Действие теплового шока на проницаемость клеток для электролитов

Цитоплазматическая мембрана (плазмалемма) выполняет защитную функцию, участвует в узнавании клетками друг друга, обмене информацией между ними, агрегации, адгезии, восприятии различных химических и физических воздействий, на ней протекают биоэлектрические реакции. Она обладает избирательной проницаемостью, контролирует обмен клетки веществами с внешней средой.

Предлагаемая работа направлена на выяснение поведения мембранных систем клетки. Однако необходимо помнить, что получаемый эффект может зависеть не только от свойств плазмалеммы и тонопласта, но и от структурно-функциональных особенностей цитоплазмы данной клетки.

Изменение проницаемости мембран под влиянием какого-либо фактора внешней среды можно определить по выходу электролитов из клеток в окружающий раствор. Метод основан на измерении удельной электропроводности раствора при помощи кондуктометра.

Одной из первых и неспецифических реакций растений на действие различных стрессов является повреждение клеточных мембран, которое ведет к изменению их проницаемости. Характер изменения проницаемости мембран зависит от устойчивости растения к действующему фактору. Этот показатель может служить тестом при отборе устойчивых форм в селекционной работе.

Исследование самых разных организмов (от бактерий и растений до человека) показало, что при стрессовых воздействиях во всех клетках (за исключением пыльцы) изменяется спектр синтеза белков: синтез обычных белков прекращается и индуцируется синтез так называемых шоковых белков. Предполагают, что шоковые белки выполняют защитную функцию, предохраняя от повреждения мРНК, мембраны, органеллы клетки. Наиболее изучено воздействие на синтез и функции шоковых белков теплового стресса.

Существует положительная корреляция между накоплением белков теплового шока (БТШ) и термоустойчивостью растений. Так, длительная инкубация проростков сои при температуре 45°С приводит к их гибели; выход электролитов из клеток при этом возрастает линейно во времени. Если проростки предварительно инкубируют при 40° С, то выход электролитов при дальнейшей летальной обработке (45°С) значительно снижается. Снижение воздействия теплового шока в этом опыте связано с синтезом и накоплением БТШ, которые появляются при длительном воздействии температуры 40°С или при кратковременном действии температуры 45°С и последующей инкубации при 28°С. Показано, что один из БТШ массой 15 кДа связывается с плазмалеммой при действии стрессовой температуры. Видимо, это взаимодействие каким-то образом стабилизирует мембрану, сохраняя жизнеспособность клеток при стрессе.

 

Цель работы. Определение влияния теплового шока на выход электролитов из клеток проростков сои.

 

Объекты исследования. Двухдневные проростки сои, выращенные на влажной фильтровальной бумаге в темноте при температуре 28°С.

 

Материалы и оборудование. Стеклянные бюксы объемом 20 - 50 мл; пипетки; термостат на 28° С; две водяные бани с температурой 40 и 45°С; водяная баня с температурой 100°С; кондуктометр.

Порядок работы.

1. Для каждого варианта опыта следует использовать десять проростков сои. Удалить семядоли.

2. Промыть проростки водопроводной водой.

3. Ополоснуть проростки три раза дистиллированной водой.

4. Поместить в стеклянные бюксы, залить 10 мл дистиллированной воды.

5. Провести эксперимент в пяти вариантах. Время общей инкубации во всех вариантах 3 ч:

   I. инкубировать в термостате с температурой 28°С (контроль);

  II. инкубировать в течение 7 мин в водяной бане при 45°С, затем в термостате при 28°С;

   III. инкубировать в водяной бане при 40°С;

   IV. инкубировать в водяной бане при 45°С;

   V. инкубировать в течение 30-60 мин в водяной бане при 40°С,

затем 7 мин при 45°С и далее в термостате при 28°С

6. Каждые 30-60 мин отбирать пробы для определения электропроводности: встряхнуть бюкс и отобрать по 1 мл жидкости, охладить пробу до комнатной температуры и измерить электропроводность. Жидкость после измерения вылить в тот же бюкс.

7. Результаты представить в виде графика зависимости электропроводности от времени.

8. Сделать выводы.

 

 

Работа 29