3. Методи цитофізіологічних досліджень водних рослин.

В процесі еволюції у клітинах всіх живих організмів вироблений механізм типового неспецифічного реагування –загальна неспецифічна реакція на пошкоджуючу дію, проявом якої є однотипні зміни: зменшення дисперсності колоїдів цитоплазми, збільшення спорідненості цитоплазми і ядра до ряду барвників, зміна клітинної проникності, підвищення кислотності цитоплазми, зміна здатності до гранулоутворення. Згідно денатураційної теорії всі ці прояви неспецифічної реакції зумовлені зворотною денатурацією протеїнів, які є складовою протоплазми клітин [10].

Сьогодні більшість положень денатураційної теорії уточнені та конкретизовані з позицій сучасних досягнень біології. Згідно цих уявлень, неспецифічна відповідь клітин на пошкоджуючий агент зумовлена загальними для них особливостями структурно-функціональної організації. Це, по-перше, нерівномірність просторового розподілу низькомолекулярних органічних сполук: цукрів, амінокислот, нуклеотидів, жирних кислот по всій клітині (компартменталізація); по-друге - неспецифічне інгібування біологічної активності макромолекул низькомолекулярними клітинними субстратами. Зсув рівноваги між активним транспортом низькомолекулярних сполук та їх дифузією, який спричинює декомпартменталізацію клітинних субстратів та інгібування ними метаболізму – основні фактори, які зумовлюють неспецифічну реакцію клітини [Александров В.Я., 1985].

У відповідь на дію модельного токсиканту в клітині відбувається цілий комплекс змін, які характеризують її загальну неспецифічну реакцію. Деякі з цих змін можна вимірювати і, завдяки цьому, використовувати як маркери на дію токсичних речовин. Це, насамперед, зміни в’язкості цитоплазми, бубнявіння хлоропластів, зміни проникності мембран та зсув іонного балансу, зменшення дисперсності колоїдів цитоплазми, зміна форми клітини, збільшення спорідненості цитоплазми і ядра клітини до ряду барвників, зміна процесу грануловідкладання вітальних барвників та процес дифузного забарвлення протоплазми [ 1, 6 ].

Всі ці неспецифічні реакції клітини, що легко реєструються під мікроскопом, за якими можна робити висновок про стан їхньої життєдіяльності і про пошкодження в його початковій оборотній фазі, мають суттєве значення в цитоекологічних дослідженнях.

4. Фізіолого-біохімічні методи дослідження водних рослин.

Метод центрифугування водних рослин

Однією з важливих фізико-хімічних властивостей цитоплазми є в’язкість. На відміну від в’язкості звичайних рідин в’язкість цитоплазми зумовлена внутрішньою організацією всіх її складових частин, її ультраструктурою. Опір, який чинять рухові частинок лабільні елементи структури рідини, називають структурною в’язкістю. В’язкість цитоплазми легко змінюється під впливом зовнішніх факторів: температури, вологості, мінерального живлення, тощо. За нею можна робити висновок про ступінь стійкості колоїдів цитоплазми. Іони кальцію і алюмінію підвищують в’язкість цитоплазми, а іони калію, навпаки, збільшуючи дисперсність колоїдів цитоплазми, зменшують її в’язкість [ 2, 9 ].

В’язкість цитоплазми має велике значення для виживання рослин в умовах високих температур і нестачі води в навколишньому середовищі. Особливого значення вона набуває для гідрофітів під час тимчасового пересихання водойм.

В’язкість цитоплазми залежить від зовнішніх і внутрішніх факторів, віку, фази онтогенезу, характеру екотопу тощо. Її визначають різними способами. Одним із них є метод центрифугування. В основу методу центрифугування покладено рівняння Стокса. За цим рівнянням швидкість падіння кульки (при сталому радіусі) обернено пропорційна в’язкості рідини. Мірою структурної в’язкості цитоплазми може бути та мінімальна величина відцентрового прискорення в одиницях q, за якою центрифугування протягом 10-20 хв зумовлює зміщення хлоропластів у 50 % клітин [ 4, 8] .

Відцентрове прискорення визначають за відношенням відцентрової сили до сили тяжіння:

де N- кількість обертів центрифуги за секунду; r – радіус центрифуги; q –прискорення сили тяжіння (981 см/с²).