[发明专利]一种测定植物叶片细胞介电物质转移数的方法

说明书

本发明公开了一种测定植物叶片细胞介电物质转移数的方法，属于生物物理信息检测技术领域，测定装置使用时极板通过导线与LCR测试仪连接，两电极板将待测量植物叶片夹持住，并联模式同时测定不同夹持力下植物叶片生理电阻、生理阻抗和生理电容，进一步计算植物叶片生理容抗和生理感抗；依据Nernst方程，构建植物叶片的生理电阻随夹持力变化、植物叶片的生理容抗随夹持力变化以及植物叶片的生理感抗随夹持力变化模型，利用上述三个模型的各个参数联合计算不同类型介电物质转移百分数。本发明不仅可以快速、在线定量检测不同环境下不同植物叶片各种不同类型的介电物质转移百分数，而且可以用生物物理指标表征不同环境下不同植物叶片水分和物质在系统中的交流特征。

技术领域

本发明属于生物物理信息检测技术领域，具体涉及一种测定植物叶片细胞介电物质转移数的方法，可以快速、检测植物叶片水分和物质在系统中的交流特征，为植物叶片细胞膜的物质运输特性的阐述提供数据支撑。

背景技术

细胞膜主要由脂质(主要为磷脂)(约占细胞膜总量的50％)、蛋白质(约占细胞膜总量的40％)和糖类(约占细胞膜总量的2％-10％)等物质组成；其中以蛋白质和脂质为主。磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架。在电镜下可分为三层，即在膜的靠内外两侧各有一条厚约2.5nm的电子致密带(亲水部分)，中间夹有一条厚2.5nm的透明带(疏水部分)。

如图1所示，细胞膜对穿过它的电流所呈现的电阻称为膜电阻。由于细胞膜主要是由蛋白质和脂质构成，因此电阻率较大，因而细胞膜成为提供了生物组织电阻的主要部分。

磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架。膜的靠内外两侧为亲水部分，中间为疏水部分。膜蛋白质主要以两种形式同膜脂质相结合：分内在蛋白和外在蛋白两种。内在蛋白以疏水的部分直接与磷脂的疏水部分共价结合，两端带有极性，贯穿膜的内外；外在蛋白以非共价键结合在固有蛋白的外端上，或结合在磷脂分子的亲水头上。如载体、特异受体、酶、表面抗原。占20％～30％的表面蛋白质(外周蛋白质)以带电的氨基酸或基团——极性基团与膜两侧的脂质结合；占70％～80％的结合蛋白质(内在蛋白质)通过一个或几个疏水的α-螺旋(20～30个疏水氨基酸吸收而形成，每圈3.6个氨基酸残基，相当于膜厚度。相邻的α-螺旋以膜内、外两侧直链肽连接)即膜内疏水羟基与脂质分子结合。这样的细胞膜结构导致其具有电容性和电感性。其中表面蛋白质(外周蛋白质)的种类和数量决定其电容的大小，结合蛋白质(内在蛋白质)尤其是其中的转运蛋白的种类和数量决定其电感的大小。

细胞膜上存在两类主要的转运蛋白，即：载体蛋白(carrierprotein)和通道蛋白(channel protein)。载体蛋白又称做载体(carrier)、通透酶(permease)和转运器(transporter)，能够与特定溶质结合，通过自身构象的变化，将与它结合的溶质转移到膜的另一侧，载体蛋白有的需要能量驱动，如：各类APT驱动的离子泵；有的则不需要能量，以自由扩散的方式运输物质，如：缬氨酶素。通道蛋白与所转运物质的结合较弱，它能形成亲水的通道，当通道打开时能允许特定的溶质通过，所有通道蛋白均以自由扩散的方式运输溶质。

细胞膜是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障，它保证了细胞内环境的相对稳定，使各种生化反应能够有序运行。但是细胞必须与周围环境发生信息、物质与能量的交换，才能完成特定的生理功能，因此细胞必须具备一套物质转运体系，用来获得所需物质和排出代谢废物。据估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的15～30％，细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的三分之二。由此，也可以看出，细胞的物质转运能力是由细胞膜中表面蛋白质和结合蛋白质的种类和数量决定的。