РОЛЬ ИМПУЛЬСНОЙ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ В ПРЕДАДАПТАЦИИ КЛЕТОК ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ К ДЕЙСТВИЮ СТРЕСС-ФАКТОРОВ

Опритов В. А., Ретивин В. Г., Лобов С. А., Пятыгин С. С., Крауз В. О.
Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского, биологический факультет, кафедра биофизики, 603600 Нижний Новгород
Исследовали роль потенциалов действия (ПД) в развитии процессов адаптации у высших растений. С использованием регистрации замедленной люминесценции хлорофилла и электрофизиологических тестов показано, что в клетках и в тканях растений, в которых ПД возник или которых он достиг при распространении, происходят функциональные изменения, приводящие к временному повышению устойчивости к неблагоприятным внешним воздействиям (промораживанию до -2оС; нагреванию до +45оС). Такое временное повышение устойчивости было названо предадаптацией. Она рассматривается как промежуточный метастабильный этап между исходным состоянием системы и ее адаптированным состоянием. Показана неспецифичность феномена предадаптации. Это выражается, с одной стороны, в способности ПД, возникающих под влиянием разных раздражителей, вызывать однотипное временное повышение устойчивости к одному и тому же внешнему фактору (например, охлаждению), а с другой - в возникновении предадаптации к разным внешним воздействиям под влиянием ПД, вызванного одним и тем же раздражителем. Проанализирована динамика формирования состояния предадаптации. Исследованы ее механизмы, исходя из установленных нами особенностей генерации ПД у высших растений: 1) массированных ионных сдвигов (деполяризующего иона Cl- и реполяризующего иона К+) в возбудимых клетках даже при генерации одиночного импульса; 2) непосредственной сцепленности генерации ПД с Н+-насосом; 3) триггерной роли Са2+, входящего при раздражении в к клетку и запускающего цикл возбуждения. На этой основе анализируются вклад в предадаптацию возникших под влиянием ПД физико-химических изменений в состоянии поверхностных мембран клеток (активация Н+-АТФазы , изменение жидкостности липидного матрикса) и возможных сдвигов в функционировании внутриклеточных мессенджеров. Рассматривается физиологический смысл предадаптации с позиций теории опережающего отражения. Предполагается, что предадаптация, осуществляющаяся при участии ПД, является подготовкой к формированию более глубоких адаптационных изменений, если действие внешних раздражителей приобретет со временем стрессорный характер. Делается вывод, что индукция состояния предадаптации представляет собой одну из основных функций ПД у высших растений. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 97-04-48549) и программы "Университеты России - фундаментальные исследования" (грант 3873).