Использование метода люминесцентной микроскопии в исследовании микроводорослей

Эксперименты, проведённые в данном направлении, позволяют предположить, что если в водоёмы будут постоянно поступать загрязняющие вещества в невысоких концентрациях, то при благоприятных температурных условиях и достаточном количестве питательных веществ могут развиваться сине-зелёные водоросли, клетки которых имеют защитный слой слизи, через которую поступление токсического вещества затруднено

, а продукция ценных в кормовом отношении водорослей будет подавлена. Такие изменения в дальнейшем могут привести к перестройке биоценоза: водоём из ценного рыбохозяйственного может превратиться в малоценный с измененным составом воды. [15]

3.4 Определение содержания витаминов в растительных клетках

С помощью флуоресцентной микроскопии возможно определение содержания витаминов в образцах, благодаря их собственной флуоресценции и с применением флуорохромов. Во многих случаях этот метод даёт лучшие результаты, чем самый тонкий химический анализ, не позволяющий, например, судить о распределении витаминов в органах и тканях. В связи с этим метод особенно широко применяется в медицине и физиологии животных.

Витамин А характеризуется светло-зелёной быстро затухающей флуоресценцией. Её можно наблюдать в свежем нефиксированном виде, но более плодотворным является метод окраски тканей с помощью флуорохромов. Флуоресцентное микроскопирование в данном случае может служить методом дифференциации витаминов А1 и А2: витамин А1 даёт характерную светло-зелёную флуоресценцию, а витамин А2 – красноватую. Различие в интенсивности флуоресценции с успехом используется для анализа смеси свободного витамина А и его эфиров.

Витамин В2 обладает собственной зелёной флуоресценцией (в некоторых животных клетках обнаружена так же жёлто-зелёная флуоресценция). Оптимум люминесценции данного вещества находится при рН от 3 до 9, что необходимо учитывать при проведении исследований. Типичная флуоресценция рибофлавина зависит от присутствия свободной 3-аминогруппы. Эта флуоресценция (максимум на 565 нм при рН 60) служит для количественного определения витамина В2. Интенсивность флуоресценции сравнивается с каким-либо стандартом (чаще всего чистый рибофлавин), она прямо пропорциональна содержанию витамина.

Витамин В1 не флуоресцирует ни в чистом виде, ни в водном растворе. Способность к сине-зелёной флуоресценции проявляет тиамин только в комплексе с носителем. При окислении витамин В1 превращается в тиохром – жёлтое вещество с интенсивно синей флуоресценцией. В щёлочном растворе тиохром очень чувствителен к свету и флуоресценция его исчезает необратимо. Свойством витамина В1 окисляться в тиохром пользуются в тесте на этот витамин: водный раствор тиамина окисляется посредством железосинеродистого калия в тиохром, флуоресценция которого определяется фотоэлектрически после экстракции тиохрома изобутиловым спиртом. Интенсивность флуоресценции зависит от щёлочности раствора и количества находящегося там тиохрома. Результаты, получаемые этим методом, находятся в полном соответствии с биологическими тестами.

Никотиновая кислота и её амид так же связаны с коллоидальным носителем. Амид никотиновой кислоты присутствует в двух коферментах: кодегидраза-1 и кодегидраза-2. Кодегидраза-2 встречается практически во всех живых клетках. Свойства его очень близки к свойствам кодегидразы-1: оба вещества бесцветны, растворимы в воде, нерастворимы в органических растворителях. Эти носители дают хорошую флуоресценцию при освещении в УФ-свете, что используется для их определения.

Витамин С в водном растворе не флуоресцирует. Только при большой концентрации аскорбиновой кислоты с коллоидным носителем появляются зелёные, довольно лабильные по отношению к ультрафиолетовым лучам капли.

Витамин К даёт типичную адсорбцию с максимумом при 234, 248, 261, 270 и 320 нм (в ультрафиолетовой области). Витамин К обладает белой флуоресценцией в свете аргоновой лампы. Н.А. Андреев и В.Н. Букин (1949) разработали количественный флуоресцентный метод определения фолиевой кислоты в клетках. Ими построена кривая распределения интенсивности в спектре флуоресценции кислоты, показано изменение интенсивности в спектре флуоресценции кислоты, показано изменение интенсивности свечения в зависимости от рН раствора. Описан метод экстрагирования кислоты, её адсорбции на активированном угле (обработанном анилином) с последующим элуированием спиртом: полученный раствор упаривают и окисляют перманганатом. Измерение интенсивности флуоресценции авторы проводят при рН 4,0-4,5, пользуясь светофильтром (470 нм), применяя в качестве стандарта раствор фолиевой кислоты концентрации 2 мл в 100 мл воды. Для полного извлечения фолиевой кислоты необходимо подвергать дополнительной ферментативной обработке продукты, которые содержат много белковых веществ. [1,3]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Огромную роль в исследованиях физиологии растительных организмов на современном этапе играют флуоресцентные методы. Их неотъемлемой частью является люминесцентная микроскопия, получившая широкое применение в изучении различных параметров жизнедеятельности высших и низших растений. Этот метод обладает рядом преимуществ, заключающихся в быстроте, разносторонности и высокой точности исследований.

В частности, метод люминесцентной микроскопии позволяет быстрое выявление физиологического состояния клеток микроводорослей, что важно для изучения «цветения» водоёмов, определения качества водной среды.

Постоянно возрастающая антропогенная нагрузка на биоценозы требует быстрых и точных методик биотестирования вод. Для решения этой проблемы методом люминесцентной микроскопии проводится оценка степени токсичности отдельных веществ для водорослей.

Количественная регистрация интенсивности флуоресценции, которая может быть определена с помощью рассматриваемого метода исследования, является отправной точкой в изучении фотосинтетического аппарата микроводорослей, который, как известно, в первую очередь реагирует на малейшие изменения условий среды.

Особенностью люминесцентной микроскопии является возможность качественного и количественного определения нефлуоресцирующих веществ: витаминов, специфических белков, ферментов.

Люминесцентная микроскопия, в середине прошлого века нашедшая применение в изучении физиологии микроводорослей, занимает особое место в современной системе методов научного исследования. Благодаря развитию современной науки, открытию новых флуорохромов она приобретает всё большее значение для выявления физиологического состояния микроводорослей и определения качества водной среды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бергольц, М.В. Люминесцентная микроскопия / В.М. Бергольц – М:Медгиз, 1953. – 312-314с.

2. Веселовский, В.А. Люминесценция растений / В.А. Веселовский, Т.В. Веселова. – М.: Наука, 1990.

3. Владимиров, Ю.А. Физико-химические основы фотобиологических процессов / Ю.А. Владимиров, А.Я. Потапенко. – М.: Высшая школа, 1989. – 30-35с.

4. Вопросы фотосинтеза / Под ред. М.М. Окунцова. – Томск: Издательство Томского университета, 1970. – 48-49с.

 Скачать реферат