Строение растительной клетки

Полагается, что данная АТФ –  аза состоит из двух альтернативных белков. Один из них имеет полость, открытую внутрь клетки (в нее входит Na+); другой имеет полость, открытую наружу (в нее входит К+).

Таким образом, перенос ионов через  мембрану может осущесвляться против градиента концентрации с затратой энергии, т. е. путем активного переноса. Специфические переносчики обеспечивают и избирательность поступления.

Наконец, клетка может «заглатывать»  питательные веществ вместе с  водой (пиноцитоз). Пиноцитоз — это  впячивание поверхностной мембраны, благодаря которому происходит заглатывание капелек жидкости с растворенными веществами. Явление пиноцитоза известно для клеток животных организмов. Сейчас доказано, что оно характерно и для клеток растений. Процесс этот можно подразделить на несколько фаз: 1) адсорбция ионов на определенном участке плазмалеммы; 2) впячивание, которое происходит под влиянием заряженных ионов; 3) образование пузырьков с жидкостью, которые могут мигрировать по цитоплазме; 4) слияние мембраны, окружающей пиноцитозный пузырек, с мембранами лизосом, эндоплазматической сети или вакуоли и включение веществ в метаболизм. С помощью пиноцитоза в клетки могут попадать не только ионы, но и различные растворимые органические вещества. Пройдя через мембрану, ионы поступают в цитоплазму, где они включаются в метаболизм клетки (3-й этап). Существенная роль в процессе связывания питательных веществ цитоплазмой принадлежит клеточным органеллам. Митохондрии, хлоропласты, по - видимому, конкурируют между собой, поглощая катионы и анионы, поступившие через плазмалемму в цитоплазму.

В процессе аккумуляции ионов в  разных органеллах цитоплазмы и включения  в метаболизм большое значение имеет  их внутриклеточный транспорт. Этот процесс осуществляется, по-видимому, по каналам эндоплазматического  ретикулума. В вакуоль попадают ионы в случае, если протоплазма уже насыщена ими. Это как бы излишки питательных веществ, не включенные в реакции метаболизма. Для того чтобы попасть в вакуоль, ионы должны преодолеть еще один барьер — тонопласт (4-й этап).

Необходимо еще раз подчеркнуть, что большое значение для жизнедеятельности клетки имеет активное поступление. Именно оно ответственно за избирательное накопление ионов в цитоплазме. Поглощение питательных веществ клеткой тесно связано с обменом веществ. Эти связи многосторонни. Для активного переноса необходимы синтез белков и переносчиков и энергия, поставляемая в процессе дыхания.

Для многоклеточного высшего растения не меньшее значение имеет и передвижение питательных веществ из клетки в  клетку. Чем быстрее проходит этот процесс, тем быстрее соли будут при прочих равных условиях поступать в клетку.

 

 

 

Контрольные упражнения и задачи для  самоподготовки к очередному лабораторному  занятию:

 

Тема" Физиология растительной клетки"

 

I вариант:

 

1. Каких растений по числу  видов больше с крахмалистыми или масленичными семенами?

 

2. Явление плазмолиза и деплазмолиза  доказывает, что растительная клетка  функционирует, как осмотическая  ячейка. Поясните, как это следует  понимать?

 

3. Что такое осмотический потенциал  раствора и от чего зависит  его величина?

 

4. У какого раствора осмотический  потенциал выше: у 5%-ой глюкозы  или 5% сахарозы?

 

5. Кусочки одной и той же  растительной ткани погружены  в 1 М р-р сахарозы и 1 М  р-р NaCl. В каком из этих растворов  плазмолиз клеток будет быстрее?  Объясните, почему?

 

6. У каких растений величина  осмотического потенциала клеток  будет выше: у растущих на солончаках  или незасоленных мест обитания? Каково экологическое значение  этого явлений?

 

7. Чему равен осмотический потенциал  клеток, если известно, что в 0,3 и 0,4 М растворах NaCl плазмолиза не возникает, 0,5 М - вызывает уголковый, а 0,6 М – выпуклый плазмолиз (Ответ: 17,3 атм.)

 

II вариант:

Что называется водным потенциалом  растительной клетки?

Назовите составляющие водного  потенциала растительной клетки, охарактеризуйте их сущность и значение?

Почему потенциал давления присущ только клеточным растворам?

Объясните, почему водный потенциал  обычных растворов равен их осмотическому  потенциалу.

Одинаковые полоски ткани корня  моркови были тщательно измерены и погружены по отдельности и р-р NaCl разной концентрации. Через 1 час оказалось, что в 0,2 М растворе длина полоски осталось без изменения, в 0,3 М растворе длина полоски уменьшилась, а в  0,1 М растворе увеличилась.

 

 а) Объясните полученные результаты, исходите из соотношения величины водного потенциала и растворов.

 

 б) Вычислите величину водного  потенциала клеток данного корня  моркови: 8 атм.

Что такое вязкость цитоплазмы у  растительной клетки?

Почему в старых растительных клетках  хлоропласты двигаются постенно, а в молодых по всем направлениям? 

 

III вариант:

 

1.       Для демонстрации  возможного механизма устьичных  движений у растений в эксперименте  используют гипертонические растворы  плазмолитиков 2 рода (глицерин, мочевина). Объясните, на каком основании?

 

2.       На примере  колпачкового плазмолиза докажите  структурную и функциональную  неоднородность поверхностных цитоплазматических  мембран клеток?

 

3.       Установлено,  что за одно и тоже время  1 М раствор КNO3 вызывает у клеток  выпуклый плазмолиз, а 1 М  раствор Са(NО3)2– лишь вогнутый. Почему?

 

4.       Дать физиологическое  обоснование плазмолитическому  методу определения вязкости  цитоплазмы. Что такое время плазмолиза?

 

5.       Существует прямая  связь между вязкостью цитоплазмы  и временем плазмолиза. Объясните, почему?

 

6.       Кактусные растения  способны переносить температуру  до + 65 0 С. Каким свойствам цитоплазмы  и каким образом это обеспечивается?

 

7.       При осторожном  прогревании препарата клеток  скорость движения цитоплазмы  увеличилась в 3 раза, а при сильном наблюдалась остановка движения хлоропластов. Докажите, почему?

 

Основная литература

1.     Полевой В.В. Физиология  растений. – М., Высшая  школа, 1989. – 464 с.

 

2.     Медведев С.С. Физиология  растений. – СПб.: Изд – во Санкт  – Петербургского ун- та, 2004. –  336 с. 

3.     Либберт Э. Физиология  растений. – М., Мир, 1976. – 581 с.

 

4.   Якушкина Н. И. Физиология растений. – М., Просвещение, 1993. – 335 с.

5. Быков И.П.  Исследовательские  лабораторные работы по физиологии  растений.   Учебное пособие.  – Улан-Удэ: Изд-во БГУ, 2001.-166 с. 

 

6. Викторов Д.П. Практикум по  физиологии растений. – Воронеж, ВГУ, 1991. – 160 с.

 

7. Гавриленко В.Ф., Гусев М.В. и  др. Избранные главы физиологии  растений. – М., МГУ, 1986. – 440 с.

 

8. Лебедев С.И. Физиология растений. – М., Колос, 1988. – 544 с.

 

9. Практикум по физиологии растений /Под ред. Н.Н. Третьякова. – М., Агропромиздат, 1990. – 271 с.

 

10. Практикум по физиологии растений /Под ред. В.Б. Иванова. М:  Академия, 2001. – 136 с.

 

13. Шабельская Э.Ф. Физиология  растений. – Минск.: Высшая школа, 1987.

Дополнительная литература

 

1.     Глебов В.В. Биохимия мембран, эндоцитоз и экзоцитоз. – М., Высшая школа, 1981. – 85 с.

 

2.     Горышина Т.К. Экология  растений. – М., Высшая школа, 1979. – 368 с.

 

3.     Гэлстон А., Девис  Г., Сэттер Р. Жизнь зеленого  растения. – М., Мир. 1983. – 549 с.

 

4.     Ефимов М.В. Физиология растений в криоаридном климате. – Новосибирск, Наука, 1988. – 160 с.

 

5.     Кларксон. Транспорт  ионов и структура растительной  клетки. – М., Мир. 1978. – 321 с.

 

6.     Курсанов А.Л. Транспорт  ассимилятов в растении. М.: Наука, 1976. – 646 с.

 

7.     Нобел П. Физиология растительной клетки. – М., Мир, 1973. – 227 с.

 

8.     Овчаров К.Е. Тайны  зеленого растения. – М.: Наука, 1973. – 208 с.

 

9.     Саляев Р.К. Поглощение  веществ растительной клеткой.  – М., Наука, 1969. – 208 с. 

 

10. Самуилов Ф.Д. Водный обмен и состояние воды в растениях в связи с их метаболизмом и условиями среды. – Казань. : Изд – во Казанского ун – та, 1972. – 282 с.

 

11. Состояние воды и водный  обмен у культурных растений. – М.: Наука, 1971. – 291 с.

 

12. Физиология сельскохозяйственных растений: в 12 томах. М.: Изд – во МГУ, 1967.

 

Т.1. Физиология растительной клетки, фотосинтез, дыхание. – 1967. – 496 с.

 

Литература для самостоятельной  работы

 

1. Артамонов В.И. Занимательная  физиология растений. – М.:  Агропромиздат, 1991. – 336 с.

 

2. Бухольцев А.Н. Физиология  растений. Познавательные задачи. –  Улан-Удэ, 1993. – 124 с.

 

3. Заленский О.В. Эколого-физиологические  аспекты фотосинтеза. – Л.: Наука, 1977. – 57 с.

 

4.     Н. Грин, У. Стаут,  Д. Тейлор. Биология. Т. 1, 2, 3. М.: Мир, 1990.

 

5.     П. Кемп, К. Армс. Введение  в биологию. М.: Мир, 1988.

 

6. П. Прейви, Р. Эверт, С. Айкхорн.  Современная ботаника. Т.1,2. М.: Мир, 1990.

 

8. Рубин Б.А. Курс физиологии  растений. – М., Высшая школа, 1976. – 685 с.

 

 

 

Вопросы к сдаче блока № 1

 

"Физиология растительной клетки"

 

1. Что изучает физиология растений?

 

2. Методы физиологии растений.

 

3. Уникальность зеленых растений.

 

4. Химический состав цитоплазмы. Физические свойства цитоплазмы.

 

5. Строение цитоплазматической мембраны, ее роль.

 

6. Структуры растительной клетки и их функциональное предназначение.

 

7. Плазмалемма, ее свойства и значение в жизнедеятельности клетки.

 

8. Вакуоль и ее роль в жизнедеятельности растительной клетки.

 

9. Тонопласт, его строение и значение в жизнедеятельности клетки.

 

10.  Тургор, плазмолиз, циторриз.

 

11.  Деплазмолиз.

 

12. Вещества – плазмолитики (I рода,  II  рода,  III  рода).

 

13. Какие белки называются глобуллярными, фибриллярными?

 

14. Что такое ИЭТ белка?

 

15. Что такое проницаемость цитоплазмы?

 

16. Растительная клетка – как осмотическая ячейка.

 

17. Осмотический потенциал, водный потенциал растительной клетки.

 

18. Уравнение Вант – Гоффа.

 

19. Плазмолитический метод определения осмотического давления.

 

20. Что такое колпачковый плазмолиз, при каких условиях он протекает?

 

21. 2 пути транспорта веществ в растении.

 

22. Пиноцитоз, его сущность.

 

23. Защита лабораторных работ I  блока (№ 1 – 3),  II  блока (№ 4, 5, 7).