О парамагнитных свойствах марганца в растениях

Физиологические и биохимические свойства марганца в организмах растений чрезвычайно разнообразны. Следует отметить большое значение этого иона в окислительно-восстановительных процессах, совершающихся в растениях. В связи с тем, что Mn2+ обладает парамагнитными свойствами, мы поставили перед собой задачу применить метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПP) для изучения состояния этого иона в растениях.
Метод ЭПР является относительно новым для решения биологических проблем. 1964 г. можно считать своеобразным двойным юбилеем метода ЭПР: исполнилось 20 лет со времени открытия явления ЭПР (Завонский, 1944) и 10 лег со времени применения его в биологии (Commoner и др.. 1954). За последние годы в печати появилось уже более 300 работ с использованием метода ЭПР для решения биологических проблем, С каждым годом число публикаций по этим вопросам увеличивается. Большая часть работ посвящена изучению объектов животного происхождения. Что же касается растений, то метод ЭПР получил довольно широкое распространение лишь при изучении механизма фотосинтеза, некоторых ферментативных процессов и механизма лучевого поражения или активации растений. Кроме того, следует отметить, что большая часть работ по применению ЭПР выполнена на препаратах в модельных опытах. Если исследованию подвергались ткани и органы, то их, как правило, предварительно обезвоживали (лиофилизация, реже обычная сушка). Это объясняется тем, что нативные ткани и органы содержат большое количество воды, которая благодаря своим диэлектрическим свойствам, приводящим к сильному поглощению электромагнитных волн, не позволяет в полной мере использовать современные радиоспектрометры ЭПР. В литературе уже имеются работы (Воrg, 1964) по некоторым техническим усовершенствованиям для возможности использования радиоспектрометров трехсантиметрового диапазона при изучении объектов с повышенной влажностью. Подобные публикации появлялись и раньше, однако ввиду технических трудностей изготовления приспособлений эти методы были еще мало распространены среди биологов. Можно немного уменьшить «фактор воды», если исследуемый образец поместить в тонкий капилляр, который расположить при измерении в электрический узел электромагнитного поля. Однако и это не является решением проблемы, потому что концентрация парамагнитных частиц биологических объектов относительно малая и для исследования требуется большой образец.
В последнее время метод ЭПР находит все более широкое применение в биологии не только при изучении свободнорадикальных процессов, но также и для выяснения роли некоторых ионов переходных металлов в физиологических и биохимических процессах. Группа переходных металлов (железо, медь, молибден, марганец и др.), обладая переменной валентностью, с изменением последней меняет и свои парамагнитные свойства. Благодаря наличию или отсутствию парамагнетизма этих металлов в системе мы можем получить ценную информацию о превращении ионов металлов переменной валентности в организме, изучая спектры ЭПР системы.
Если учесть, что почти все металлы с переходной валентностью играют роль микроэлементов в жизни растений, животных и человека, то можно ожидать, что метод ЭПР, позволяющий изучать парамагнитные свойства этих элементов, окажет неоценимую услугу при изучении процессов питания растений и животных. С этой целью мы провели серию опытов по изучению парамагнитных свойств иона Mn2+ при использовании его в качестве микроэлемента для питания растений.