Реферат: Электрические сигналы у высших растений

--PAGE_BREAK--ТИПЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ У РАСТЕНИЙ


Удалось выявить по крайней мере три типа электрических  сигналов, возникающих у растений в  ответ  на  внешние  воздействия.Первый тип — это потенциалы действия (ПД).  Такое  название  этот тип электрических сигналов у растений получил благодаря тому, чтопо ряду признаков и механизму возникновения он соответствует  ПД, возникающим в нервах животных. Пучек тыквы и аксона кальмара. Внешне они очень сходны и состоят из двух ветвей: восходящей (или фазы деполяризации, во время которой происходит уменьшение потенциала возбудимой мембраны) и нисходящей (или фазы реполяризации, в ходе которой  мембранный потенциал восстанавливается до исходного уровня).  Амплитуда обоих ПД составляет несколько десятков милливольт. Их  внешнее отличие состоит в том, что в нервном волокне процессы деполяризации — реполяризации происходят значительно быстрее, что  связано с особенностями строения возбудимых мембран. По этому  общаядлительность ПД в аксоне кальмара составляет всего несколько  миллисекунд, в то время как длительность ПД в  стебле  тыквы  достигает несколько секунд и даже десятков секунд.Второй тип электрических сигналов у высших  растений  -  это так называемые вариабельные потенциалы  (ВП),  которые  возникают при действии весьма  сильных  раздражителей  (ожог,  механическое повреждение ткани). Они лишь частично  напоминают ПД. Как и у ПД у них чётко наблюдается фаза деполяризации. Однако фаза реполяризации очень растянута. ВП имеет природу, несколько отличную от природы ПД.  Наконец,  с  помощью  специальной чувствительной техники у высших  растений  были  зарегистрированы микроритмы, которые имеют очень небольшую амплитуду (обычно несколько микровольт) и носят  весьма  нерегулярный  характер.Природа микроритмов пока остаётся неясной. Из всех типов электрических сигналов у растений особое  внимание  уделяется  ПД,  поскольку его генерация и распространение представляют собой один из универсальных способов передачи информации о внешнем  воздействии в живой природе.


ПУТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПД В РАСТЕНИИ


Возникнув в той или иной части растения, ПД  распространяется по нему обычно со скоростью нескольких сантиметров в 1 с  (или в 1 мин.) и таким образом передают известие о  внешнем  раздражении. Как известно, у животных проводниками  ПД  являются  нервные волокна. Их возникновение в  ходе  эволюции  было  большим  шагом вперёд в развитии этих организмов.  Есть  ли  что-то  аналогичное нервам у высших растений? В поисках ответа на этот вопрос  естественно обратить внимание на проводящие пучки  (“жилки”),  которые пронизывают все ткани и органы растения. Давно известно, что проводящие пучки служат для транспортировки по растению воды и питательных веществ. Но, может быть, они “по совместительству”  могут служить каналом и для распространения ПД? Решение  этого  вопроса имеет принципиальное значение. Очень образно на этот счёт  высказался К.Ф. Тимирязев, который отметил, что “если у растений  подтвердится (предпологаемое некоторыми учёными)  существование  известных путей, по которым раздражение сообщается быстрее, чем  по другим, то в них придётся признать нечто по крайней мере физиологически соответствующее нервам”. Д. Бос одним  из  первых  экспериментально  доказал  причастность проводящих пучков высших растений  к  распространению  ПД.Для этого он использовал разработанный им метод электродного зондирования. Суть метода состояла в том, что с помощью  микровинтов в ткани растения погружали  металлический  микроэлектрод,  который был соединён с измерительной установкой. Таким образом можно  было отводить электрические сигналы от разных зон стебля или черешка. На основании этих опытов Д.Бос пришёл к выводу, что только  в проводящих пучках происходит распространение ПД. При этом  важно, что электрические импульсы распространяются не по  крупным  сосудам, а по мелким пучковым клеткам (мелким клеткам флоэмы  и  протоксилемы). Это свидетельствует о том,  что  каналы  передвижения веществ и распространения электрических  импульсов  в  проводящих пучках пространственно разделены. Следовательно, у растений,  хотя и  отсутствуют  специальные  образования  (наподобие  нервов), приспособленные только для проведения  ПД,  в  проводящих  пучках имеются особые ткани, выполняющие эту функцию.С помощью современных экспериментальных приёмов этот  вопрос детально исследовали в нашей лаборатории.  Применяя  зондирование стебля тыквы микроэлектродом, мы установили, что в месте  раздражения ПД возникают примерно одинаковой амплитуды не только в указанных выше мелких клетках пучка, но и в клетках  окружающей  его основной паренхимы. Однако на расстоянии от  этого  места ПД регистрируются только в проводящих пучках. Таким  образом,  ПД генирируют как пучковые, так и внепучковые клетки,  но  проводить его могут только первые. Как было нами показано [4], причина этих различий лежит в особенностях межклеточных связей. У мелких  пучковых клеток  такие  связи  (в  частности,  с помощью  специальных пор-плазмодесм) выражены гораздо лучше,  что  и  обеспечивает  их лучшую способность проводить ПД.
    продолжение
--PAGE_BREAK--