НЕЙРОТРАНСМИТТЕРЫ В НЕСИНАПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Нейротрансмиттеры, ацетилхолин и биогенные амины, а также компоненты нейротрансмиттерных систем (их рецепторы и ферменты метаболизма) синтезируются в растениях и играют роль регуляторов различных процессов, как показано в двух оригинальных монографиях, посвященнных несинаптическим функциям этих соединений. Одним из таких процессов может быть размножение. Впервые показано, что ацетилхолин и фермент его гидролиза - холинэстераза - секретируются мужскими половыми клетками растений (пыльца). Репрессия этого фермента на генном уровне коррелирует с мужской стерильностью или самонесовместимостью при оплодотворении.
 |
1. Рощина В.В. (1991) Биомедиаторы в растениях. Ацетилхолин и биогенные амины. Пущино.: Биологический Центр АН СССР, 192. (монография)
2. Рощина В.В., Мельникова Е.В., Ковалева Л.В., Спиридонов Н.А. (1994) Холинэстераза в пыльцевых зернах растений. Докл. РАН. 337, 424-427.
3. Kolaeva L.V., Roshchina V.V. (1997) Does cholinesterase participate in the intercellular interactions in pollen-pistil system? Biologia Plantarum, V.39, 207-213.
4. Рощина В.В. (2000) Функции нейромедиаторных веществ у растений //Российский физиологический журнал им. И.М.Сеченова. Т.86, №10б С.1300-1307
5. Roshchina V.V. (2001) Neurotransmitters in Plant Life.Enfield (USA), Plymouth (UK): Science Publishers, 282 pp. (monograph)
ЭКСКРЕТОРНАЯ ФУНКЦИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК
Экскреторная функция растительных клеток играет определяющую роль в хемосигнальных процессах, происходящих в межклеточных контактах живых организмов и определяет их взаимоотношения (аллелопатия) в сообществах, что показано в фундаментальной монографии. Преимуществом исследования секреторных клеток как моделей для исследования секреторного процесса по сравнению с животными клетками является способность секреторных продуктов флуоресцировать в ультрафиолетовом свете. Впервые экспериментально показана возможность функциональной диагностики интактных секретирующих растительных клеток с помощью микроспектрофлуориметрии. Это открывает перспективы исследования экскреторной функции в неинвазийной (без повреждения) биохимии секреторных продуктов, играющих роль природных сигнализаторов, регуляторов роста, инсектицидов, аттрактантов (феромонов) и репеллентов.
 |
1. Roshchina V.V., Roshchina V.D. (1993) The excretory function of higher plants. Berlin, Heidelberg, New York, London, Tokyo: Springer-Verlag. 314 p. (Monograph)
2. Roshchina V.V., Melnikova E.V. (1995) Spectral analysis of intact secretory cells and excretions of plants. Allelopathy Journal. 2, 179-188.
3. Рощина В.В., Мельникова Е.В., Карнаухов В.Н., Головкин Б.Н. Применение микроспектрофлуориметрии в спектральном анализе растительных секреторных клеток. Известия РАН, сер.биол. N 2, 167-171.
4. Roshchina V.V., Melnikova E.V, Mit'kovskaya L.I., Karnaukhov V.N. (1998) Microspectrofluorimetry for the study of intact plant secretory cells. //Журнал общей биологии. Vol.59. N 4. С.400-423.
АВТОФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ В ИССЛЕДОВАНИИ ОПЛОДОТВОРЕНИЯ И РАЗВИТИЯ КЛЕТОК РАСТЕНИЙ
В межклеточных контактах растений при оплодотворении и развитии женских (пестик) и мужских (пыльца) гаметофитов, а также в процессе развития некоторых секретирующих вегетативных клеток (вегетативные микроспоры и др.) происходят заметные изменения метаболических окислительных процессов. Индикатором этих процессов в интактных клетках, как установлено, является изменение их автофлуоресценции, анализируемая методами микроспектрофлуориметрии и конфокальной микроскопии. Впервые получены спектры флуоресценции интактных пыльцы и пестика вне их контакта и при контакте в процессе оплодотворения, которые показывают значительные сдвиги в положении максимумов при перекрестном опылении и самоопылении. В процессе развития мужского гаметофита и вегетативных микроспор наблюдаются заметные изменения пигментного состава экзины (поверхностного слоя оболочки). Благодаря этим исследованиям обнаружено присутствие в пыльце покрытосеменных видов и вегетативных микроспорах споровых растений синих пигментов азуленов.
 |
|
|
|
1. Рощина В.В., Мельникова Е.В., Ковалева Л.В. (1996) Автофлуоресценция в системе пыльца-пестик у Hippeastrum hybridum Докл. РАН, 349, 118-120.
2. Рощина В.В., Мельникова Е.В., Ковалева Л.В. (1997) Изменения флуоресценции в процессе развития мужского гаметофита. Физиол. раст. 44, N 1, 45-53.
3. Roshchina V.,Melnikova E.V. Microspectrofluorimetry of intact secreting cells, with applications to the study of allelopathy. // In : Principles and Practices in Plant Ecology. Allelochemical Interactions. Ed. Inderjit, Dakshini K.M.M., Foy C.L..Boca Raton, USA :CRC Press. 1999.P.99-126.
4. Рощина В.В., Мельникова Е.В, Яшин В.А., Карнаухов В.Н (2002) Автофлуоресценция интактных спор хвоща Equisetum arvense L. в процессе их развития. //Биофизика 2002 Т.47 № 2, С. 318-324
5. Roshchina V.V., Yashin V.A. and Kononov A.V. (2003) Autofluorescence of plant microspores studied by confocal microscopy and microspectrofluorimetry. //Proc of 8 th Conference on Methods and Applications of Fluorescence: Spectroscopy, Imaging and Probes. Prague: 24-27 August 2003., p. 142 -143
ДИССИПАТИВНЫЙ РЕЗОНАНС КАК ОДИН ИЗ ВОЗМОЖНЫХ КООПЕРАТИВНЫХ МЕХАНИЗМОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ СЛАБЫХ И СВЕРХСЛАБЫХ ПОЛЕЙ
Введено понятие диссипативного резонанса - явления нарастания колебаний в распределенной колебательной системе под действием внешних периодических сил за счет образования структуры порядка. Диссипативный резонанс представляет собой частный случай более общего класса процессов самоорганизации в диссипативных структурах, отличительной особенностью которого является квазигармоничность колебательного процесса в распределенной системе.
Простейшая модельная система, в которой наблюдается диссипативный резонанс, представляет собой одномерную струну с расположенными на ней одинаковыми частицами. Под действием синхронной внешней силы F(t), направленной перпендикулярно струне, частицы начинают перемещаться вдоль струны:
где Y(x,t) - форма струны; x(t), m - координата и масса частицы; b - коэффициент вязкого трения. Качественно, процесс нарастания колебаний можно представить так. Вследствие начальной неравномерности распределения частиц, на струне устанавливается некоторый уровень колебаний (Y0 (x,t)). Согласно (1) частицы прийдут в движение. При определенных условиях неравномерность распределения частиц будет возрастать, а амплитуда колебаний увеличиваться. На струне будет образовываться периодическая структура порядка в виде зон с повышенной плотностью числа частиц.
В биологических объектах роль струны могут играть такие распределенные колебательные системы как нити белков, нуклеиновых кислот, клеточные и ядерные мембраны, а роль частиц - различные ионы и заряженные клеточные субъединицы.
1. Карнаухов А.В. (1994) Диссипативные структуры в слабых магнитных полях. Биофизика. 39, 1009-1013.
2. Карнаухов А.В., Новиков В.В. (1996) Теоретический подход к анализу кооперативных эффектов движения ионов в растворе при действии слабых магнитных полей. Биофизика. 41, 916-918.
3. Novikov V.V., Karnaukhov A.V. (1997) Mechanism of Action of Weak Electromagnetic Field on ionic Currents in Aqueous Solutions of Amino Acids. Bioelectromagnetics. 18, 25-57.
4. Карнаухов A.B. Диссипативный резонанс и его роль в механизмах действия ЭМИ на биологические и физико-химические системы (в печати).
НОВЫЙ ВИТАМИН
Установлено участие каротиноидов в окислительном обмене и формировании молекулярных механизмов защиты клеток животных от неблагоприятных воздействий окружающей среды [1-3]. Эти результаты иcследований служат основой широкого использования каротиноидов в мировой практике для снижения вероятности раковых и сердечно-сосудистых заболеваний, повышения надежности иммунной системы. Предполагается, что нормализация содержания каротиноидов в пище может продлить среднюю продолжительность жизни на 10-15 лет, даже в условиях продолжающегося загрязнения среды обитания. В 1986 году обогащенные каротиноидами продукты питания были рекомендованы ИБК РАН для снижения уровня раковых заболеваний в зоне Чернобыльской катастрофы. В 1988 году в заключении к монографии [2] был сделан вывод о том, что сами каротиноиды являются видоспецифическими витаминами животных и человека. С 1993 года в аптеках США, Западной Европы и России препараты каротиноидов продаются под названием "антиоксидантный витамин - бетта-каротин".
Оксигенация длинноцепочных каротиноидов в процессе депонирования кислорода сопровождается резким укорочением длины цепи сопряжения насыщенных связей этих молекул и соответствующим смещением полос их поглощения из видимой в ультрафиолетовую область спектра. Деоксигенация приводит к обратному процессу.
1. Карнаухов В.Н. (1973) Функции каротиноидов в клетках животных. Наука, М., 1-17.
2. Карнаухов В.Н. (1988) Биологические функции каротиноидов. Наука, М., 240 с.
3. Karnaukhov V.N. (1990) Carotenoids: Renent progress, problems, and prospects. Comp. Biochem. Physiol. 95A, 1-20.