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1981. V.78. P. 5578-5582.

154. Sze H., Li X., Palmgren M.G. Energization of plant cell membranes by H+-pumping ATPases: regulation and biosynthesis // Plant Cell. 1999. V.11, №4. P.677-689.

155. Thibaud J.-B., Soler A., Grignon C. H+ and K+ electrogenic exchanges in corn roots // Plant Physiol. 1986. V.81, №3. P.847-853.

156. Thuleau P., Ward J.M., Ranjeva R.,Schroeder J.I. Voltage-dependent calcium-permeable channels in the plasma membrane of a higher plant cell // EMBO J. 1994. V.13, №13. P.2970-2975.

157. Trebacz K., Simonis W., Schonknecht G. Cytoplasmic Ca2+, K+, and N03~ activities in the liverwort Conocephalum conicum L. at rest and during action potentials // Plant Physiol. 1994. Vol.106, №3. P.1073-1084.

158. Trebacz K., Tarnecki R., Zawadzki T. The effect of ionic channel inhibitors and factors modifying metabolism on the excitability of the liverwort Conocephalum conicum II Physiol. Plant. 1989. V.75, №1. P.24-30.

159. Trewavas A. Le calcium, c'est la vie: calcium makes waves // Plant Physiol. 1999. V.120, №1. P.1-6.

160. Ueoka-Nakanishi H., Maeshima M. Quantification of Ca2+/H+ Antiporter VCAXIp in Vacuolar Membranes and Its Absence in Roots of Mung Bean // Plant Cell Physiol. 2000. V.41, №9. P. 1067-1071.109

161. Volkov A.G. Green plants: electrochemical interfaces // J. Electroanalytical Chemistry. 2000. V.483, №1. P.150-156.

162. White P.J. Calcium channels in the plasma membrane of root cells // Annals of Botany. 1998. V.81, №1. P. 173-183.

163. Zawadzki Т., Trebacz K. Extra- and intracellular measurements of action potentials in the liverwort Conocephalum conicum // Physiol. Plant. 1985. V.64. P. 477-481.

164. Zimmerman S., Ehrhardt Т., Plesch G., Muller-Rober B. Ion channels in plant signaling // Cell. Mol. Life Sci. 1999. V.55, №1. P. 183-203.

165. Zimmerman S., Sentenac H. Plant ion channels: from molecular structures to physiological functions // Cur. Opin. Plant Biol. 1999. V.2, №6. P.477-482.