РОЗДІЛ 2. МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ 59
2.1. Об'єкт дослідження 59
2. 1. 1. Харакиеристика умов експерименту 61
2. 2. Методика дослідження динаміки приросту колеоптилів вівса 62
2. 3. Методика вивчення ритміки мітотичної активності колеоптилів вівса 65
2. 4. Методика аналізу ритмічного приросту колеоптилів вівса за умов дії екзогенної індоліл-3-оцтової кислоти (ІОК) 69
2. 5. Розрахунок маси можливої мішені, котра ініціює порушення ритмічних процесів в колеоптилях вівса 73
3. 1. Результати та їх обговорення 79
3. 1. 1. Вплив іонізуючого випромінювання на кінетику росту колеоптилів вівса. 79
3. 1. 2. Вплив гамма-випромінювання на динаміку мітотичної активності колеоптилів вівса. . 92
3. 1. 3. Вплив екзогенної ІОК на динаміку ростових процесів колеоптилів вівса за умов дії іонізуючого випромінювання. 104
УЗАГАЛЬНЕННЯ 115
ВИСНОВКИ 122
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 124
ВСТУП
Даже остановившиеся часы
дважды в сутки бывают правы.
Ницше
Для нас, самовпевнених людей, доволі дивно було дізнатись, що тварина може визначити час без будь-якого годинника, і ще більш неймовірною є думка про те, що таке саме може зробити й рослина. Однак, це вже є не лише здогади, а достовірно встановлений факт.
Найбільшого розвитку цікавість до біологічних ритмів припадає на 60-ті роки минулого століття. В той час вийшла найбільша кількість публікацій і було зроблено досить багато досліджень в області біоритмології. Але, починаючи з другої половини 70-х років, інтерес до проблеми біологічних ритмів почав утрачатися, і тільки в останні роки почав знову підійматися з новим розмахом.
Циклічні коливання інтенсивності й характеру біологічних процесів і явищ називають біологічними ритмами або біоритмами. Їх можна охарактеризувати як регулярні кількісні і пов'язані з ними якісні зміни особливостей певних біологічних процесів, які здійснюються на різних рівнях організації живого: клітинному, тканинному, цілісного організму й популяції. Біологічні ритми спостерігаються у всіх тварин, рослин, мікроорганізмів, а також в ізольованих органах і культурі клітин.
Систематизуються біоритми перш за все по їх тривалості і по ступеню залежності від факторів навколишнього середовища. Одні з біоритмів (наприклад, серцебиття, дихальні рухи грудної клітини у тварин тощо) відносно самостійні, інші відповідають циклічним змінам інтенсивності факторів навколишнього середовища. Період біоритмів коливається в широких межах - від декількох секунд (біохімічні реакції) до багатьох днів і навіть місяців. Серед ритмів окремо виділяють білядобові (циркадні), припливні, місячні тощо. Деякі біологічні ритми зберігаються і за умов штучної підтримки постійного освітлення, температури, вологості, атмосферного тиску тощо [102; 103; 105].
За ступенем залежності від зовнішніх умов біологічні ритми розділяють на екзогенні й ендогенні. Екзогенні ритми залежать від ритміки геофізичних і космічних факторів (фотоперіодизації, температури оточуючого середовища, гравітації і т. д.). Якщо ритмічність біологічних процесів обумовлена впливом цих зовнішніх факторів - задавачів часу - і в разі відсутності їх впливу зникає, то такі ритми називають екзогенними пасивними. Ендогенні активні ритми виявляють при постійних зовнішніх умовах, які відповідають нормальним межам життєдіяльності організму.
У всіх випадках причинами ендогенних ритмів являються негативні зворотні зв'язки. Для потенціалу дії це відкриття К+-каналів, для ензиматичних циклів - аллостеричне гальмування ключових ферментів вторинними продуктами реакції, для транскрипції і трансляції - дія кінцевих метаболітів, для взаємодії клітин, тканин і органів - зворотній транспорт трофічних або гормональних факторів тощо. Чим більше число проміжних етапів циклів в реакції, чим повільніші будуть ці реакції (наприклад, дифузія речовин), тим довшим буде час кожного циклу. Звідси, очевидно, чому час одного імпульсу потенціалу дії, основаного на біофізичних закономірностях, займає всього декілька секунд, а для одного циклу ритмічні зміни функціональної активності тканин в результаті багатоланкового процесу індукції синтезу нових ферментів екзогенними трофічними факторами або гормональними необхідні десятки хвилин (на рівні трансляції) або години (якщо процес включає і транскрипцію).
Періодичні процеси у біосистемі порівнюють не з рухом по колу, де стан біологічної системи повертається до початкової точки, а з рухом по спіралі, коли цикл завершується кожного разу новим станом.
Періодичні зміни біохімічних та фізико-хімічних процесів, які відбуваються в живих організмів, називають "біологічним годинником", який спряжений в часі онтогенетичного розвитку організмів. Біологічні ритми є важливою ознакою живих істот.
Проте досить мало відомо про дію випромінювань на біологічний годинник, а разом з тим відомо, що тривалість онтогенезу в живих системах істотно змінюється під впливом опромінення. Чи опосередковано цей ефект впливом на ритміку? Очевидно, що під дією опромінення порушення біологічних ритмів відбувається не безпосередньо, а через вторинні або третинні реакції, які відбулися в організмі після етапу первинної взаємодії гамма-кванту з біологічним об'єктом, тобто порушення подібні тим порушенням, які відбуваються в онтогенезі при старінні.
Актуальність теми
Що ми знаємо про біологічні годинник наприкінці XX сторіччя? Знаємо, що він є в кожній клітині, що в багатоклітинних організмах усі годинники всіх клітин повинні йти узгоджено, створюючи ієрархічну систему: годинник окремих клітин управляється годинником органу, годинник всіх органів настроюється по годиннику центральної нервової системи (якщо вона є), а в ній - у мозку - є головний годинник організму. Знаємо, що біологічні годинники активні (на відміну від сонячного годинника) і ендогенні, тобто вони "йдуть" самі - усередині кожної клітини є свій "маятник", "коливальний контур", періодичний процес, що відмірює одиниці часу. При цьому хід внутрішньоклітинного годинника, як і хід ш