Основы биофизики Лабораторная работа №7 Регистрация биоэлектрических реакций растительного организма
Пояснения. На мембране клеток растения существует потенциал покоя. Потенциал покоя определяется концентрациями ионов калия и хлора. При раздражении тканей растений концентрации ионов вне и внутри клетки меняются, при этом меняется и потенциал покоя. Возникает распространяющееся возбуждение - потенциал действия. Характерная особенность возбуждения - изменение электрического состояния клеточной мембраны.
Распространяющееся возбуждение, вероятно, играет информационную роль в жизни растения. Распространяясь с высокой скоростью между органами растения, возбуждение может обеспечить быструю связь между органами растения. Сигнальная роль потенциала действия важна в ответных реакциях организма на умеренные внешние воздействия (свет, небольшие перепады температуры, слабые механические раздражения). Возбуждение может быть местным и распространяющимся.
Особенностью распространяющегося возбуждения является возникновение электрических импульсов. Скорость их распространения может достигать 20 см/сек. У большинства растений, не обладающих быстрыми локомоторными функциями, скорость распространения электрических импульсов составляет 5-30 см/мин. Амплитуда пика у высших растений может колебаться от единиц до нескольких десятков милливольт. Отчетливо проявляется способность генерировать ритмически повторяющиеся импульсы в ответ на действие постоянного раздражителя. Основную роль в осуществлении механизма передачи распространяющегося возбуждения играют проводящие пучки. Механизм распространения возбуждения, вероятно, сводится к следующему. Во время генерации и распространения возбуждения возникают сдвиги концентраций ионов на мембране. У растений показано участие в распространении возбуждения, ионов калия. Калий восстанавливает исходный уровень трансмембранного потенциала после возникновения пика распространяющегося возбуждения. Восходящую фазу пика, вероятно, формирует изменение концентраций ионов хлора.
Существуют 2 способа регистрации потенциалов (экстра- и внутриклеточный). Использование микроэлектродной техники при регистрации потенциалов встречает значительные трудности (из-за малых размеров клеток проводящих тканей). Более доступна экстраклеточная регистрация.
В качестве отводящих электродов используются неполяризующиеся каломельные и хлорсеребряные электроды. Наиболее подходящим является электрод типа ЭВЛ-1-МЗ, на кончик которого надевают трубку, заполненную водопроводной водой и имеющую кончик из гигроскопической шерсти.
Регистрирующая аппаратура включает в себя усилитель с высоким входным сопротивлением иономер ЭВ-74 и соответствующий регистратор (КСП-4).
Рисунок 14. Схема установки для регистрации потенциалов покоя и действия
Цель работы - зарегистрировать биоэлектрическую реакцию растения на освещение.
Материалы и оборудование: горшочек с растением, 2 электрода ЭВЛ-1-МЗ, рН-метр рН-340, самописец КСП-4, настольная лампа.
Ход работы. Изготовить из мягкого материала кисточку для электрода ЭВЛ-1-МЗ и закрепить электрод в штативе. Второй электрод воткнуть в землю в горшочек с растением, после чего присоединить первый электрод (с кисточкой) к растению. Переключить рН-метр в режим измерений милливольт, затем включить самописец. Дождаться установления стационарного значения потенциала покоя. Включить настольную лампу и зарегистрировать изменение потенциала на диаграммной ленте самописца КСП-4.