Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Мембрана-Б
Направление НПИ: 4. Космическая биология и биотехнология
Секция КНТС: 1. Космическая биология и физиология
Наименование эксперимента: Физико-химические свойства биологических мембран растительных клеток в условиях микрогравитации
Цель эксперимента:

 Целью эксперимента является изучение влияния микрогравитации на физико-химические свойства биологических мембран, получение экспериментальных данных о возможной роли биологических мембран, в особенности цитоплазматической мембраны, в гравичувствительности растительной клетки.

 

Описание эксперимента:

Для изучения структуры и функций биологических мембран необходимо получение достаточно чистых мембранных фракций. Получение фракции цитоплазматической мембраны планируется с помощью водно-полимерной системы, метода, который основывается на избирательном концентрировании мембранных везикул в одной из фаз и происходит благодаря незначительным отличиям в энергиях взаимодействия их поверхности с полимерными компонентами фаз. Распределение между фазами обусловлено как природой и свойствами полимеров, которые образовывают фазы, так и свойствами мембранных везикул: площадью поверхности, ее структурой, электрическим зарядом, поверхностными реакционными центрами. Особое внимание будет направлено на определение чистоты мембранных фракций при помощи маркерных ферментов и электронной микроскопии. Также будут проводиться тесты на ориентацию везикул ЦМ с помощью детергентов. Для получения фракций ЦМ планируется использовать клетки каллусных культур арабидопсиса (сои). Выращенный на орбите материал будет подвергаться замораживанию и в таком виде доставляться в лаборатории постановщиков КЭ или подвергаться предварительной химической фиксации.

 

Новизна эксперимента:

Впервые будет проведен комплекс физико-химических исследований структурно-функциональной организации биологических мембран клеток высших растений, в частности, будут получены сведения, касающиеся содержания и состава липидов, активности Н+-АТФазы ЦМ,микровязкости липидного бислоя, интенсивности перекисного окисления липидов и  активности ферментов антиоксидантной клеточной защиты в условиях микрогравитации. Предполагается, что планируемое исследование комплекса структурно-функциональных характеристик биологических мембран, в первую очередь ЦМ, позволит оценить их роль в ответе растительных клеток на условия микрогравитации.

Научная аппаратура:

НА «Мембрана-2» является многоцелевой, не имеющей зарубежных аналогов, аппаратурой для проведения биологических космических экспериментов широкого профиля. Она состоит из блоков, включающих следующие конструктивные модули:

- бортовой термостат;

- холодильно-морозильный блок;

- центрифугу;

- биоконтейнеры различной конфигурации;

- устройство для фиксации биологического материала;

- автономный блок питания;

- цифровую камеру;

- кабели питания и кабели для подключения к ИУС;

- комплект ЗИП.

 

 

 


Ожидаемые результаты:

Эксперимент «Мембрана-2» представляет собой составную часть общей российско-украинской программы исследований по космической биологии. Он позволит оценить физико-химические свойства биологических мембран непосредственно в условиях космического полета. Полученные в данном эксперименте результаты, позволят сформулировать гипотезу о роли мембран, главным образом цитоплазматической мембраны, в  гравичувствительности растительной клетки.

Ожидаемые результаты необходимы для оценки роли мембранно-связанных процессов в адаптации растительных клеток к условиям измененной силы тяжести. Они будут служить основой при планировании дальнейших исследований и могут представлять интерес для таких организаций как Космических агентств России, Украины, НАСА.

 

Полученные результаты:

 

Сроки проведения: 2012-2013 гг.
Состояние эксперимента: Введен
Организация постановщик: ГНЦ РФ ИМБП РАН, 123007, Москва, Хорошевское шоссе, 76-а
Организации участники: «РКК «Энергия» им. С.П. Королева», ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина», НПО «Дисковые системы», г. Киев
Научный руководитель:
Публикации по эксперименту:

1. Бараненко, В.В. (2003) Пероксидне окиснення ліпідів та активність супероксиддисмутази в рослинах гороху за умов кліностатування. Автореф. дис. на здобуття наук. ступ. канд. біол. наук. Київ,Україна, 24 с (Укр.).

2. Жадько, С.И., Климчук, Д.А., Кордюм, Е.Л., Сытник, К.М., Сидоренко, П.Г., Барабой, В.А. (1992) Перекисное окисление липидов и ультраструктурная организация клеток культуры ткани Haplopappus.” Результаты исследований на биоспутниках» (Под ред.О.Г. Газенко) Москва, Наука..с. 321-323.

3. Климчук, Д.О., Куриленко І.М., Воробйова Т.В., Дубовой  В.Д.  (2006) Отримання препаратів цитоплазматичної мембрани з коренів гороху методом двофазової водно-полімерної системи. Наук. вісник Ужг. ун-ту. Сер.: Біологія, Вип.. 19, с. 126-131 (Укр).

4. Кордюм, Е.Л., Сытник, К.М., Белявская, Н.А., Жадько, С.И., Климчук, Д.А., Полулях, Ю.А. (1994) Современные проблемы космической клеточной фитобиологии. - М.: Наука, - 293 с.

5. Полулях, Ю.А. (1988) Фосфолипидный и жирнокислотный состав плазматических мембран клеток корней гороха в условиях клиностатирования. Докл. АН УССР. Сер. Б. 10: 67-69.

6. Румянцева В.Б., Мерзляк М.Н., Машинский А.Л., Нечитайло Г.С. (1990) Влияние факторов космического полета на пигментный и липидный состав растений пшеницы. Космич. Биол. Авиакосмич. Медицина. 2: 53-55.

7. Таирбеков, М.Г., Кабицкий, Е.Н., Маилян, Э.С. (1980) АТФ-азная активность в клетках корней кукурузы, выращенных в условиях измененной силы тяжести.Физиол. Раст. 27 (4): 883-885.

8. Hanke, W. (1996). Planar lipid bilayer as model system to study the interaction of gravity with biological membranes. In: 30th Plenary Meeting COSPAR, 1994, 283.

9. Klymchuk, D.O.,  V.V. Baranenko, T.V. Vorobyova, I.M. Kurylenko, O.A. Chyzhykova, V.D. Dubovoy (2004) Characterization of H+-ATPase activity in plasma membrane from pea seedlings under altered gravity. J. Gravit. Physiology. 11 (2): 205-206.

10. Klymchuk, D.O., VorobyovaT.V., DubovoyV.D.,BezrukL.I., BaranenkoV.V. (2006) Fluidity of Pea Root Plasma Membranes under Altered Gravity. J. Gravit. Physiology. 13(1): 123-124.

11. Klymchuk, D.O.,  V.V. Baranenko, T.V. Vorobyova, I.M. Kurylenko, O.A. Chyzhykova, V.D. Dubovoy, PalladinaT.O. (2009) PropertiesofthePlasmaMembranefromPeaSeedlingRootsunderAlteredGravity Вісник ХНАУ, 2009, серія Біологія, вип. 2, с. 47-55.

12. Kordyum, E.L. (1997) Biology of plant cells in microgravity and under clinostating. Intern. Review of Cytology 171:1-78.

13. Larsson, C., Sommarin, M., Widell, S. (1994) Isolation of highly purified plant plasma membranes and separation of inside-out and right-side-out vesicles. Methods Enzymology 228: 451-469.

14. Liscovitch, M. (1992) Crosstalk among multiple signal-activated phospholipases. Trends Biochem. Sci. 17: 393-399.

15. Nishizuka, Y. (1983) Phospholipid degradation and signal translation for protein phosphorylation. Trends Biochem. Sci. 17: 713-716.

16 Nishizuka, Y. (1992) Intracellular signaling by hydrolysis of phospholipids and activation of protein kinase C. Science 258: 607-613.

17. Polulyakh, Yu. A., Zhadko, S. I., Klymchuk, D. A., Baraboy, V. A., Alpatov, A. N., Sytnik, K. M. (1989) Plant cell plasma membrane structure and properties under clinostating. Adv. Space Res. 9(11): 71-74.

18. Schatz, A., Reitstetter, R., Briegleb, W., Linke-Hommes A. (1992) Gravity effects on biological systems. Adv.Spase Res. 12(1): 51-53.

19. Schatz, A., Reitstetter, R., Linke-Hommes, A., Briegleb, W., Slenzka, K. and
Rahmann, H.
(1994) Gravity effects on membrane processes. Adv. Space Res. 14 (8): 835-843.

Последнее обновление: 15.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения