Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Светоиндуцированные электрические потенциалы фотосинтезирующих растительных клеток

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Иванкина, Наталья Георгиевна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. Ю

1.1. МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ. ПАССИВНЫЙ И АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ ИОНОВ В РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТКАХ. Ю

1.2. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ИОННЫХ НАСОСОВ.

1.2.1. АТФазы в плазмалемме растительных клеток. Воз- 20 можность участия АТФ в электрогенезе

1.2.2. Окислительно-восстановительные компоненты плазматических мембран растительных клеток и их возможное участие в электрогенезе

1.3. СВЕТОИЦЦУЦИРОВАННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК.

1.3.1. Связь светоиндуцированных потенциалов с фотосинтезом

1.3.2. Гипотезы, объясняющие природу светоиндуцированных потенциалов растений.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. ОБЪЕКТЫ ИССЛЩВАШЙ.

2.2. МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ.

2.2.1. Микроэлектродное измерение мембранного потенциала

2.2.2. Внеклеточная регистрация светоиндуцированной биоэлектрической реакции.

2.2.3. Регистрация электрического сопротивления полоски листа растения.

2.3. РАСТВОРЫ.

2.4. ОСВЕЩЕНИЕ.

2.5. ИЗМЕРЕНИЕ СПЕКТРА ДЕЙСТВИЯ И ЭФФЕКТА ЭМЕРСОНА

ДЛЯ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА. '

2.6. РЕГИСТРАЦИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО ВЫДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА

2.7. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ ПЛАЗМАЛЕММЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕДОКС-АГЕН-ТОВ НИТРО-СТ И НАДИ.

2.7.1. Гистохимические методы определения НАДЕ^НАДФ^-оксидоредуктазной и цитохромоксидазной активности плазмалеммы.

2.7.2. Определение интенсивности окраски листьев и степени плазмолиза клеток при действии нитро-СТ и нади.

2.7.3. Определение влияния нитро-СТ и нади на транспорт ионов и рО^.

2.8. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ.

ГЛАВА 3. ПРИРОДА СВЕТОИНДУЦИРОВАННОЙ ГИПЕРПСШЯРИЗАЦИИ ПЛАЗМАЛЕММЫ КЛЕТОК ПРЕСНОВОДНЫХ РАСТЕНИЙ.

3.1. СВЕТОИНДУЦИРОВАННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА ЭЛОДЕИ И ВАЛЛИСНЕРИИ В СРАВНЕНИИ С НИТЕЛ

3.2. СВЯЗЬ СВЕТОИНДУВДРОВАННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА С ФОТОСИНТЕЗОМ

3.3. РОЛЬ ЭТЦ ХЛОРОПЛАСТОВ, ФОТОФОСФОРИЛИРОВАНИЯ И ЦИКЛА КАЛЬВИНА В ГЕНЕРАЦИИ СВЕТОИНДУЦИРОВАННОГО МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА.

3.4. ЧТО ПРОИСХОДИТ НА ЦИТ0ПЛАЗМАТИЧЕСК0Й МЕМБРАНЕ (РАБОЧАЯ ГИПОТЕЗА)

3.5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОКАЛИЗАЦИИ 01ШСЛИТЕЛБН0-В0ССТАН0ВИ

ТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИИ В ПЛАЗМАЛЕММЕ.

3.5.1. Гистохимические исследования с реактивами-индикаторами на окислительно-восстановительные реакции

3.5.2. Зависимость окраски листьев реактивами нитро-СТ и нади от условий эксперимента

3.5.3. Действие нитро-СТ и нади на плазмолиз клеток.

3.5.4. Влияние нитро-СТ и нади на мембранный потенциал, транспорт ионов, фотосинтез и дыхание

ГЛАВА 4. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВЕТ 0ИНД7ЦИР0ВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ РАСТЕНИИ.

4.1. ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕДДУ СВЕТОИНДУЦИРОВАННОЙ ВНУТРИКЛЕТОЧНОЙ И ВНЕКЛЕТОЧНОЙ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ РАСТЕНИЙ.

4.2. ПРИРОДА СВЕТОИЦЦУЩРОВАННОЙ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ РАСТЕНИИ ПРИ ВНЕКЛЕТОЧНОМ ОТВЕДЕНИИ.

4.2.1. Локализация СЕР.

4.2.2. СЕР, как результат межклеточного электрохимического взаимодействия в растениях

4.3. СВЕТОИНДУЦИРОВАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ РАЗНЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Светоиндуцированные электрические потенциалы фотосинтезирующих растительных клеток"

Первые исследования по электрофизиологии растений были проведены сравнительно давно, в конце прошлого столетия Хааком /120/ и Кляйном /139/. Но в отличие от электрофизиологии животных, электрофизиология растений развивалась более медленно. До 70-х годов нынешнего столетия электрическим потенциалам растительных объектов было посвящено немногим более 30 работ. Заметное развитие электрофизиология растений получила в последние годы. Увеличилось количество публикаций и резко изменилось содержание работ. Превде большое внимание уделялось феноменологии электрических явлений в растении, описанию самого факта существования электрических потенциалов на мембранах растительных клеток, электрических градиентов между различными частями растения, описанию фактов изменения этих потенциалов в ответ на какие-то внешние воздействия. В последнее время основное внимание исследователей, работающих в области электрофизиологии растений, приковано к интимным механизмам электрогенеза, к природе тех процессов, которые протекают в мембранах растительных клеток и обусловливают существование и изменение разности электрических потенциалов на этих мембранах.

Большим шагом на пути к исследованию электрических явлений в растениях на мембранном уровне явилось использование микроэлектродного способа регистрации электрических потенциалов. Но ещё задолго до того, как удалось с помощью стеклянного капилляра, введенного в гигантскую клетку харовнх водорослей, измерить разность потенциалов между внутренним содержимым и окружающей средой /101,192/, был установлен факт изменения электрических потенциалов растений в ответ на световое воздействие /120,199 и др./. С конца прошлого столетия и до наших дней све-тоиндуцированная биоэлектрическая реакция растений является предметом внимания многих исследователей.

При изучении светоиндуцированных потенциалов растений можно выделить несколько аспектов.

1. Исследование феноменологии явления - установление факта существования биоэлектрической реакции у растений в ответ на световое воздействие. Изучение закономерностей этой реакции в различных экспериментальных условиях при изменении функционально значимых для растения параметров внешней и внутренней среды.

2. Исследование взаимосвязи светоиндуцированных потенциалов с основным метаболическим процессом зеленой растительной клетки - процессом фотосинтеза.

3. Выявление общих закономерностей и специфических особенностей светоивдуцированной биоэлектрической реакции разных видов растений.

4. Изучение природы светоиндуцированных потенциалов растений. Исследование физико-химических процессов, вызывающих свето-индударованную электрическую поляризацию цитоплазматической мембраны.

5. Исследование значения светоиндуцированной электрической поляризации клеточной мембраны для функционирования этой мембраны и клетки в целом.

6. Анализ возможностей практического использования метода регистрации светоиндуцированных электрических потенциалов для определения функционального состояния растительных клеток.

Некоторые из перечисленных вопросов довольно подробно рассмотрены в литературе, другие представляют предмет исследования в настоящее время.

Цель этой работы заключалась в выяснении природы светоин-дуцированного электрогенеза, поиске тех процессов и реакций в клетке, которые являются ответственными за светоиндуцированные изменения мембранного потенциала плазмалеммы; определении каким образом, через какие реакции и продукты реакций осуществляется связь метаболических процессов в клетке с изменением электрического потенциала на плазмалемме; выяснении какие изменения происходят непосредственно на плазмалемме во время светоиндуци-рованной её гиперполяризации; как преобразуются изменения электрического потенциала на клеточной мембране во внеклеточную све-тоицдуцированную биоэлектрическую реакцию.

Большинство электрофизиологических исследований цроведено на гигантских клетках харовых водорослей - харе, нителле и других. Менее изучены электрические параметры клеток высших растений. В то же время электрофизиологические исследования на высших растениях являются, вероятно, необходимым этапом при переходе от фундаментальных исследований к применению результатов этих исследований в практике растеневодства, поскольку большинство хозяйственно ценных культур относится к высшим растениям.

Хорошими модельными объектами среди высших растений являются, на наш взгляд, водные растения элодея и валлиснерия, имеющие довольно крупные клетки и более высокие по сравнению с харо-выми водорослями значения мембранного потенциала.

Использование результатов электрофизиологических исследований в прикладных целях требует также расширения круга лабораторных объектов. В связи с этим, а также с целью определения правомочности перенесения закономерностей светоиндуцированного электрогенеза, установленных на элодее и валлиснерии, на другие виды растений проводились сравнительные исследования светоинду-цированных электрических потенциалов многих видов растений из различных систематических и экологических групп.

В работе рассматривается механизм генерации активной составляющей мембранного потенциала на свету, анализируется последовательность реакций между хлоропластами и плазмалеммой при освещении растительной клетки. Впервые установлены взаимоотношения между светоиндуцироваиными электрическими потенциалами, регистрируемыми внутриклеточным и внеклеточным способами. Установлены общие закономерности светоиндуцированного электрогенеза 24 видов растений. На основании проведенных исследований даются методические рекомендации применения метода внеклеточного отведения электрических потенциалов растений.

Работа имеет, в основном, теоретическое значение. Исходя из анализа полученных результатов предлагается альтернативная АТФазной концепции гипотеза участия окислительно-восстановительных реакций плаз мал еммы в электрогенном транспорте Н4" из клетки. Исследование и понимание механизмов функционирования электрогенной Н^-помпы, играющей важную роль в регуляции внутриклеточного рН /163,181 и др./ и обеспечении растительной клетки необходимыми веществами /149,164,181 и др./, открывает пути управления процессами жизнедеятельности растений. Кроме того, изучение электрических свойств клеточных мембран растений, особенно тех параметров, которые зависят от процессов фотосинтеза, должно служить теоретической основой использования в сельскохозяйственной практике электрофизиологических экспресс-методов оценки состояния хозяйственно ценных культур.

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Иванкина, Наталья Георгиевна

выводы

1. Показано, что элодея и валлиснерия являются хорошими модельными объектами для исследования природы светоиндуцирован-ной гиперполяризации плазмалеммы, поскольку имеют высокие значения МП на свету, большую и устойчивую во времени разницу между световым и темновым уровнями МП (в 2-3 раза больше, чем у нителлы, распространенного в электрофизиологии объекта).

2. Светоиндуцированные изменения мембранного потенциала (СМП) элодеи и валлиснерии также как у других вддов растений связаны с фотосинтезом. Об этом говорит соответствие спектров действия СМП и спектров поглощения листа и хлорофилла, эффект гиперполяризации плазмалеммы при дополнительном освещении длинноволновым светом, подобный эффекту Эмерсона, снижение СМП при действии диурона, соответствие индукционных переходов фотосинтеза и СМП.

3. Ингибиторный анализ, экспериментальная модификация работы ЭТЦ фотосинтеза показывают, что АТФ не определяет изменения МП на свету, однако необходим для генерации СМП. Определяющим условием светоиндуцированной гиперполяризации плазмалеммы является работа нециклического транспорта электронов, поскольку: а) на фоне диурона кофакторы циклического фотофосфорили-рования ШС и викасол не восстанавливают светового уровня МП, ингибированного диуроном; восстановление светового уровня МП наблюдается при действии на фоне диурона системы доноров электронов - ДХФИФ + аскорбат; б) как разобщители, так и кофакторы фотофосфорилирования (ДНФ, NH^CI, ФМС, викасол) вызывают обратимое снижение СМП; эффект усиливается цри увеличении концентрации действующих веществ.

4. СМП элодеи и валлиснерии имеют сложную зависимость от концентрации С02 в среде. С одной стороны, С02 необходим для выхода МП на световой стационарный уровень, с другой стороны, увеличение концентрации С02 в среде приводит к обратимому снижению СМП. По-видимому между СМП и циклом Кальвина существует особая форма конкурентных взаимоотношений.

5. Изменение на порядок концентрации ионов калия, натрия, кальция в среде, длительное выдерживание элодеи в однокомпонент-ных сульфатных растворах калия, натрия, кальция и в дистиллированной воде не оказывают существенного влияния на величину и характер светоиндуцированной гиперполяризации плазмалеммы. Следовательно, СМП нельзя интерпретировать как следствие изменения только пассивных свойств мембраны или активного транспорта исследованных ионов.

6. Результаты гистохимических экспериментов с акцептором электронов нитро-СТ и донором электронов нади показывают, что плазмалемма клеток элодеи и валлиснерии обладает НАД(Ф)Н2:(нит-ро-СТ)-оксидоредуктазной и нади:(акцептор)-оксидазной активностью.

7. Установлена корреляция между интенсивностью окраски листьев элодеи реактивами нитро-СТ и нади и способностью клеток плазмолизировать, что говорит о действии редокс-агентов на плазмалемму.

8. Интенсивность окраски листьев элодеи реактивом нитро-СТ усиливается на свету. В присутствии диурона различий в интенсивности окраски листьев, находившихся на свету и в темноте, не обнаружено, что указывает на возможную связь окислительно-восстановительных реакций в плазмалемме с процессами восстановления пиридиннуклеотидов в ЭТЦ хлоропластов.

9. Окрашивание листьев реактивом нади интенсивнее происходит в темноте и наблюдается только в том случае, когда в среде присутствует 02- Цианид и азид не влияют на реакцию нади, что говорит о цианид-азид-резистентности "конечной оксидазы" редокс-цепи плазмалеммы.

10. Окислительно-восстановительные реакции плазмалеммы, по-видимому, непосредственно связаны с процессами электрогенеза и транспорта ионов, поскольку: а) нитро-СТ и нади необратимо снижают МП элодеи и валлиснерии, при этом световая составляющая МП изменяется в большей степени по сравнению с темновым МП; б) наблюдается корреляция между степенью снижения МП и интенсивностью окраски листьев элодеи реактивом нитро-СТ в зависимости от световых условий; в) одновременно с изменением МП редокс-агентами наблюдается выход ионов калия, натрия, хлора из клеток; изменения процессов дыхания и фотосинтеза, судя по р02, отстают по времени от начала видимых изменений МП и транспорта ионов.

11. На основании перечисленного выше и анализа литературных данных можно сделать общий вывод о природе светоиндуциро-ванной гиперполяризации плазмалеммы.

Светоиндуцированная гиперполяризация плазмалеммы клеток элодеи и валлиснерии обусловлена восстановлением пиридиннуклеотидов в цепи нециклического транспорта электронов в хлороп-ластах. АТФ и С02 необходимы, вероятно, для создания в цикле Кальвина системы переносчиков восстановительных эквивалентов из хлоропластов в цитоплазму. Локализованные в плазмалемме окислительно-восстановительные реакции, для которых пиридиннук-леотиды являются донорами электронов, кислород - конечным акцептором, выполняют функцию ЕГ^-помпы.

12. При одновременной регистрации двумя способами (микроэлектродным и внеклеточным) электрических потенциалов элодеи, валлиснерии, нителлы и некоторых других видов растений установлено, что при внеклеточном отведении регистрируется кривая, подобная первой производной изменений мембранного потенциала, но с противоположным знаком.

13. Амплитуда фаз внеклеточной светоиндуцированной биоэлектрической реакции (СБР), как производной от СМП, определяется скоростью изменения мембранного потенциала и не может превышать амплитуду фаз СМП.

14. СБР возникает в результате межклеточного электрохимического взаимодействия, локализованного на границе между освещенным и затемненным участками листа, и определяется физико-химическими процессами, обусловливающими светоиндуцированную электрическую поляризацию цитоплазматической мембраны.

15. Анализ эквивалентных электрических схем показывает, что роль элементов дифференцирующей КС-цепи, на которой происходит преобразование процессов поляризации плазмалеммы во внеклеточную биоэлектрическую реакцию, выполняют в растении ёмкость плазмалеммы и сопротивление цитоплазмы.

16. Установлены общие закономерности изменения электрических потенциалов 24 видов растений из различных экологических групп в ответ на включение и выключение света. Это ещё не доказывает, но даёт возможность предполагать, что механизм светоиндуцированной гиперполяризации плазмалеммы, предлагающийся на основании результатов исследований на элодее и валлиснерии, может быть характерен и для других фотосинтезирующих растительных клеток.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Важная роль в поддержании клеточного гомеостаза принадлежит плазмалемме. Ионные насосы, локализованные в этой мембране, выполняют функцию создания ионных, электрических, осмотических и рН-градиентов между клеткой и средой. Поэтому исследование электрических параметров биологических мембран и механизмов функционирования ионных насосов имеет общебиологическое значение, направлено на поиски путей управления биологическими системами.

Электрические свойства растительных клеток изучены значительно слабее по сравнению с животными клетками, хотя представляют не меньший интерес.

Известно, что изменение мембранного потенциала в ответ на световое воздействие является характерной особенностью фотосин-тезирующих растительных клеток и обусловлено процессами фотосинтеза. Проведенные нами исследования на пресноводных высших растениях ЭЛОдее ( Elodea canadensis Rich. ) и ВЭЛЛИСНерИИ (Vallis-neria spiralis L) согласуются с известным в литературе. По характеру изменений мембранного потенциала в ответ на включение и выключение света элодея и валлиснерия не отличаются от многих других объектов (рис.35). Светоиндуцированные изменения МП элодеи и валлиснерии также, как у других видов растений, обусловлены процессами фотосинтеза. Это следует из экспериментов по исследованию спектров действия фотосинтеза и светоиндуцированного МП, по эффекту Эмерсона для МП, по характеру влияния ингибиторов и кофакторов, по соответствию фаз изменения потенциала и кривой фотосинтетического выделения кислорода у этих растений.

В тоже время в отличии от многих других растений элодея и валлис-нерия имеют высокие значения МП на свету (-250-350 мВ), большую разницу между световым и темновым уровнем МП, что делает их удобными объектами для исследования природы светоиндуцированной гиперполяризации плазмалеммы.

Как показывают проведенные нами исследования и анализ литературных данных, светоиндуцированные изменения МП связаны, по-видимому, с активацией электрогенной помпы в плазмалемме, а не с изменением на свету пассивных свойств мембраны. Изменение концентрации неорганических макроионов в среде не оказывает теоретически ожидаемого, в соответствии с уравнением Нернста, изменения светового уровня МП, Тот факт, что СМП элодеи сохраняется при длительном выдерживании растений в дистиллированной воде, даёт нам основание считать, что СМП может определяться либо электрогенным транспортом Н* наружу, либо транспортом ОН" внутрь клеток.

Многие исследователи приходят в настоящее время к выводу о существовании в плазмалемме растительных клеток системы электрогенного транспорта Н+ /53-55,138,177-181 и др./. Вероятно, СМП можно рассматривать как активацию на свету электрогенной Н^-помпы. Тогда к вопросу о природе светоиндуцированных потенциалов растительных клеток следует подходить как к частному случаю выяснения природы активной составляющей МП. Фотосинтезирую-щие растительные клетки безусловно являются удобной экспериментальной моделью, поскольку позволяют проводить исследования активной составляющей МП "в чистом виде". Темновой МП слагается из активной и пассивной составляющих, соотношение между которыми, как правило, трудно определить. Поэтому при различных внешних воздействиях сложно интерпретировать какие изменения суммарного потенциала приходятся на долю активной составляющей, какие обусловлены изменением равновесного потенциала. Разность между световым и темновым уровнем МП, обозначаемая как дСМП, представляет собой, по-вдцимоаду, увеличение активной составляющей МП. Поэтому изменение лСМП при действии различных факторов говорит о влиянии этих факторов на активную составляющую МП.

Установленная зависимость светоиндуцированной гиперполяризации плазмалеммы от процессов фотосинтеза позволяет предполагать, что активация электрогенной помпы на свету связана с увеличением энергопоставок за счёт фотосинтеза.

АТФ является универсальной энергообеспечивающей системой всех живых организмов, поэтому наиболее вероятным, на первый взгляд, представляется предположение, что электрогенный транспорт Н* растительных клеток энергетически обеспечивается АТФ и, что на свету активация К^-помпы может происходить за счёт фото-фосфорилирования /179,181 и др./. Однако известно, что уровень АТФ в клетке существенно не изменяется при освещении /112,128, 180 и др./. Кроме того, значения МП элодеи, валлиснерии и некоторых других видов растений настолько велики на свету, что вряд ли могут быть обеспечены функционированием Н^АТФазы со стехиометрией HVA!K? = 2/1. Эти, а также некоторые другие данные, обсуждавшиеся в разделе 1.2., противоречат представлению об участии АТФ в генерации активной составляющей МП. Поэтому представлялось целесообразным исследовать зависимость светоиндуцирован-ного мембранного потенциала элодеи и валлиснерии от цроцессов фотофосфорилирования и от нециклического транспорта электронов в хлоропластах.

Результаты экспериментов показали, что циклического фотофосфорилирования, активированного ФМС или викасолом, при подавлении диуроном нециклического транспорта электронов недостаточно для существования СМП. Б условиях, когда работает только фотосистема I по нециклическому пути за счёт экзогенных доноров электронов, потенциал находится на световом стационарном уровне. Следовательно необходим нециклический транспорт электронов. К такому же выводу приходят другие авторы при работе на харовых водорослях /5,27/ и гриффитчии /189/.

При действии на элодею ФМС или викасола наблюдается падение СМП, связанное, вероятно, с увеличением отношения АТФ/ПН-Н2. Эти результаты свидетельствуют об определяющей роли пиридиннуклеотидов в генерации световой гиперполяризации плазмалеммы. Как известно из литературы, уровень восстановленности пиридиннуклеотидов в растительной клетке при освещении увеличивается /91,118/.

От АТФ и С02 СМП элодеи и валлиснерии имеют сложную зависимость. СМП не меняется при частичном подавлении фотофосфори-лирования, однако высокие концентрации разобщителей вызывают снижение дСМП. Увеличение концентрации С02 в среде снижает СМП, исключение С02 из омывающего раствора приводит к уменьшению скорости выхода МП на световой уровень.

Сложная зависимость СМП от АТФ и С02 может быть объяснена из предположения о необходимости существования системы переносчиков восстановительных эквивалентов из хлоропластов в цитоплазму. Изменение мембранного потенциала на свету обусловлено восстановлением пиридиннуклеотидов в цепи нециклического транспорта электронов. Однако, мембрана хлоропластов непроницаема для пиридиннуклеотидов /182/. Для восстановления ПН цитоплазмы необходима, вероятно, система переносчиков, такая, например, как ФГК и ФГА /91,182/. ФГК в хлоропластах восстанавливается ПН-Н2 до ФГА, который через мембрану хлоропластов выходит в цитоплазму и восстанавливает ПН цитоплазмы (рис.37). Так как ФГК образуется при фиксации С02 становится понятной необходимость работы цикла Кальвина, следовательно, и необходимость присутст

1Ш

Рис.37. Схема возможных взаимоотношений между хлоропластами (ХП), митохондриями (MX), гликолизом (ГЛ) и электронно-транспортной цепью (ЭТЦ) плазмалеммы (ПИ), которая производит пространственное разделение Н+ и ОН" и обусловливает градиент электрического потенциала на плазмалемме. Фиксация С02 в цикле Кальвина (ЦК) необходима для работы челночного механизма (чм), осуществляющего перенос восстановительных эквивалентов из хлоропластов в цитоплазму (ЦП). Регуляция взаимоотношений между ХП, MX и ГЛ осуществляется через АДФ вия С02 и синтеза АТФ для генерации СМП. Поэтому высокие концентрации разобщителей вызывают снижение дСМП (рис.10). Для поддержания работы челночной системы в стационарном состоянии достаточно, вероятно, малой скорости фиксации С02. При исключении С02 из раствора С02 эндогенного происхождения достаточно для удержания светового стационарного уровня МП.

Высокий световой уровень МП при отсутствии С02 в среде, а также снижение СМП при увеличении С02 в среде опровергают предположение некоторых авторов /27,28,58,73 и др./ о потенциалопре-деляющей роли ионов бикарбоната.

Если светоиндуцированную гиперполяризацию цитоплазматичес-кой мембраны рассматривать как одну из форм аккумуляции световой энергии в растительной клетке, то понятно, что между СМП и основной системой потребления энергии в растительной клетке -циклом Кальвина - должны существовать конкурентные взаимоотношения. Для фиксации С02 необходимы и АТФ и ПН-Н2. Увеличение концентрации С02 в среде приводит к интенсивному окислению nH-Hg в цикле Кальвина, что вызывает падение потенциала до тем-нового уровня. Снижение СМП высокими концентрациями С02 говорит также о том, что продукты фиксации С02 сами по себе не могут определять изменение потенциала на свету.

Если световой уровень МП определяется ПН-Н2, то конкуренция за ПН-Н2 должна существовать, вероятно, не только между СМП и циклом Кальвина, но и между СМП и дыханием (рис.37). Поэтому можно ожидать, что всякая активация митохондриального дыхания, которое в обычных условиях на свету подавлено, приведет к снижению СМП.

Итак, на основании результатов экспериментов по влиянию на МП кофакторов и ингибиторов фотосинтеза можно заключить, что энергетическим источником для электрогенной системы в плазмалемме выступают восстановленные пиридиннуклеотиды. На свету основным поставщиком ПН-Н2 выступает фотосинтез, в темноте источником ПН-Н2 может, вероятно, выступать гликолиз и другие окислительные процессы. Некоторые данные, полученные на нефотосин-тезирующих растительных клетках /62/, говорят о правомочности такого предположения.

На основании результатов гистохимических и электрофизиологических экспериментов с реактивами-индикаторами на окислительно-восстановительные реакции (нитро-СТ и нади) можно предполагать, что пиридиннуклеотиды являются донорами электронов для системы окислительно-восстановительных реакций в плазмалемме, выполняющих функцию Н"*—помпы (рис.37). Конечным акцептором электронов в редокс-цепи плазмалеммы выступает, по-видимому, кислород. "Конечная оксидаза" является азид-цианид-резистентной. Такое заключение основано на зависимости реакции нади от кислорода (табл.6) и нечувствительности этой реакции к азиду и цианиду (табл.5). Участие кислорода подтверждается также зависимостью МП элодеи от содержания кислорода в среде /66/.

Такое представление исключает, по крайней мере для исследованных растений (элодея, валлиснерия) участие АТФазных систем в генерации активной составляющей мембранного потенциала, но не исключает полностью существования в плазмалемме АТФаз, которые, возможно, выполняют какую-то вторичную функцию, например, могут регулировать состояние транспортных каналов. Вполне возможно также, что у других видов растений механизм светоиндуцированного электрогенеза отличается от такового у высших пресноводных растений элодеи и валлиснерии.

Необходимым этапом выяснения закономерностей электрогенеза разных растительных объектов является, на наш взгляд, проведение сравнительного анализа светоиндуцированных изменений мембранного потенциала разных ввдов растений. Далеко не на всех объектах изза методических сложностей можно проводить микроэлектродные исследования. Как известно ещё из первых работ по электрофизиологии растений /199 и др./ изменение электрических потенциалов фотосинтезирующих растений в ответ на освещение обнаруживается и при внеклеточной регистрации потенциалов. Однако характер ответов зависит от способа регистрации. Для нителлы, например, изменения электрических потенциалов на освещение при внутриклеточной и внеклеточной регистрации противоположны по фазе /25/, у пшеницы и кукурузы амплитуда ответов при внеклеточной регистрации меньше амплитуды светоиндуцированных изменений мембранного потенциала /I/ и т.д, И хотя понятно было, что при внутриклеточной регистрации измеряется светоиндуцированная электрическая поляризация цитоплазматической мембраны той клетки, в которую введен микроэлектрод, или в случае симпластически соединенных клеток дополнительно к этому изменение потенциала примыкающих клеток /20,146/, а светоиндуцированная биоэлектрическая реакция при внеклеточном отведении представляет результат межклеточного электрохимического взаимодействия /25/, нерешенным оставался вопрос относительно того, как взаимосвязаны результаты, получаемые при внутриклеточной и внеклеточной регистрации потенциалов. Непонятно было, почему характер ответов, имеющих одну природу, зависит от способа регистрации потенциалов, почему у одних видов растений при внеклеточной регистрации сохраняется на свету некий стационарный уровень потенциала /25 и др./, у других растений в световом стационарном состоянии внеклеточный потенциал равен нулю и совпадает с темновым уровнем /52,103 и др./, несмотря на различное функциональное состояние растений на свету и в темноте. В связи с этим, прежде чем проводить сравнительный анализ светоиндуцированных электрических потенциалов разных видов растений исследовались взаимоотношения между результатами, получаемыми при внутриклеточной и внеклеточной регистрации потенциалов.

Теоретический расчёт (рис.24), электротехническое моделирование (рис.24, .25), анализ эквивалентных электрических схем (рис.32,33) и одновременная регистрация микроэлектродным и внеклеточным способами светоиндуцированных электрических потенциалов элодеи, валлиснерии и нителлы (рис.24,26,34) позволили сделать заключение, что светоиндуцированная биоэлектрическая реакция при внеклеточном отведении представляет собой суперпозицию постоянной составляющей и первой производной от светоиндуциро-ванного мембранного потенциала. Светоиндуцированная биоэлектрическая реакция при внеклеточном отведении возникает в результате межклеточного электрохимического взаимодействия, локализованного, как показывают результаты экспериментов по электролитическому шунтированию (рис.28,29), на границе мезду освещенным и затемненным участками клетки, листа или целого растения. Емкость плазмалеммы и сопротивление цитоплазмы и межклеточного пространства выполняют в растении, по-видимому, роль элементов дифференцирующей КС-цепи, на которой происходит преобразование светоиндуциро-ванного мембранного потенциала (интегральная форма) в светоинду-цированную биоэлектричекую реакцию (дифференциальная форма). Поскольку электрический ток во внеклеточной среде, обусловленный электрическим взаимодействием между освещенными и находящимися в темноте клетками или участками одной клетки, имеет противоположное направление по отношению к току в цитоплазме, то и фазы светоиндуцированной биоэлектрической реакции при внеклеточном отведении противоположны по знаку соответствующим фазам светоинду-цированных изменений мембранного потенциала.

Установленные закономерности устраняют кажущиеся противоречия при интерпретации светоиндуцированных электрических потенциалов, имеющих единую природу (имеется ввиду связь с фотосинтезом) и отличающихся только из-за способа регистрации. Показано, что наличие или отсутствие постоянной составляющей, т.е. стационарного уровня потенциала при внеклеточной регистрации, зависит от соотношения таких параметров растительных клеток, как сопротивление цитоплазмы, сопротивление плазмалеммы и сопротивление клеточной "оболочки'.' Понятно также, что амплитуда фаз светоиндуцирован-ной биоэлектрической реакции при внеклеточном отведении, как производной от светоиндуцированного мембранного потенциала, должна быть меньше или равна (но не больше) амплитуде соответствующих фаз мембранного потенциала, что и наблюдается в эксперименте.

Установленная специфическая природа внеклеточной светоинду-цированной биоэлектрической реакции позволяет дать некоторые методические рекомендации, которые необходимо учитывать при использовании метода внеклеточной регистрации потенциалов:

1. Во избежание "эффекта суммирования" необходимо располагать отводящие электроды ближе к свето-темновой границе или границе, разделяющей функционально отличающиеся участки листа, органа или целого растения.

2. Отводящие электроды не должны электролитически шунтировать границу функционального раздела клеток.

Эти рекомендации могут быть полезными при использовании в сельскохозяйственной практике метода внеклеточной регистрации потенциалов, как довольно простого электрофизиологического показателя оценки функционального состояния растений. К сожалению приходится отмечать, что пока ещё этот метод используется не всегда корректно /61/.

Установленные взаимоотношения между результатами внутриклеточной и внеклеточной регистрации электрических потенциалов позволили нам провести сравнительный анализ электрических потенциалов 24 видов растений из различных экологических и систематических групп и установить общие закономерности светоиндуцированного электрогенеза для всех исследованных объектов. Устойчивая гиперполяризация плазмалеммы на свету характерна для фотосинтезирую-щих клеток пресноводных, морских и наземных высших и низших растений.

Общие закономерности светоиндуцированного электрогенеза, установленные для многих видов растений (рис.35,36), являются предпосылками существования у разных видов растений аналогичных электрогенных и транспортных систем, хотя окончательный вывод по этому вопросу, безусловно, был бы преждевременным. Вопрос о механизме транспорта Н+ в плазмалемме различных растительных клеток требует дальнейшего исследования.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Иванкина, Наталья Георгиевна, Томск

1. Адыгезалов В.Ф. О природе фотоиццуцированных изменений биопотенциалов листьев высших растений. - Дис.канд.биод.наук - Киев, 1978, 98л.

2. Акулова Е.А., Мухин Е.Н. Применение ингибиторов ферментов и доноров электронов при изучении фотосинтетического транспорта электронов в хлоропластах. В кн.: Методы исследования фотосинтетического транспорта электрона, Бущино, 1974,с.33-47.

3. Андрианов В.К., Булычёв А.А., Курелла Г.А., Литвин Ф.Ф. О связи фотоидцуцированных изменений потенциала покоя с наличием хлоропластов в клетках Niteiia. Биофизика, 1970, т.15, ЖЕ, с.190-191.

4. Андрианов В.К., Булычёв А.А., Курелла Г.А., Литвин Ф.Ф. Транспорт ионов и электрогенез в растительных клетках. В кн.: Биофизика мембран, Каунас, 1971, с.60-68.

5. Андрианов В.К., Курелла Г.А., Литвин Ф.Ф. Изменение потенциала клеток водоросли uiteiia при действии света и связь этого эффекта с фотосинтезом. Биофизика, 1965, т.10, №3, с.531-533.

6. Андрианов В.К., Курелла Г.А., Литвин Ф.Ф. О взаимосвязи потенциала покоя и фотосинтеза. В кн.: Физико-химические основы авторегуляции в клетках. М., Наука, 1968, с.200-206.

7. Андрианов В.К., Курелла Г.А., Литвин Ф.Ф. Влияние ингибиторовдыхания и фотосинтеза на потенциал покоя клеток Niteiia и его фотоиндуцированные изменения, Цитология, 1969, т.II, т, с.1014-1020.

8. Атанасова Л.Я. Изучение действия ауксина на мембранные системы окисления НАДН и НАДФН у колеоптилей кукурузы. Дис. канд.биол.наук. - Л., 1979, 158л.

9. Арнон Д.И. Фотосинтетическое фосфорилирование и единая схема фотосинтеза. В кн.: Труды У Между н.биохим.конгресса. Механизм фотосинтеза* М., 1962, с.208-239.

10. Ахмедов И.О. Мембранные потенциалы и электрическая проводимость мембран клеток высших растений. Дис.канд.биол.наук. - Л., 1978, 182л.

11. Берестовский Г.Н., Воробьев Л.Н., Жерелова О.М., Луневский В.З., Мусиенко B.C. Методические особенности внутриклеточной перфузии и фиксации напряжения на клетках uiteiiopsis obtusa.

12. В кн.: Харовые водоросли и их использование в исследовании биологических процессов клетки, Вильнюс, 1973, с.243-259.

13. Берестовский Г.Н., Востриков И.Я., Жерелова О.М., Луневский В.З. Характеристики возбудимых мембран клеток харовых водорослей. В кн.: Ионный транспорт в растениях. - Киев, Наукова думка, 1979, с.8-10.

14. Берстон М. Гистохимия ферментов. М., Мир, 1965.

15. Бобров В.А. Исследование фотоиндуцированных изменений электрических потенциалов и ионных потоков через мембраны клеток Kite На : Автореф. дис. * .канд. биол. наук. М., 1975, - 27с.

16. Бобров В.А., Юрин В.М., Яглова Л.Г., Курелла Г.А. Электрические и термодинамические свойства Н^-АТФазных каналов электрогенной помпы на плазмалемме клеток Niteiia. Физиол. раст., 1979, т.26, #6, с.1193-1202.

17. Булычёв А.А., Андрианов В.К., Курелла Г.А., Литвин Ф.Ф. Трансмембранный потенциал клетки и хлоропласта высшего наземного растения. Физиол.раст., 1971, т.18, £2,с.248-256.

18. Василец И.М., Деркачев Э.Ф., Нейфах С.А. Источники энергии для транспортной функции плазматической мембраны. Биофизика, 1968, т.13, *3, с.566-572.

19. Веренинов А.А. Транспорт ионов через клеточную мембрану. -Л., Наука, 1978.

20. Верховская М.Л., Куркова Б.Б. Выделение плазматических мембран из фракций клеточных стенок и некоторые характеристики АТФазной активности этих мембран. Физиол.раст., 1980, т.27, Л6, с.1242-1248.

21. Волков Г.А. К вопросу о механизме светоиндуцированной гиперполяризации мембранного потенциала плазмалеммы клетки Nitei-la flexilis. Биофизика, 1981, т.26,#6, C.I02I-I026.

22. Волков Г.А., Мисюк Л.А. Об интерпретации биоэлектрической реакции растений на раздражение на примере действия света• -Докл.АН СССР, 1971, т.197, #6, с.1435-1437.

23. Волков Г.А., Мисюк Л.А., Петрушенко В.В. Биоэлектрическая реакция растительной клетки на освещение. Электронная обработка материалов, 1971, №2, с.65-68.

24. Волков Г .А., Петрушенко В.В. Исследование потенциала покоя отдельной клетки водоросли Nitella flexilis . 1У. О СВЯЗИ реакции клетки на раздражение светом с процессами фотосинтеза. Цитология, 1969, т.11, №8, с.1007-1013.

25. Волков Г.А., Петрушенко В.В. Исследование потенциала покоя отдельной клетки водоросли uiteiia flexilis. У. Гиперполяризация плазмалеммы клетки. Цитология, 1970, т.12, J&7, с. 873-878.

26. Воробьев Л.Н. Регулирование мембранного транспорта в растениях. В кн.: Итоги науки и техники, физиология растений. -М., 1980, т.4, с.5-77.

27. Воробьев Л.Н., Гоштаутайте Л., Литвинов А.И., Мельников П.В., Мотеюнене Э., Федулов Ю.П., Хитров Ю.А. Регулирование проницаемости мембранной системы клеток харовых водорослей. В кн.: Биофизика мембран, ч.П, Каунас, 1972, с.148-166.

28. Гордон Л.Х., Бичурина А.А. Об участии плазматической мембраны в дыхании корней пшеницы. Докл.АН СССР, 1970, т.193, №5, с.1195-1197.

29. Гордон Л.Х. Дыхание и водно-солевой обмен растительных тканей.- М., Наука, 1976.

30. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. М., Наука, 1970, с.574.

31. Денеш М. Электрогенные ион-транспортные системы в плазмалемме клеток харовых водорослей, обнаруженные при освещении и во время возбуждения. Взаимодействие этих систем; Автореф. дис.канд.биол.наук. М., 1980, - 20с.

32. Денеш М., Андрианов В.К., Булычёв А.А., Курелла Г.А., Ураз-манов Р.И. Влияние ДЩЩ на фотоиндуцированный транспорт Н* В клетках И изолированных хлоропластах Nitellopsis obtusa/" Физиол.раст., 1978, т.25, #6, C.II63-II67.

33. Денеш М., Андрианов В.К., Булычёв А.А. Курелла Г.А. Фотоинду цированный транспорт Н* в клетках Mteiiopsis obtusa. -Биофизика, 1979, т.24, №4, с.657-661.

34. Денеш М., Курелла Г.А. Электрогенные ион-транспортные системы в плазмалемме клеток Niteiiopsis obtusa, запускаемые светом и во время возбуждения клетки. Физиол.раст., 1980, т.27, HQ, с.507-514.

35. Ефимцев Е.И. Внутриклеточное исследование спектров действия фотосинтеза и сопряженных с ним процессов: Автореф. дис. канд.биол.наук. М., 1967, - 21с.

36. Злотникова И.Ф., I'yHap И.И., Паничкин Л.А. Фотоиндуцирован-ные изменения мембранного потенциала клеток эпидермиса листа Tradescantia. Изв.Тимирязевск.с.гХ.акад., 1977, ЛЗ,с.10-14.

37. Иванкина Н.Г., Новак В.А. Взаимоотношения между фотосинтезом и светоиндуцированным внутриклеточным электрическим потенциалом растений. В кн.: Матер, научно-практической конф. молодых ученых Томской области, Томск, 1975, с.I51-155.

38. Имашева Э.С. Фотоиндуцированные изменения разности электрических потенциалов на плазмалемме и тонопласте клеток Hitei-la и их связь с метаболизмом. Дис.канд.биол.наук. - М., 1979, 138л.

39. Калинин В.А., Опритов В.А., Швец И.М. Активный электрогенный транспорт Б4" в везикулах плазматических мембран клеток флоэмы борщевика. Биофизика, 1982, т.27, №1, с.58-61.

40. Кандлер 0», Лизенкеттер И. Влияние индолилуксусной кислоты, арсената и динитрофенола на путь углерода при фотосинтезе.-В кн.: Труды У Мевдун.биохим.конгресса. Механизм фотосинтеза.^., 1962, с.332-345.

41. Кларксон Д. Транспорт ионов и структура растительной клетки. М., Мир, 1978.

42. Кораблева Н.П., Ладыженская Э.П., Любимова Н.В., Проценко М.А., Кадыржанова Д.К., Метлицкий Л.В. Выделение и характеристика фракции, обогащенной плазмалеммой, из паренхимы клубней картофеля. Физиол.раст., 1980, т.27, №6, с.1249-1259.

43. Красавина М.С., Вйскребенцева Э.И. АТФазная активность и транспорт калия и натрия в тканях корня. Физиол.раст., 1972, т.19, £5, с.978-983.

44. Лисовская Н.П. Аденозинтрифосфатаза клеточных мембран и перенос ионов. В кн.: Успехи биологической химии, И., Наука, 1967, т.8, с.93-116.

45. Литвин Ф.Ф., Ефимцев Е.И. Внутриклеточное исследование микроэлектродным методом фотосинтеза и сопряженных с ним процессов. В кн.: Физико-химические основы авторегуляции в клетках., М., Наука, 1968, с.196-199.

46. Литвинов А.И., Воробьев Л.Н., Вахмистров Д.Б. Особенности биоэлектрогенеза клеток суспензионной культуры Hicotiana tabacum L. ~ Физиол.раст., 1979, т.26, №6, с.1203-1214.

47. Лялин 0.0. Некоторые закономерности биоэлектрической реакции листа растения на свет. В кн.: Физико-химические основы происхождения биопотенциалов. - М., Наука, 1964, с.159-165.

48. Лялин 0.0. Электрические свойства клеточных мембран и межклеточных контактов высших растений: Автореф.дис.докт.биол. наук., М., 1980, 44с.

49. Лялин 0.0., Ахмедов И.С., Ктиторова И.Н. Электрогенез клеток листа Elodea canadensis. Физиол.раст., 1977, Т.24, ЖЕ» с.70-74.

50. Лядин 0.0., Ктиторова И.Н. Экспериментальные способы смещения внутриклеточной кислотности и влияние внутриклеточного рН на электрогенный водородный насос растительной клетки. -Физиол.раст., 1976, т. 23, №2, с.305-314.

51. Лялин 0.0., Пасичный А.П. Сравнительное изучение биоэлектрической реакции листа растения на действие COg и света. -Докл.АН СССР, 1969, I.I88, J66, с.1402-1404.

52. Март1фосов С.М. Бионасосы роботы клеткй?. - М., Радио и связь, 1981.

53. Мисюк Л.А. Исследование гиперполяризованного состояния плазмалеммы клеток Nitella flexilis. дис.КЭНД.бИОЛ.Наук. -Л., 1972, - 147л.

54. Мисюк Л.А. Изменение мембранного потенциала клетки Hiteiia flexilis под действием света. В кн.: Харовые водоросли и их использование в исследовании биологических процессов клетки. - Вильнюс, 1973, с.305-314.

55. Мишустина Н.Е., Тихая Н.И., Чаплыгина Н.С. ( Уа+ + К+)-АТФаз-ная активность изолированных мембран побегов галофита Haioc-nemum strobilaceum. Физиол.раст., 1979, Т.26, №3, C.54I-547.

56. Молекулярная и прикладная биофизика сельскохозяйственных растений и применение новейших физико-технических методов в сельском хозяйстве, раздел 4., Кишинев, 1977, с.92-106,

57. Николаев Б.А., Гордон Л.Х., Алексеева В.Я. К вопросу о существовании в плазмалемме растительных клеток окислительно-восстановительной системы. Казан.ин-т биол. Казан, фил. АН СССР, Казань, 1980, 12с. рукопись деп. в ВИНИТИ 6 авт. 1980, J63472-80 Деп.

58. Новак В.А., Иванкина Н.Г. Сравнительное изучение светоиндуцированных изменений электрических потенциалов растений. -Физиол.раст., 1975, т.22, М, с.49-54.

59. Новак В.А., Иванкина Н.Г. Светоиндуцированное поглощение ионов клетками пресноводных растений. Физиол.раст., 1978, т.25, №2, с.315-322.

60. Новак В.А., Иванкина Н.Г. Зависимость мембранного потенциала фотосинтезирующих растительных клеток от кислорода. -Цитология, 1978, т.20, №8, с.896-902.

61. Оболонский В.В. Спектральное исследование светозависимой биоэлектрической активности листьев высших растений: Авто-реф. дис.канд.биол.наук. Л., 1980, - 27с.

62. Палладина Т.А. Ионстимулируемые АТФазы растительных тканей.

63. Успехи совр.биол., 1977, т.84, №3, с.353-366.

64. Палладина Т.А. Биохимическая характеристика плазматических мембран растительных клеток. Успехи совр.биол., 1979,т.87, ЯЗ, с.426-441.

65. Палладина Т.А., Левченко Л.А., Науменко В.Д. О возможной функциональной роли //а+,К+-АТФазы у растений. Докл.АН СССР, 1978, т.242, №6, с.1447-1449.

66. Перес Альварес П., Булычёв А.А., Денеш М., Курелла Г.А. Светозависимые электрические реакции в клетках морских зеленых сифоновых водорослей. Научн.докл.высш.шк., Еиол.науки, 1982, №7, с.39-44.

67. Петрушенко В.В. О возможном механизме фотоиндуцированной гиперполяризации плазмалеммы растительной клетки. В кн.: Ха-ровые водоросли и их использование в исследовании биологических процессов клетки, Вильнюс, 1973, с.350-358.

68. Петрушенко В.В. Адаптивные реакции растений. Киев, Вшца школа, I98I.

69. Пирс Э. Гистохимия теоретическая и прикладная. М., Иностранная лит-ра, 1962.

70. Полевой В.В., Саламатова Т.С. О механизме действия ауксина на мембранный транспорт ионов водорода. Физиол.раст., 1975, т.22, №3, с.519-526.

71. Полевой В.В., Саламатова Т.С. Протонные насосы и их функциональная роль. В кн.: Итоги науки и техники, физиология растений, - М., 1980, т.4, с.78-125.

72. Рыбин И.А. История развития представлений о светоиндуцируе-мых биоэлектрических реакциях листьев высших растений. В кн.: Светозависимая биоэлектрическая активность листьев растений, Свердловск, изд-во Уральского ун-та, 1977, с.7-22.

73. Рыбин И.А. Феноменология и происховдение светозависимойбиоэлектрической активности, В кн.: Светозависимая биоэлектрическая активность листьев растений, Сведоовск, изд-во Уральского ун-та, 1980, с.5-22.

74. Шин И.А., Ефимов А.К., Дощенникова О.А. Изучение биоэлектрической реакции листа растения на изменение С02 и 02 в атмосфере на свету и в темноте. Биофизика, 1972, М,с.696-697.

75. Рыбин И.А., Ефимов А.К., Макаров Н.М. Биоэлектрическая реакция листа растения в процессе формирования фотосинтетического аппарата» В кн.: Вопросы регуляции фотосинтеза, Свердловск, изд-во Уральского ун-та, 1970, с.57-64.

76. Рыбин И.А., Михеева С.А. О природе биоэлектрической реакции листа растения на включение и выключение света. Докл.АН СССР, 1973, т.208, J63, с.742-744.

77. Рыбин И.А., Михеева С.А., Оболонский В.В. Исследование све-тостиыулированной биоэлектрической реакции листьев этиолированных растений в процессе зеленения. Физиол.раст., 1974, т.21, М, с.692-697.

78. Саляев Р.К. Поглощение веществ растительной клеткой.-М., Наука, 1969.

79. Самойлов £.Н. Таблицы значений средней ошибки и доверительного интервала средней арифметической величины вариационного ряда. Томск, изд-во Томск.ун-та, 1970.

80. Сигети 8«, Имашева Э.С., Яглова Л.Г. Фотоивдуцированные изменения разности электрических потенциалов мембран растительных клеток при действии веществ типа бензонитрила. -Физиол.раст., 1982, т.29, J&2, с.345-349.

81. Скулачёв В.П. Трансформация энергии в биомембранах.-М., Наука, 1972.

82. Тихая Н.И. Мембранная ( //а+ + К+)-АТФазная активность растений: Автореф.дис.канд.биол.наук.-М., 1979, 20с.

83. Успенская В.Д. Биоэлектрический потенциал фотосинтеза. -Докл.АН СССР, 1951, т.78, №2, с. 159-Я62.

84. Федулов Ю.П. Исследование влияния ионного состава среды, температуры и ингибиторов метаболизма на электрические свойства клеток харовых водорослей: Автореф.дис.канд.биол. наук. М., 1974, - 24с.

85. Флора СССР, т.1. Л., Изд-во АН СССР, 1934, с.295-296.

86. Хебер У. Взаимодействие в системе хлоропласт клетка. - В кн.: Теоретические основы фотосинтетической продуктивности, М., Наука, 1972, с.266-285.

87. Bentrup F.W. Electrogenic Membrane Transport in Plants. -Biophys. Struct. Mech., 1980, v.6, H 3, p.175-189.

88. Bentrup F.W., Gratz H.J., Unbechauen H. The Membrane Potential of Vallisneria Leaf Cells: Evidence for Light-dependent Proton Permeability Changes. In: Ion Transport in Plants. Academic Press, London-New York, 1973, p.171-187.

89. Briggs W.R. Studies on a Possible Photoreceptor for Phototro-pism in Corn. Carnegie Inst. Washington, Year Book, 1975,v. 74, p.807-809.

90. Brinckmann E. Zur Messung des Membranpotentials und dessen lichtabhangigen Anderungen an Blatzellen hoherer Landpflan-zen. Dis. Dokt. der Naturwissenschaften. - Darmstadt, 1973, S.83.

91. Brinckmann E., Luttge U. Inhibition of Light-Induced, Transient Membrane Potential Oscillations of Oenothera Leaf Cells by Cycloheximide. Experientia, 1975,v.31,p.933-934.

92. Brooks S.C. and Gelfan S. Bioelectric Potentials in Hitel-la. Protoplasma, 1929, Bd.5, S.86-96.

93. Casey R.P., Thelen M., Azzi A, Dicyclohexylcarbodiimide Inhibits Proton Translocation by Cytochrome с Oxidase. Bio-chem. Biophys. Res. Commun., 1979, v.87, И p.1044-1051.

94. Christ R.A. Untersuchungen liber den photoelektrischen Ef-fekt bei Pelargonium zonale (L.) Aiton. Ber. Schweiz. Bot. Ges. , 1955, Bd. 65, S. 387-426.

95. Cole K.S., Curtis H.J. Electric impedance of Nitella during activity. J.Gen. Physiol., 1938, v.22, p. 37-64.

96. Conwey C.J. Nature and Significance of Concentration Relations of Potassium and Sodium Ions in Sceletal Muscle. -Physiol. Rev., 1957, v. 37, p. 84-132.

97. Crane F.L., Low H. NADH oxidation in liver and fat cell plasma membranes. FEBS Lett., 1976, v.68, N 2, p.153-156.

98. Crane P.L., Goldenberg H., Morre D.J., Low H. Dehydrogena-• ses of the plasma membrane. In: Subcellular Biochem.,

99. Uew York London, 1979, v.6, p. 345-399.

100. Denny P., Weeks D.C. Effect of light and bicarbonate on membrane potential in Potamogeton schweinfurthii (Benn). -Ann.Bot., 1970, v.34, N 136, p. 483-496.

101. Doughty C.J., Hope A.B. Effects of ultraviolet radiation on the plasma membranes of Chara corallina. 1. The hyperpola-rized state. Austr.J.Plant.Physiol., 1976, v.3, N 5,p.677-685.

102. Drabikowska A.K. Oddychanie niewrazliwe na cyjanek. Post, biochem., 1978, v.24, N 1, p. 59-75.

103. Felle H., Bentrup F.W. Light-Dependent Changes of Membrane Potential and Conductance in Riccia fluitans. In: Membrane Transp. Plants, Berlin et al., 1974-, p.120-125; Diss, p.162-164.

104. Pelle H., Bentrup F.W. Effect of Light upon Membrane Potential, Conductance and Ion Fluxes in Riccia fluitans. J. Membrane Biol., 1976, v.27, p.153-170.

105. Pelle H., Bentrup F.W. Evidence for a СССР-induced.proton permeability of the plasmalemma of Riccia fluitans. In: Echanges ionigues transmembran. veg.Collog., Rouen-Paris, 1976. Paris, 1977, p.193-198.

106. Pindley G.P. Electrogenic and diffusive components of the membrane of Hydrodictyon africanum. J. Membrane Biol., 1982, v.68, IT 3, p.179-189.

107. Fischer E., Haschke H.-P., Hilsdork J., Luttge U., Wei-kert A., Zirke G. Wirkung von Cyanid auf das Membranpo-tential von Blattzellen von Mnium cuspidatum. Ber. Deutsch. Bot. Ges., 1975, Bd.88, S.355-360.

108. Glass B. Effect of Light on the Bioelectric Potentials of Isolated Elodea Leaves. Plant Physiol., 1933, v.8,p.263-275.117» Goldman D.E, Potential, Impedance and Rectification in

109. Membranes. J.Gen.Physiol., 194-3, v.27, p.37-60. 118. Graham D., Cooper J, Changes in levels of nicotinamideadenine nucleotides and КгеЪз cycle intermediates in mung bean leaves after illumination. Austr.J.Biol.Sci., 1967, v.20, p.319-327.

110. Gradman D., Hansen U.-P., Long W,S., Slayman C.L., Warncke J. Current-voltage relationships for the plasma membrane and its principal electrogenic pump in Neurospora crassa: 1. Steady state contitions. J.Membrane Biol., 1978, v.39, p.333-367.

111. Haake 0. Uber die Ursachen elektrischen Strome in Pflan-zen. Flora, 1892, Bd.75, S.455-487.

112. Hager A., Frenzel R., Laible D. ATP-dependent Proton Transport into Vesicles of Microsomal Membranes of Zea mays Coleoptiles. Z.Naturforsch., 1980, v.C35, N 9-10, p.783-793.

113. Higinbotham N., Anderson W.P. Electrogenic pumps in higher plants cells. Can.J.Bot., 1974, v.52, N 5, p.1011-1021.

114. Hodgkin A.L. and Katz B. The effect of sodium ions on the electrical activity of the giant axons the sguid. J. Physiol., 1949, v.108, p.37-77.

115. Homann P.H. Inhibition on the reducing side of photosystem II by carbonylcyanide m-chlorophenylhydrazone and lithium 3,5-diiodosalicylate. Eur. J.Biochem., 1973, v«33, IT 2, p.247-252.

116. Hope A.B. Ionic relations of cells of Chara australis. X.Effect of bicarbonate ions on electrical properties. -Austr.J.Biol.Sci., 1965, v.18, N4, p.789-801.

117. Horwitz B.A., Samish Y.B. Light-stimulated bioelectric response in Spirodela oligorrhiza and its relation to photosynthesis. Z.Pflanzenphysiol., 1975, v.76, N 2, p.182-189.

118. Jacoby В., Rudich В. pH-Gradient dependent CL"*-flux in ATP depleted root cells. In: Plant Membrane Transport, Curr. Concept.Issues.Proc.Int.Workshop, Toronto, 1979» - Amsterdam e.a., 1980, p.497-498.

119. Jeanjean R. Influence of light conditions and inhibitors on ATP level and on phosphate uptake in Chlorella pyrenoi-dosa. In: Echanges ionigyes transmembran. veg.Collog., Rouen - Paris, 1976. - Paris, 1977, p.205-211.

120. Jeschke W.D. Die cyclische und die nichtcyclische Photo-phosphorylierung als Energieguellen der lichtabhangigen Chloridionenaufnahme bei Elodea. Planta (Berl.), 1967, Bd.73, N 2, S.161-1?4.

121. Jeschke W.D. On the connexion between electron transport and ion transport. Abhandl. Dtsch. Akad. Wiss. Berlin Kl. Med.,1968, N 4a, p.127-143.

122. Jeschke W.D. Lichtabhangige Veranderungen des Membranpo-tentials bei Blattzellen von Elodea densa. Z.Pflanzen-physiol., 1970, Bd. 62, S.158-172.

123. Johanningmeier U., Sane P.V. The inhibition of photosynthe-tic electron flow by DCCD. In: 5th Int.Congr.Photosynth., Halkidiki, 1980, p.280.

124. Kaback H.R. Transport асгозв isolated bacterial cytoplasmic membranes. Biochim.Biophys. Acta, 1972, v.265,p. 367-416.

125. Kaback H.R. Transport studies in bacterial membrane vesicles. Science, 1974, v.186, p. 882-894.

126. Kalina M., Palmer J.M. The Reduction of Tetrazolium Salts by Plant Mitochondria. Histochemie, 1968,v.14,p.366-574.

127. Kawamura G., Shimmen Т., Tazawa M. Dependence of the membrane potential of Chara cells on external pH in the presence or absence of internal adenosinetriphosphate. Plan-ta, 1980, v.149, N 3, p.213-218.

128. Kawamura G., Tazawa M. Rapid light-induced potential change in Chara cells stained with neutral red in the absence of internal m£±ATP. Plant and Cell. Physiol., 1980, v.21,1. N 4, p.547-559.

129. Kitasato H. The influence of H+ on the membrane potential and ion fluxes of Nitella. J.Gen.Physiol., 1968, v.52, N 1, Part 1, p.60-87.

130. Klein B. Zur Prage iiber die elektrischen Strome in Pflan-zen. Ber. Dtsch.Bot.Ges., 1898, Bd. 16, S.339-346.

131. Koppenhofer E. Ruhe- und Aktionspotential von Nitella muc-ronata (A.Braun) Miguel unter Normalbedingungen. Pflu-gers Arch., 1972, Bd. 336, N 4, S.289-298.

132. Lehaz G., Esposti M.D., Castelli G.P. DCCD inhibits proton translocation and electron flow at the second site of the mitochondrial respiratory chain. Biochem. Biophys. Res. Commun., 1982, v.105, N 2, p.589-595.

133. Lin W. Responses of corn root protoplasts to exogenous reduced nicotinamide adenine dinucleotide: Oxygen consumption, ion uptake and membrane potential. Proc. Natl. Sci. USA, 1982, v.79, N 12, p.3773-3776.

134. Lin W. Isolation of NADH oxidation system from the plasma-lemma of corn root protoplasts. Plant Physiol., 1982,v.70, N1, p.326-328.

135. Low H., Crane P.L. Redox funktion in plasma membranes.

136. Biochim. Biophys. Acta, 1978, v.515, N 2, p.141-161.14

137. Lucas W.J. Photosynthetic Fixation of Carbon by Interno-dal Cells of Chara corallina. J.Exp.Bot., 1975, v.26,1. N 92, p.331-346.

138. Luttge U., Pallaghy С.К. Light triggered transient changes of membrane potentials in green cells in relation to photo-synthetic electron transport. Z.Pflanzenphysiol., 1969, v.61, IT 1, p.58-67.

139. Luttge U., Pallaghy C.K., Osmond C.B, Coupling of ion transport in green cells of Atriplex spongiosa leaves to energy sources in the light and in the dark. J.Membrane Biol., 1970, v.2, N 1, p.17-30.

140. Luttge U,, Pitman M.G. Transport and Energy. In: Transp. Plants. II. Part A. Cells,Berlin e.a., 1976, p.251-259.

141. Luttge U., Ullrich-Eberius C. Solute uptake by higher plant cells as related to electric membrane potential. In: 5th Winter School on Biophysics of Membrane Transport, School Proceeding, Poland, 1979, v.11, p.8-30.

142. MacRobbie E.A.C. The nature of the coupling between light energy and active ion transport in ITitella translucens. -Biochim. Biophys. Acta, 1965, v.94, p.64-73.

143. MacRobbie E.A.C. Metabolic effects on ion fluxes in Hitella translucens. 1. Active influxes. Austr.J.Biol.Sci., 1966, v.19, P.363-370.

144. MacRobbie E.A.C. The active transport of ions in plant cells. Quarterly Reviews of Biophysics, 1970, v.3, p.251-294.

145. MacRobbie E.A.C. Electrolyte fluxes and energy coupling in plant cells. Pontif. Acad. Sci. Scr. Varia, 1976, IT 40, p.375-4-02.

146. Biochim. Biophys, Acta, 1967, v.135, N 3, p*563-565.

147. Nishizaki Y. Bioelectric potential of Chara under intermittent illumination. Plant Cell. Physiol.; 1963, v.4,1. P.353-356.

148. Okamoto H. Effects of anoxia and high C02 concentration on the electrogenic activity of leaf cell membrane in the dark. Plant Cell. Physiol,, 1976, v.17, N 6, p.1273-1280.

149. Poole R.J, Energy coupling for membrane transport. Annu. Rev. Plant Physiol., 1978, v.29, p.437-460.

150. Raven J.A., Smith P.A. Significance of hydrogen ion transport in plant cells. Can.J.Bot., 1974, v.52, N 5, p.1035-1048.

151. Raven J.A. Transport at algal membranes. Perspect.Exp. Biology, v.2 Botany, Oxford and New York, 1976, p.381-389.

152. Raven J.A. Regulation of solute transport at the cell level. In: Integration Activ. Higher Plant, 31st Symp.Soc.

153. Experim. Biol. Durham, 1976. Cambridge, e.a., 1977, p.73-99.

154. Rehm W.S. Proton transport. In: Metabolic Pathways, Acad. Press, Ed. L.E.Hokin, 1972, v.6, p. 187-241.

155. Reid R.J., Walker N.A. Chloride influx in Chara driven by ATP ? In: Plant Membrane Transport, Curr. Concept. Issues. Proc. Int. Workshop, Toronto, 1979. Amsterdam e.a., 1980, p.585-586.

156. Robertson R.N. Protons, Electrons, Phosphorilation and Active Transport. Cambridge University Press, 1968.

157. Schilde C. Zur Wirkung des Lichts auf das Ruhepotential der grunen Pflanzenzelle. Planta (Berl.), 1966, Bd.71, S.184-188.

158. Schilde C. Schnelle photoelektrische Effecte der Alge Ace-tabularia. Z. Naturforsch., 1968, Bd. 23b, N 10, p.1368-1376.

159. Shimmen Т., Tazawa M. Control of membrane potential and excitability of Chara cells with ATP and Mg2+„ J. Membrane Biol., 1977, v.37, N 2, p.167-192.

160. Schimmen Т., Tazawa M. Dependency of H+ efflux on ATP in cells of Chara australis. Plant Cell. Physiol., 1980, v.21, N 6, p.1007-1013.

161. Skierczynska J. Pomiary potencjalu elektrycznego i oporu blon komorek Hookeria lucens za pomoca mikroelektrod. -Ann. Univ. M.Curie-Sklodowska, 1968, v. A23, p.127-133.

162. Slayman C.L. Proton pumping and generalized energetics of transport. In: Membrane Transport in Plants, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1974, p.107-119.

163. Smith P.A., Lucas W.J. The role of H+ and OH" fluxes in the ionic relations of Characean cells. In: Ion Transp. Plants. Proc.Int.Meet. Liverpool,1972.- London-New York,1973, p.223-236.

164. Spanswick R.M. The effect of bicarbonate ions and external pH on the membrane potential and resistance of Nitella tran-slucens. J.Membrane Biol., 1970, v.2, N 1, p.59-70.

165. Spanswick R.M. Evidence for an electrogenic ion pump in Nitella trailslucens. I.The effects of pH, K+, Na+, light and temperature on the membrane potential and resistance. -Biochim. Biophys. Acta, 1972, v.288, N 1, p.73-89.

166. Spanswick R.M. Electrogenesis in photosynthetic tissues. -In; Ion Transp.Plants. Proc.Int.Meet. Liverpool,1972. -London-Hew York, 1973, p.113-128.

167. Spanswick R.M. Evidence for an electrogenic ion pump in Uitella translucens. II.Control of the light-stimulated component of the membrane potential. Biochim. Biophys. Acta,1974, v.332, p.387-398.

168. Spanswick R.M. Biophysical control of electrogenicity in the Characeae. In: Plant Membrane Transp. Curr. Concept. Issues. Proc, Int. Workshop, Toronto,1979» - Amsterdam e.a., 1980, p.305-316.

169. Spanswick R.M. Electrogenic ion pumps. Ann. Rev. Plant Physiol., 1981, v.32, p.267-289. ■

170. Stocking C.R., Larson S. A chloroplast cytoplasmic shuttle and the reduction of extraplastid NAD. Biochem. Biophys. Res. Comm., 1969, v.37, p.278-282.

171. Stolarek J. Ionic relations and electrophysiology of single cells of Characeae. Part IV. The effect of IAA on bioelectric potentials in single cells of Characeae. Acta Soc. bot. Polon, 1968, v.37, N 3, p.473-483.

172. Stout R.G., CIeland R.E. Evidence for a Cl-stimulated Mg-ATPase proton pump in oat root membranes. Plant Physiol.,1982, v.69, U 4, p.798-803.

173. Tazawa M. Membrane characteristics as revealed by water and ionic relations of algal cells. Protoplasma, 1972, v«75, p.427-460.

174. Tazawa M., Shimmen T. Light-induced potential change in Cha-ra: Replacement of chloroplasts with spinach chloroplasts. -In: Plant Membrane Transp. Curr.Concept. Issues. Proc. Int. Workshop, Toronto, 1979. Amsterdam e.a., 1980, p.589-590.

175. Throm G. Einfluss von Hemmstoffen und des Redoxpotentials auf die lichtabhangige Anderung des Membranpotentials bei Griffithsia setacea. Z.Pflanzenphysiol., 1971, Bd.64, IT 4, S.281-296.

176. Throm G. The in vivo membrane potential change by light and by reducing agents. Experientia, 1972, v.28, N 2, p.231-232.

177. Throm G. Einfluss von Entkopplern auf die lichtabhangige Anderung des Membranpotentials und auf den lichtabhangigen Netto-Protonen-Influx bei Griffithsia setacea. Arch.Pro-tistenk., 1972, Bd.114, IT 3, S.308-329.

178. Throm G. Untersuchungen zur Beziehung zwischen der lichtabhangigen und der redoxabhangigen Anderung des Membranpo-tetials bei Griffithsia setacea. Planta (Berl.), 1973, Bd.112, S. 273-284.

179. Tromballa H.-W. The effect of the uncoupler carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone on K+ transport, ATP level and intracellular pH of Chlorella fusca. Biochim. Biophys. Acta, 1981, v.636, IT 1, p.98-103.

180. Vredenberg W.J., Tonk W.I.M. Photosyntetic energy control of an electrogenic ion pump at the plasmalemma of ITitella translucens. Biochim. Biophys. Acta, 1973, v.298, p.354-368.

181. Walker N.A. The electric conductance in Chara and ITitella.-J.Biol.Sci., 1960, v.13, p.468-478.

182. Waller J.C. Plant Electricity. I.Photo-electric currents associated with the activity of chlorophyll in plants. -Annals of Botany, 1925, v.39, IT 155, p.516-538.

183. Warncke J., Slayman C.L. Metabolic control of pumps: implied changes of H+-pump stoichiometry during oscillations of membrane potential in Neurospora, J.Gen Physiol., 1977, v.70, IT 6, p. A17-A18.

184. Zurzycki J. Changes of the trans-membrane potential of theleaf cell of Funaria hygrometrica under influence of light. Acta Soc. bot. Polon, 1968, v.37, N 3, p.519-531.