Робота 13. Оцінка змін у прижиттєвому забарвленні клітин у відповідь на токсичний вплив

Основні відомості. Більшість клітин позбавлені зручних функцій, що легко реєструються під мікроскопом, за якими можна робити висновок про стан їхньої життєдіяльності на початковій фазі пошкодження. Однією з таких функцій є здатність непошкоджених живих клітин концентрувати у вигляді гранул речовини, що синтезуються у самій клітині, або проникають до неї ззовні. До таких речовин належать прижиттєві барвники, такі як нейтральний червоний, малахітовий зелений, метиленовий синій та ін. Серед них особливою універсальністю і зручністю застосування характеризується нейтральний червоний, що належить до слабких розташовані в ній дифузно, а потім клітина конденсує їх в області апарату Гольджі у вигляді гранул. Такі барвники називають гранулярними. Гранули нейтрального червоного та дифузний розподіл його добре видно під звичайним світловим мікроскопом. З накопиченням барвника кількість і розміри гранул збільшуються, і вони, виходячи за межі зони апарату Гольджі, поширюються по всій цитоплазмі.

Відкладати гранули здатні лише здорові, повноцінні клітини. Наростання негативної дії будь-якої природи пригнічує цю функцію, аж до повного її припинення. Замість гранулярного відкладання у пошкодженій клітині барвник дифузно забарвлює цитоплазму і ядро. Повне пригнічення гранулоутворення та інтенсивне дифузне забарвлення протоплазми у разі дії деяких агентів виявляють ще на оберненій фазі пошкодження, і, після усунення діючого агента, у клітині відновлюється нормальне грануловідкладання, а дифузно забарвлена протоплазма знебарвлюється.

Здатність до гранулоутворення може паралізувати токсична дія самих барвників, якщо їх використовують у дуже високих концентраціях.

Основні барвники при рН близькому до нейтрального, як правило, містяться у клітинній вакуолі. Залежно від складу вакуолярного соку, вакуоля забарвлюється дифузно, або відбувається концентрування барвника й утворення в ній інтенсивно забарвлених краплин коацервату або грон гранул різної форми і калібру, а іноді утворюються кристали барвника. Очевидно, що в рослинних клітинах сегрегація речовин у вакуолі захищає протоплазму від їхньої токсичної дії, бо при зв`язуванні в гранули знижується концентрація речовин, що можуть завдати шкоди клітині. Механізми взаємодії вітальних барвників і клітини сьогодні інтенсивно вивчаються. Значним успіхом досліджень у цьому напрямку стала ідентифікація цитоплазматичних органоїдів, які відповідають за процеси накопичення вітального барвника в гранулах. Останнім часом доведено, що гранули, які спостерігають під мікроскопом, є не чим іншим, як лізосомами, що акумулювали барвник. Відомо, що значення лізосом у розвитку будь-якої клітинної патології вагоме і різноманітне, що, навіть, важко відшукати патологічний процес, в якому б лізосомальний апарат не брав би активної участі. Встановлено також універсальний характер участі лізосом під час деструкції будь-якої речовини, що проникає до клітини. Ця властивість лізосом підсилює неспецифічність методу вітального забарвлення, який по суті є методом візуалізації лізосом.

Не зважаючи на те, що метод мікроскопії прижиттєво забарвлених клітин не має простого кількісного вираження результатів спостереження і це перешкоджає його використанню як самостійного маркера під час моніторингових досліджень, його доречно використовувати як додатковий з іншими цитоекологічними методами.

Мета роботи. Оцінити ступінь пошкодження вищих водних рослин методом прижиттєвого забарвлення клітин за дії модельного токсиканта (K₂Cr₂O₇).

Матеріали, реактиви, обладнання. Водні рослини (валіснерія, елодея та наяда); K2Cr2O7, вітальний барвник – 0,01 %-й нейтральний червоний; світловий мікроскоп, предметні стекла й накривні скельця, склянки місткістю 100 мл, піпетки міткістю 10 мл, мірні колби місткістю 100 мл.