Два типа водных структур в тканях листьев растений. Исследования методом L-диэлькометрии Текст научной статьи по специальности «Физика»

Два типа водных структур в тканях листьев растений. Исследования методом Ь-диэлькометрии

И.Р Галль, Л.Н. Галль.

Институт аналитического приборостроения Российской академии наук. Санкт-Петербург, Россия

ivan. gall@mail. ru

В работе методом низкочастотной L-диэлькометрии рассмотрены физико-химические свойства водной компоненты цитоплазмы живой клетки и межклеточной жидкости, связанные с их структурной организацией. Известно [1], что структура водной компоненты растения, как единой целостной системы, играет важнейшую роль в его водном режиме. Хотя она определяет развитие и приспособляемость растения к условиям внешней среды, экспериментальные исследования структуры водной компоненты весьма ограничены из-за отсутствия методов, чувствительных к состоянию воды и, в то же время, пригодных для исследования растений в их нативном состоянии. В данной работе для таких исследований растений впервые применена низкочастотная L-диэлькометрия, позволяющая проводить измерения в частотном режиме. характерном для структурных процессов в водных и водно-молекулярных системах живых растений без их разрушения. В методе L-диэлькометрии присутствие структуры воды определяется пиками тангенса диэлектрических потерь при изменении частоты ЭМП колебательного контура, в котором измеряемое растение размещено в катушке индуктивности этого контура. По изменению интенсивностей пиков в этом спектре в условиях искусственной засухи различных фитотест-объектов было показано присутствие в живых растениях водных структур двух типов: воды свободной и воды связанной. Оно определяется по зависимости поведения пиков в спектре от количества воды в растении в процессе его высыхания.

Полученные в работе результаты полностью коррелируют с результатами фитомониторинга растений, ведущегося в Казанской научной школе фитофизиологов методом импульсного ЯМР [2] и трактуемых авторами как одновременное присутствие в живом растении структур воды двух типов. Теоретически эти результаты могут быть трактованы на основе привлечения теоретических представлений, сформулированных Н.А. Бульенковым. На ее основе «свободная» вода определяется нами, как протоплазма и межклеточная вода, наполненные ионами, малыми молекулами и биополимерами. Именно она ответственна за режим испарения. «Связанная», по нашим представлениям, это вода организованная в упорядоченные стержневые структуры из двух смежных спиралей 30/11, существование которых показано Н.А.Бульеноковым методом модульного дизайна [3]. Она участвует в процессе организации сложной сети межмолекулярных и межклеточных коммуникаций растения, включая передачу сигналов через предполагаемые синапсоподобные контакты.

Использование теоретических представлений Бульенкова позволяет обосновать существование водных коммуникаций между биополимерами в клетке и между клетками, создающих, благодаря этому, единую целостную молекулярно-водную систему живого растения.

Литература

1. Галль Л.Н., Бердников А.С., Галль И.Р., Максимов С.И., Галль Н.Р. Диэлькометрические измерения структурных изменений в разбавленных водных растворах соединений натрия. Научное приборостроение 2020; т.30, №2, с.3-9.

2. Хохлова Л.П., Бочкарева М.А. Водный обмен растений: итоги ЯМР исследований.// Ученые записки Казанского государственного университета 2009, т.151, №4, с.73-103.

3. Желиговская Е.А., Бульенков Н.А. Стержневые структуры связанной воды: их возможная роль в самоорганизации биологических систем и недиссипативной передаче энергии. // Биофизика. 2017. Т. 62. № 5. СС. 837-845.