Техника - молодёжи 1984-08, страница 13

клетках при физиологических экспериментах, когда возбуждается или подавляется та или иная функция растения. В живых клетках динамичесние проявления метаболизма выражаются в постоянных перераспределениях ор-ганелл и их временных контактах. Нет сомнения, что подобного рода кинетическое поведение внеядерной части протоплазмы — цитоплазмы — распространяется и на ее ультраструк-турную организацию. К сожалению, с помощь» электронного микроснопа нельзя непосредственно наблюдать за поведением живых клеток, и поэтому исследователь должен удовлетворяться статическими картинами. Однако, получая такие изображения с объектов, поставленных в условия, влияющие на ту или иную функцию, и, сравнивая их с контрольными растениями, можно обнаружить те ультраструктурные изменения, которые сопровождают и, может быть, даже определяют данную функцию.

В электронный микроскоп можно наблюдать сильно освещенные мезо-фильные клетки (клетки основной ткани листа) сахарной свеклы, которые усиленно экспортируют ассими-ляты в виде Сахаров. При этом плаз-малемма (цитоплазменная мембрана) нередко сильно увеличивает свою поверхность, образуя многочисленные складки, вдающиеся в цитоплазму и местами прикасающиеся к наружной мембране оболочки хлоропластов (органоидов, в которых осуществляется фотосинтез).

Так как в молодых листьях размером 1X2 см подобной складчатости плазмалеммы не наблюдается, предполагают, что увеличение поверхности клеточной мембраны и ее сближение с внешней мембраной хлоропластов имеют отношение к удалению асси-милятов из фотосинтезирующей клетки на ее наружную поверхность (в апопласт). Отсюда ассимиляты «загружаются» в тонкие окончания жилок листа. Образование снладок плазма-леммы в листьях, эвакуирующих ассимиляты, было затем обнаружено у шпината, гороха и неноторых других растений. На рисунке показана ультраструктура пограничной зоны клетки в молодом и фотосинтезирующем (взрослом) листе сахарной снацглъ' В молодом листе (стр. 10. т ■ Р " у) плазмалемма имеет ровные гл«г; «в контуры. В нлетках взрослого п. ста (стр. 10, внизу) она часто приобретает сильно извилистые контуры, что свидетельствует о значительном увеличении ее поверхности. Буквами обозначены: Пл — плазмалемма, КС — клеточная стенка, Хл — хлоропла-сты.

ИЗМЕНЕНИЕ НАПРАВЛЕННОСТИ БИОСИНТЕЗА

Зная внутриклеточные регуляционные механизмы, влияя на них, можно изменить направленность биосинтеза — заставить клетки .синтезировать нужные человену вещества, та-ним способом можно получить в процессе нультивирования Одноклеточных водорослей хлорелл биомассу с заданным химическим составом. Изучив регуляторные механизмы нлет-ки хлореллы, ученые установили, на какие стороны обмена веществ необходимо воздействовать, чтобы переключить биосинтез белков на создание других нужных веществ, не нарушив процесс фотосинтеза. Воздействие сверхоптимальной температуры на водоросли приводит к тому, что деление клеток у них блокируется, а процесс фотосинтеза сохраняется. В такой ситуации клетка переходит к синтезу «запасных» соединений. Одни ее штаммы начинают усиленно синтезировать жиры, другие способны накапливать в хлоропластах зерна крах

мала, третьи — глицерин или ряд других соединений.

При благоприятных условиях для роста и фотосинтеза в клетке идет интенсивный синтез белка и витаминов (1).

В неблагоприятных для размножения клеток условиях происходит синтез запасных веществ: углеводов и жиров. Их соотношение зависит от штамма клетки (2), (3). Если на штамм, ноторый при неблагоприятных условиях способен накапливать жиры, подействовать ингибитором (антибиотиком циклогенсимидом), синтез жиров подавляется и накапливается сахароза (4).

Для получения высокого выхода запасных веществ разработан принцип двухфазного культивирования. На первом этапе обеспечиваются наиболее благоприятные условия для накопления биомассы водорослей, а затем создаются экстремальные (стрессовые) условия для направленного синтеза жиров, углеводов или друг ix веществ.

ганелл при выполнении данной функции.

— Мы живем в век урбанизации, и поэтому большие города постепенно «обрастают» тепличными хозяйствами с замкнутой атмосферой. Какие способы воздействия на нее разрабатываются в вашем институте и какой представляется вам теплица завтрашнего дня!

— Многие параметры замкнутой атмосферы теплиц нам уже подвластны: мы можем повышать в ней содержание углекислоты, кислорода, давать больше света, менять температуру этого замкнутого пространства и в результате получать феноменальные урожаи.

У нас в институте решается сегодня очень важная проблема — технология будущего, по которой с помощью ЭВМ будут поддерживаться оптимальные условия в закрытых помещениях для получения максимальных урожаев. Это прототип будущих теплиц, в которых необходимые условия для данного растительного организма будут автоматически корректироваться по сигналам, идущим от него самого. По двум-трем растениям-датчикам, несущим сигнальные системы, будет поддерживаться оптимум для всей теплицы. Предположим, по каким-то причинам ослабевает процесс фотосинтеза. Тотчас же сигнал от растения, на котором установлены датчики, поступает на ЭВМ, обрабатывается и идет на пульт управления. Механический оператор либо увеличивает подачу углекислоты, либо усиливает освещенность теплицы, и процесс вновь устанавливается на нужном уровне.

— Является ли это хоть в какой-то степени моделью того, что происходит в естественных условиях!

— Ну нет, природа нас так не балует. Это идеальные условия, однако для закрытого грунта в будущем они практически осуществимы.

В наши дни, когда число людей в мире постоянно увеличивается, следует очень серьезно думать над тем, как получать максимальные урожаи с минимальных площадей. Ключи к решению этих проблем подбираются на наших «зеленых полигонах». iB теплицах будущего скорость выращивания растений значительно сократится, и, следовательно, за один год можно будет собирать по 3—4 урожая.

— Некоторые выводы фундаментальных научных исследований требуют философского осмысления. Так, в частности, углубляясь в тайны органического мира на субклеточном

крахмальная обертка пиреноида

КРАХМАЛЬНЫЕ ЗЕРНА

УГЛЕВОДЫ ............

' КРАХМАЛ

. ХИРЫ (иипиды) я

Пиреноид

У Г/1 LBOAbi

X ЮГОПЛАСТ

БЕЛКИ

ОБОЛОЧКА

11