Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54487 Общая биофизика General biophysics Общая биофизика Functional activity and structural lability of plasma membrane in Nitellopsis obtusa cells Функциональная активность и структурная лабильность плазматической мембраны клеток Nitellopsis obtusa Махмудова Ш С Mahmudova Sh S mahmudovashirin656@gmail.com Мусаев Н. А. Musayev N. A. nagi.musayev@hotmail.com Институт ботаники НАН Азербайджана ru Institute of Botany, National Academy of Sciences of Azerbaijan ru Бакинский государственный университет Баку Азербайджан Baku State University Baku Azerbaijan 25 03 2020 25 03 2020 5 1 35 42 20 03 2020 20 03 2020 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54487/view

Методом импедансной спектроскопии изучали закономерности изменения трёх электрических характеристик клеток Nitellopsis obtusа : потенциала φм, сопротивления Rм, ёмкости См при модификации транспортных свойств плазматической мембраны (ПМ). Средние значения названных величин для 100 клеток в стандартных условиях составляли φм = -171±0,4 мВ, Rм= 3,8±0,15 Ом∙м2, См= 0,9 ± 0,05 мкф∙см-2 соответственно. Между Rм и φм установлена линейная зависимость Rм=0,032-0,03 QUOTE φ м с коэффициентом корреляции r=0,67. Активность ионов К+ в цитоплазме клеток, измеренная с помощью К+- чувствительных микроэлектродов составляла ak+= 104±6 мM. У клеток с |φм|> 170 мВ в проводящем состоянии находились К+- каналы внутреннего выпрямления, а у клеток с |φм|< 170 мВ- К+- каналы наружного выпрямления. При 10 и 100-кратном увеличении содержания К+ в среде, и модуляции содержания белковой фазы ПМ изменения См отсутствовали. Следовательно, вклад белковой фазы ПМ в См незначительно. Экзогенное воздействие малых концентраций липофильных модификаторов диметилсульоксида, дициклогексилкарбодиимида и блокатора К+- каналов Со2+вызывали изменение См на 20-30%, увеличение φм в пределах 30 мВ при постоянстве Rм,, что свидетельствовало о взаимосвязи электрогенной активности и лабильности структурно - поляризационных свойств ПМ.

Using the method of impedance spectroscopy, we studied the change regularities in the three electrical characteristics of Nitellopsis obtuse cells: potential φm, resistance Rm, capacity Cm, while modifying the transport properties of the plasma membrane (PM).The average values of these quantities for 100 cells under standard conditions were φм = -171±0,4 mV Rм = 3.8±0,15 Om∙m2, Cm = 0,9 ± 0,05 μf∙ cm-2, respectively. Between Rm and φm has been established a linear dependence of Rm = 0,032-0,03φm with a coefficient correlation r = 0,67.The activity of K+ ions in the cell cytoplasm, measured using K+ -sensitive microelectrodes, was ak+ = 104 ± 6 mM. In the conducting state, in cells with | φм |> 170 mV, were observed K+- channels of inward rectification and in cells with | φм | <170 mV-K+- channels of outward rectification. At 10 and 100-fold increase of the K+content in the medium, and modulation of the protein phase content in the PM, Cм change wasn’t observed. Consequently, the contribution of the protein phase in PM is insignificant for Cм.The exogenous effects of low concentrations of lipophilic modifiers of dimethyl sulfoxide, dicyclohexylcarbodiimide and the K+ channel blocker Co2 + caused a change of Cm by 20-30%, an increase in φm within 30 mV at a constant Rm, which indicated the relationship between electrogenic activity and lability of structural-polarization PM properties.

 лабильность функциональная активность lability Functional activity

Volkov G.A. Plant Electrophysiology: “Theory and methods”. Springer-Verlag-New-York, 2006, 512 p. Volkov G.A. Plant Electrophysiology: “Theory and methods”. Springer-Verlag-New-York, 2006, 512 p. Cole K.S. Electrical properties of squid axon sheath. Biophys. J., 1976, vol. 16, pp. 137-142. Cole K.S. Electrical properties of squid axon sheath. Biophys. J., 1976, vol. 16, pp. 137-142. Adrian R.H., Almers W. Charge movement in the membrane of striated muscle. J. Physiol. London, 1976, vol. 254, pp. 339-360. Adrian R.H., Almers W. Charge movement in the membrane of striated muscle. J. Physiol. London, 1976, vol. 254, pp. 339-360. Musayev N.A., Ojaqverdiyeva S.Y., Mahmudova Sh.S. The changes of structure-functional state of plasma membrane in Nitellopsis obtuse under the influence of dimethylsulfoxide. Advances in Biology and Earth Sciences, 2018, vol. 3, no. 3, pp. 241-247. Musayev N.A., Ojaqverdiyeva S.Y., Mahmudova Sh.S. The changes of structure-functional state of plasma membrane in Nitellopsis obtuse under the influence of dimethylsulfoxide. Advances in Biology and Earth Sciences, 2018, vol. 3, no. 3, pp. 241-247. Воробьев Л.Н., Мусаев Н.А. Электрические характеристики плазмалеммы и клеточной оболочки клеток Nitellopsis obtusa. Низкочастотной импеданс. Физиология растений, 1979, т. 26, № 4, с. 711-720. @@[Vorobyev L.N., Musayev N.A. Electrical characteristics of plasma membrane and cell wall of Nitellopsis obtusa cells. Low frequency impedance. Plant physiology, 1979, vol. 26, no. 4, pp. 711-720. (In Russ.)] Vorob'ev L.N., Musaev N.A. Elektricheskie harakteristiki plazmalemmy i kletochnoy obolochki kletok Nitellopsis obtusa. Nizkochastotnoy impedans. Fiziologiya rasteniy, 1979, t. 26, № 4, s. 711-720. @@[Vorobyev L.N., Musayev N.A. Electrical characteristics of plasma membrane and cell wall of Nitellopsis obtusa cells. Low frequency impedance. Plant physiology, 1979, vol. 26, no. 4, pp. 711-720. (In Russ.)] Lu C.C., Kabakov A., Markin S., Mager S. et al., Membrane transport mechanisms probed by capacitance measurements with megahertz voltage clamp. Proced. Natl. Acad. Scince USA, 1995, vol. 92, pp. 11220-11224. Lu C.C., Kabakov A., Markin S., Mager S. et al., Membrane transport mechanisms probed by capacitance measurements with megahertz voltage clamp. Proced. Natl. Acad. Scince USA, 1995, vol. 92, pp. 11220-11224. Мусаев Н.А., Воробьев Л.Н. Электрогенная активность и структурная лабильность плазмалеммы клеток Nitellopsis obtusa при повышенных температурах. Физиол. раст., 1981, т. 28, № 1, с. 86-93. @@[Musayev N.A., Vorobyev L.N. Electrogenic activity and structural lability of plasma membrane of Nitellopsis obtusa cells at elevated temperatures. Plant physiology, 1981, 28(1), pp. 86-93. (In Russ.)] Musaev N.A., Vorob'ev L.N. Elektrogennaya aktivnost' i strukturnaya labil'nost' plazmalemmy kletok Nitellopsis obtusa pri povyshennyh temperaturah. Fiziol. rast., 1981, t. 28, № 1, s. 86-93. @@[Musayev N.A., Vorobyev L.N. Electrogenic activity and structural lability of plasma membrane of Nitellopsis obtusa cells at elevated temperatures. Plant physiology, 1981, 28(1), pp. 86-93. (In Russ.)] Мусаев Н.А., Юрин В.М., Соколик А.И., Исмаилов Э.Р. Электрогенная активность плазматической мембраны клеток Chara gymnophylla. Вестник БГУ, 2008, сер. 2, № 3, с. 46-49. @@[Musayev N.A., Yurin V.M., Sokolik A.I., Ismailov T.R. Elektrogenic activity of plasma membrane of Chara gymnophylla cells. Messenger of BSU., 2008, ser. 2, no. 3., pp. 46-49. (In Russ.)] Musaev N.A., Yurin V.M., Sokolik A.I., Ismailov E.R. Elektrogennaya aktivnost' plazmaticheskoy membrany kletok Chara gymnophylla. Vestnik BGU, 2008, ser. 2, № 3, s. 46-49. @@[Musayev N.A., Yurin V.M., Sokolik A.I., Ismailov T.R. Elektrogenic activity of plasma membrane of Chara gymnophylla cells. Messenger of BSU., 2008, ser. 2, no. 3., pp. 46-49. (In Russ.)] Musaev N.A., Ismailov E.R. Bioelectrical properties of Chara gymnophylla plasma membrane during interaction with cobalt (Co2+). Ecology, vol. 200763, pp. 1-6. Musaev N.A., Ismailov E.R. Bioelectrical properties of Chara gymnophylla plasma membrane during interaction with cobalt (Co2+). Ecology, vol. 200763, pp. 1-6. Самойлов В.О. Медицинская биофизика. Спец. лит., 2004, 495 с. @@[Samoylov V.A. Medical Biophysic. Spes. Lit, 2004, 495 p. (In Russ.)] Samoylov V.O. Medicinskaya biofizika. Spec. lit., 2004, 495 s. @@[Samoylov V.A. Medical Biophysic. Spes. Lit, 2004, 495 p. (In Russ.)] Касумов Х.М. Структура и мембранная функция полиеновых макролидных антибиотиков. Баку-Москва, Элм-Наука, 2009, 512 с. @@[Kasumov Kh.M. Structure and membrane function of polyene makrolide antibiotics. Baku-Moskow, Elm-Nauka, 2009, 512 p. (In Russ.)] Kasumov H.M. Struktura i membrannaya funkciya polienovyh makrolidnyh antibiotikov. Baku-Moskva, Elm-Nauka, 2009, 512 s. @@[Kasumov Kh.M. Structure and membrane function of polyene makrolide antibiotics. Baku-Moskow, Elm-Nauka, 2009, 512 p. (In Russ.)] Ибрагимова В.Х., Алиев Д.И., Алиева И.Н. Биофизические и медикобиологические аспекты использования полиеновых антибиотиков в сочетании с диметилсульфоксидом. Биофизика, 2002, т. 47, № 5, с. 833-841. @@[Ibrahimova, V.Kh., Aliyev, D.I., Aliyeva, I.N. Biophysical and medical-biological aspects of using of polyene antibiotics in combination with dimethyl sulfoxide. Biophysics, 2002, vol. 47, no. 5, pp. 833-841 (in Russ.)] Ibragimova V.H., Aliev D.I., Alieva I.N. Biofizicheskie i medikobiologicheskie aspekty ispol'zovaniya polienovyh antibiotikov v sochetanii s dimetilsul'foksidom. Biofizika, 2002, t. 47, № 5, s. 833-841. @@[Ibrahimova, V.Kh., Aliyev, D.I., Aliyeva, I.N. Biophysical and medical-biological aspects of using of polyene antibiotics in combination with dimethyl sulfoxide. Biophysics, 2002, vol. 47, no. 5, pp. 833-841 (in Russ.)] Yu Z.W., Quinn P.J. Dimethyl sulphoxide: a review of its applications in cell biology. Bioscince Report, 1994, vol. 14, pp. 259-81. Yu Z.W., Quinn P.J. Dimethyl sulphoxide: a review of its applications in cell biology. Bioscince Report, 1994, vol. 14, pp. 259-81. Chi-Yuan Cheng, Jinsuk Song, Jolien Pas, Lenny H.H. Meijer, Songi Han. DMSO Induces Dehydration near Lipid Membrane Surfaces. Biophys J., 2015, vol. 109, no. 2, pp. 330-339. DOI: 10.1016/j.bpj.2015.06.011. Chi-Yuan Cheng, Jinsuk Song, Jolien Pas, Lenny H.H. Meijer, Songi Han. DMSO Induces Dehydration near Lipid Membrane Surfaces. Biophys J., 2015, vol. 109, no. 2, pp. 330-339. DOI: 10.1016/j.bpj.2015.06.011. Киселёв М.А. Комбинированное применение нейтронного и синхротронного излучения для исследования влияния диметилсульфоксида на структуру и свойства мембран дипалмитоилфосфатидилхолина. Кристаллография, 2007, т. 52, № 3, с. 554-559. @@[Kiselyov M.A. Combined use of neutron and synchrotron radiation to study the effect of dimethyl sulfoxide on the structure and properties of dipalmitoylphosphatidylcholine membranes. Crystallography, 2007, vol. 52, no. 3, pp. 554-559. (In Russ.)] Kiselev M.A. Kombinirovannoe primenenie neytronnogo i sinhrotronnogo izlucheniya dlya issledovaniya vliyaniya dimetilsul'foksida na strukturu i svoystva membran dipalmitoilfosfatidilholina. Kristallografiya, 2007, t. 52, № 3, s. 554-559. @@[Kiselyov M.A. Combined use of neutron and synchrotron radiation to study the effect of dimethyl sulfoxide on the structure and properties of dipalmitoylphosphatidylcholine membranes. Crystallography, 2007, vol. 52, no. 3, pp. 554-559. (In Russ.)] Klaus-Dieter Liss. Challenged by Neutron and Synchrotron Radiation. Metals, 2017, no. 7, pp. 266-274. Klaus-Dieter Liss. Challenged by Neutron and Synchrotron Radiation. Metals, 2017, no. 7, pp. 266-274. Исмаилов Э.Р., Мусаев Н.А. Диметилсульфоксид индуцированная деполяризация плазмалеммы клеток Chara gymnophylla. Вестник Бакинского Государственного Университета, серия естественные науки, 2005, № 1, с. 74-79. @@[Ismailov E.R., Musaev N.A. Dimethyl sulphoxide induced depolarization of plasmalemma of Chara gymnophylla cells. Messenger of Baku State University, series of natural sciences, 2005, no. 1, pp. 74-79. (In Russ.)] Ismailov E.R., Musaev N.A. Dimetilsul'foksid inducirovannaya depolyarizaciya plazmalemmy kletok Chara gymnophylla. Vestnik Bakinskogo Gosudarstvennogo Universiteta, seriya estestvennye nauki, 2005, № 1, s. 74-79. @@[Ismailov E.R., Musaev N.A. Dimethyl sulphoxide induced depolarization of plasmalemma of Chara gymnophylla cells. Messenger of Baku State University, series of natural sciences, 2005, no. 1, pp. 74-79. (In Russ.)] Орлова О.В., Егорова С.Н., Ослопов В.Н. Исследование влияния диметилсульоксида на проницаемость клеточных мембран. Экспериментальная медицина, 2011, т. 92, № 6, с. 901-904. @@[Orlova O.V., Egorova S.N., Oslopov V.N. Study of the effect dimethyl sulphoxide on the permeability of cell membranes. Experimental Medicine, 2011, vol. 92, no. 6, pp. 901-904. (In Russ.)] Orlova O.V., Egorova S.N., Oslopov V.N. Issledovanie vliyaniya dimetilsul'oksida na pronicaemost' kletochnyh membran. Eksperimental'naya medicina, 2011, t. 92, № 6, s. 901-904. @@[Orlova O.V., Egorova S.N., Oslopov V.N. Study of the effect dimethyl sulphoxide on the permeability of cell membranes. Experimental Medicine, 2011, vol. 92, no. 6, pp. 901-904. (In Russ.)] Călinescu O., Linder M., Wöhlert D., Yildiz Ö., Kühlbrandt W., Fendler K. Electrogenic Cation Binding in the Electroneutral Na+/H+ Antiporter of Pyrococcus abyss. Journal of Biological Chemistry, 2016, vol. 291, iss. 52, pp. 26786-26793. Călinescu O., Linder M., Wöhlert D., Yildiz Ö., Kühlbrandt W., Fendler K. Electrogenic Cation Binding in the Electroneutral Na+/H+ Antiporter of Pyrococcus abyss. Journal of Biological Chemistry, 2016, vol. 291, iss. 52, pp. 26786-26793.