Биологический каталог




Структура и функции мембран

Автор В.К.Рыбальченко, М.М.Коганов

ческого напряжения Н+ разряжаются и восстанавливают кислород до перекиси или, при высоком потенциале, до воды. При дальнейшем увеличении напряжения ток круто растет, пока разрядка Н+ не будет ограничена скоростью диффузии кислорода к катоду и последний вновь не окажется блокированным. В этих условиях наблюдается лишь небольшое увеличение тока с ростом напряжения. Напряжение, при котором начинает восстанавливаться кислород, есть некая постоянная характеристика этого вещества, называемая потенциалом разложения. Увеличение тока является почти линейной функцией концентрации кислорода.

Для исследования фотосинтеза полярограф был применен впервые в 1938 г. (Петеринг и сотр., 1938). Позднее заменили ртутный катод на платиновый электрод большой площади, а затем на еще менее токсичный — золотой. Исследуемый объект помещали непосредственно на электрод, благодаря чему время ответа было сильно сокращено. Это позволило наблюдать кратковременные изменения скорости фотосинтеза, происходящие в первые несколько секунд освещения (индукционные эффекты), а также ответы на одиночные вспышки света.

В современных модификациях полярографический метод позволяет измерять концентрации кислорода в суспензии хлоропластов в пределах между 5-10-7 и 2,4-10-4 М-л-1 (последняя концентрация при 25 °С является насыщающей).

Высокая чувствительность и относительно хорошее быстродействие полярографического определения кислорода обеспечили широкое распространение этого метода для изучения фотосинтеза и ряда других биологических процессов.

Однако для исследования динамики процессов кислородного обмена, индуцированных световым импульсом в суспензии хлоропластов, полярографический метод не вполне пригоден. Этим методом нельзя непосредственно получить кривую, описывающую изменения концентрации кислорода в суспензии после действия вспышки. Можно лишь, многократно регистрируя зависимости ток — потенциал, получать данные о концентрации кислорода в суспензии через определенные интервалы времени, в лучшем случае — через сотни миллисекунд. Так как время выделения 02 хлоропластами, освещенными световым импульсом, составляет Ю-2 с (Витт, 1979), динамику выделения кислорода целесообразно определять на основании анализа кривых ток — время при фиксированном потенциале электрода, т. е. по-тенциостатическим методом.

Основные требования к адекватному методу, позволяющему непосредственно регистрировать динамику выделения кислорода в суспензии хлоропластов, в основном аналогичны требованиям, изложенным в работах 11, 12, 13 для метода изучения процессов Н+-транспорта. Так, отклик системы на световой импульс необходимо регистрировать в широком диапазоне времени, а измерительная аппаратура должна обладать высокими чувствительностью и быстродействием. Важно также обеспечить однородность освещения суспензии и свести к минимуму влияние тех диффузионных процессов, которые могут исказить результаты экспериментов.

При потенциометрическом методе на электрод подают определенное значение потенциала, которое поддерживается постоянным в течение длительного времени. Затем непрерывно, вплоть до установления ее постоянства, регистрируют силу тока, отвечающую данному потенциалу. Осо-

7* ЦП

Рис. 60. Двухэлектродная потенциостатическая схема:

1 — измерительный (рабочий) электрод; 2 — неполяри-зующнйся электрод сравнения {'(')<|;ie}; 3 — измеритель тока (усилитель)

¦ ^-^ —| j | бенно это полезно в том случае, когда

^^J^jH-1 скорость изменения электрохимического

процесса (например, восстановления на поверхности электрода выделяющегося хлоропластами кислорода) велика в начальный момент электролиза, а по мере течения тока, скорость электродной реакции замедляется. Наиболее полную картину кинетики электродного процесса дают кривые ток — время, полученные при постоянном потенциале.

При измерениях с потенциостатический включением в момент t=0 мгновенно включается постоянный потенциал электрода, не зависящий от тока. При этом потенциале устанавливается плотность тока, зависящая.от времени, i (t). Чтобы поддерживать потенциал постоянным, необходимы специальные схемы регулирования, однако в определенных условиях для регистрации кислорода возможна очень простая потенциостатическая схема (Феттер, 1967), приведенная на рис. 60. Обязательным условием применения такой схемы является наличие электрода сравнения, который поляризующим током плотностью i (t) заметно не поляризуется. Этого можно достичь увеличением поверхности электрода. Кроме того, освещение одиночной вспышкой хлоропластов вызывает выделение крайне малых количеств кислорода в суспензии, что сопровождается относительно небольшим увеличением тока в системе. Поэтому сколько-нибудь заметной поляризации электрода сравнения не наблюдается. Дополнительным условием применения схемы, изображенной на рис. 60, является соблюдение условия, при котором ток нагрузки потенциометра iq должен быть гораздо больше i (t).

Оборудование: для регистрации выделения кислорода в суспензии хлоропластов под действием световых импульсов используется установка, блок-схема которой приведена на рис. 61. Установка позволяет регистрировать ток восстановления кислорода порядка Ю-12 А с быстродействием — 2-10-4 с. Установка состоит из источника импульсного освещения, тонкослойной ячейки, быстродействующего усилителя, регистрирующей аппаратуры — осциллографа и двухкоординатного самописца, а также устройства для задачи временной экспоненциальной и линейной разверток. Рис. 61. Блок-схема установки для изучения динамики выделения кислорода в суспензии хлоропластов:

/ — предварительный усилитель; 2 — осциллограф; 3— блок временной развертки; 4 — двухкоординатный самописец типа ПДП-04; 5 — переключатель; 6 — фотовспышка типа «Электроника В 5-04»; 7 — импульсная лампа ИФК-120; 8 — блок поляризации; 9 — хлорсеребряный электрод; 10 — корпус ячейки; 11 — прозрачное дно; 12 — тонкий слой суспензии хлоропластов; 13 —¦ дисковый золотой электрод с прижимным токопроводом; 14 — металлический экран; 1

страница 68
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

Скачать книгу "Структура и функции мембран" (2.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(15.11.2019)