Введение к работе
Актуальность темы исследования.
Возрастающее давление на биосферу химических соединений и физических полей антропогенной природы, создавая новые проблемы для экологов, вместе с тем открывает уникальные методические возможности исследования фундаментальных вопросов метаболизма, в том числе транспортных процессов. К числу таких антропогенных факторов относятся лазерное излучение С ЛИ) и тяжелые металлы СТМ), которые при всей разнохарактерности имеют общий знаменатель - мишенью их воздействия является мембранная система -клеток. Перекрестное использование рассматриваемых воздействий позволяет рассчитывать на разделение сложного процесса трансмембранного обмена на несколько стадий и оценивать вклад каждой из них.
При изучении водно-ионной проницаемости мембран внимание исследователей фокусируется, как правило, на структуре собственно тела мембраны. Между тем известно, что кинетика водно-ионного переноса определяется еще одним слагаемым - примембранными диффузионными слоями Нернста СКотык, Яначек, 1980). Кинетические параметры этих слоев обусловлены активными цитоплазматическими течениями и, таким образом, задача изучения участия слоев Нернста в трансмембранном переносе связана с исследованием феномена рота-ционноого движения протоплазмы. Лазерное излучение и ТМ позволяют модулировать динамические характеристики слоев Нернста через активацию скорости движения протоплазмы (СДП). Учитывая, что активация протоплаэматических течений изменяет толщину и, очевидно, величину сопротивления примембранных слоев, появляется надежда на возможность оценки их вклада в водно-ионную проницаемость. Работ, где водно-ионная проницаемость рассматривается во взаимосвязи с примембранными неперемешиваемыми слоями протоплазмы, практически нет, по-видимому из-за трудностей разделения вкладов в суммарную проницаемость сопротивления собственно мембраны и слоев Нернста, сложностей одномоментной регистрации параметров трансмембранного переноса и ротационного движения протоплазмы.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - исследование проницаемости плазмалеммы растительных клеток в связи с ротационным движением протоплазмы в норме и под влиянием лазерного излучения и тяжелых металлов. . ' Были поставлены следующие задачи:
Г) разработать схему исследований, предполагающих проявление скоррелированных связей между водно-ионной проницаемостью и движением протоплазмы. Определить необходимые методы и технику
-4-эксперимента;
2) адаптировать к целям работы метод наблюдения за движением
протоплазмы через измерение скорости движения хлоропластов, рас
сматривая последние как маркеры. Проследить влияние на скорость
движения хлоропластов спектра тяжелых металлов, с особым внима
нием к парамагнитным ионам высокой релаксационной эффективности и
точкам приложения их в клетке;
3) адаптировать технику импульсного ЯМР к исследованию
водно-ионной проницаемости под влиянием лазерного излучения;
4Э экспериментально исследовать влияние комплекса тяжелые металлы + лазерное излучение на водно-ионную проницаемость и скорость движения протоплазмы.
Научная новизна работы. Впервые методом синхронного сопровождения С СО выявлены различия во влиянии ионов редкоземельной группы мелаллов на скорость движения хлоропластов ССДХ). Показано, что способность ионов проникать через плазмалемму зависит не только от физико - химических свойств металла, но и от начальной скорости движения протоплазмы.
Впервые импульсным методом ЯМР установлено, что лазерное из
лучение вызывает рост ионной и водной проницаемости плазмалеммы,
изменяет динамику замерзания воды в тканях. :'.
Обосновывается гипотеза о роли неперемешиваемых диффузионных слоев Нернста в водно-ионной проницаемости плазмалеммы.
Практическая значимость работы. Результаты исследования углубляют представления о роли неперемешиваемых диффузионных слоев Нернста в процессах трансмембранного обмена воды и ионов.
Экспериментальные данные по влиянию ЛИ на водно-ионную проницаемость мембран клеток позволяют приблизиться к решению вопроса о механизмах биостимуляционного эффекта ЛИ и могут иметь практическое значение при применении ЛИ в клинике как инструмента, позволяющего интенсифицировать проникновение лекарственных препаратов в ткани.
Для оценки загрязнения тяжелыми металлами водных экосистем предлагается в качестве экспресс-теста использовать усовершенствованный метод синхронного сопровождения С СО.
Апробации работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на Всесоюзной конференции "Экологические проблемы
-5-охраны живой природы" (Москва, 1990), 3 съезде ВОФР (Санкт-Петербург, 1993), Всероссийском совещании "Физико-химические методы исследования структуры и динамики молекулярных систем" (Йошкар-Ола, 1994), на Международном Амперовском конгрессе -XXVII Congress AMPERE (Kazan, 1994), на Международной конференции "Клиническое и экспериментальное применение новых лазерных технологий" (Казань, 1995), на Отчетных конференциях Казанского научного центра РАН (1993 - 1993).
Публикации, Основные результаты диссертации изложены в 5 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на ... страницах машинописного текста, включая 20 рисунков и 1 таблицу, состоит из введения, трех глав, заключения, выводов и списка литературы (186 наименований, из них 71 на русском языке).
