Физиология растений

3.Активный транспорт  минеральных элементов. Определение, виды активного транспорта.

Активный транспорт – перемещение веществ против градиента электрохимического потенциала с затратой метаболической энергии, как правило в форме АТФ или редокс-цепей.

Типы активного транспорта веществ.

1. Первичный активный  транспорт – трансмембранный  векторный перенос иона происходит  непосредственно в ходе энергетического  превращения в АТФазных системах или ЭТЦ (используется или энергия АТФ или ОВ реакций):

а) электрогенный активный транспорт – первичный активный трансмембранный перенос ионов  во время АТФазной или ОВ реакций, которые сопровождаются генерацией электрического потенциала;

б) электронейтральный активный транспорт – первичный активный трансмембранный перенос ионов во время АТФазной или ОВ реакций, который не сопровождается генерацией электрического потенциала.

2. Вторичный активный  транспорт – происходит, когда  в качестве энергетического источника  используются градиенты других  ионов. Например, электрохимический градиент ионов Н⁺ для сопряженного транспорта анионов, сахаров, аминокислот и т. д. (симпорт или котранспорт), или, напротив, для вывода ионов Na⁺ из клетки (антипорт).

Пиноцитоз подразделяется на экзо- и эндоцитоз. Экзоцитоз – это выделение содержимого, например пузырька, в наружную среду. При противоположном процессе – эндоцитозе - мембрана выпячивается в сторону цитоплазмы и вещества входят внутрь клетки. Этапы пинацитоза. Первый этап – электростатическое взаимодействие вещества и мембранных структур. Второй – инвагинация (впячивание или выпячивание) мембраны и образование пиноцитозного пузырька, а далее отрыв его от мембраны с затратой энергии АТФ. Третий – миграция пузырька внутрь или наружу. Четвертый – растворение мембраны пузырька (фермент) или просто разрыв мембраны (под действием осмотических сил).

БИЛЕТ 3

1.Окислительное фосфорилирование, характеристика, типы.

Окислительное фосфорилирование — один из важнейших компонентов клеточного дыхания, приводящего к получению энергии в виде АТФ. Субстратами окислительного фосфорилирования служат продукты расщепления органических соединений — белки, жиры и углеводы. О. ф. сопряжено с переносом электронов по цепи дыхат. ферментов, встроенных во внутр. мембрану митохондрий. Электроны поступают в дыхательную цепь от восстановленного НАД (или НАДФ) и через кофермент Q последовательно передаются от соединений с более отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом к соединениям с более положительным потенциалом. Перенос электронов по цепи завершается восстановлением O2 с помощью цитохромоксидазы. Таким образом, процесс окисления субстрата кислородом опосредован серией окислительно-восстановительных реакций; в результате энергия, запасённая в молекуле окисляемого субстрата, освобождается небольшими порциями, что позволяет клетке использовать её более полно. Утилизация высвобождаемой энергии происходит в т. н. пунктах энергетич. сопряжения. Синтез АТФ осуществляется ферментным комплексом — АТФ-синтетазой, к-рый может катализировать и обратную реакцию. Эффективность О. ф. оценивают с помощью коэфф. Фосфорилирования — отношения числа молекул неорганич. фосфата, связанного при фосфорилировании АДФ, к поглощённому О2; величина этого коэфф. зависит от окисляемого субстрата, физиол. состояния клеток и состава окружающей клеток среды. Перенос электронов по цепи на трёх этапах (т. н. пунктах сопряжения) сопровождается запасанием выделяющейся энергии в форме электрохимического градиента ионов водорода, далее энергия расходуется для синтеза АТФ.

2.Сера: поступление  в растение и  роль в жизнедеятельности  растений.

Минеральные вещества обычно поглощаются из почвы с помощью корней и поступают в растения в форме ионов. К внешней поверхности цитоплазматической мембраны корневых волосков и наружных клеток молодых корешков ионы минеральных солей передвигаются из почвенного раствора с током воды и за счет процесса диффузии. Клеточные оболочки имеют довольно крупные поры или каналы и легкопроницаемы для ионов. Что касается движущих сил мембранного транспорта, то различают два механизма. Пассивный транспорт – перемещение веществ путем диффузии по градиенту электрохимического потенциала без затраты энергии (простая и, в какой-то мере, облегченная диффузия). Активный транспорт – перемещение веществ против градиента электрохимического потенциала с затратой метаболической энергии, как правило в форме АТФ или редокс-цепей. Первым этапом поступления является поглощение (адсорбция) ионов на наружной поверхности цитоплазматической мембраны. Адсорбция ионов на поверхности цитоплазматической мембраны носит обменный характер и не требует затраты энергии. Транспорт адсорбированных ионов с наружной стороны цитоплазматической мембраны на внутреннюю против градиента концентрации и против электрического потенциала требует обязательной затраты энергии. Механизм такой «активной» перекачки осуществляется с участием специальных «переносчиков» и так называемых ионных насосов, в функционировании которых важная роль принадлежит белкам, обладающим АТФ-азной активностью. Поступившие в клетку ионы в неизменном виде либо уже в форме транспортных органических соединений, синтезируемых в корнях, передвигаются в надземные органы — стебли и листья, в места наиболее интенсивной их ассимиляции. Активный транспорт питательных веществ из клетки в клетку осуществляется по плазмодесмам, соединяющим цитоплазму клеток растений в единую систему — так называемый симпласт. При передвижении по симпласту часть ионов и метаболитов может выделяться в межклеточное пространство и передвигаться к местам усвоения пассивно с восходящим током воды по ксилеме. Питательные элементы могут впитываться и через поверхность листьев. Поступает сера в растения в виде сульфатиона . Физиологические функции: синтез белков и многих органических соединений, например кофермента А, принимает участие в ЭТЦ дыхания и фотосинтеза. Недостаток: хлороз.

3.Пути радиального  транспорта воды в корневой  системе. Функции корневых тканей  в радиальном транспорте воды.

Центральный цилиндр корня  содержит сосудистые пучки и (стелярную) паренхиму. При помощи сосудистых пучков (флоэма) поддерживается связь между разными частями растения и местами синтеза углеводов. По сосудистым пучкам (ксилема) поступает из корня в побег вода и растворенные вещества. Далее к периферии идет перецикл – однорядный слой клеток. Затем идет эндодерма – тоже однорядный слой клеток, барьером, который отделяет проводящие ткани от коры. После того, как растяжение клеток заканчивается, в радиальных и поперечных оболочках эндодермы выявляется поясок Каспари. Пояски Каспари сильно ограничивают движение воды, ионов в клеточных оболочках. Таким образом, они эффективно блокируют апопластический транспорт. Большую часть корней занимают клетки коры. По периферии корня расположен эпидермис (ризодермис). Внешние тангенциальные оболочки клеток ризодермиса способны сильно растягиваться и образовывать трубковидные выросты, так называемые корневые волоски.

От поверхности корня  через клетки первичной коры (экзодерму, мезодерму, эндодерму) и перицикл вода должна пройти до сосудов ксилемы. Такой  тип транспорта воды и ионов называется радиальным. Через клетки коры возможны два пути передвижения воды: по цитоплазме и плазмодесмам (симпластный транспорт) и по клеточным стенкам и межклетникам (апопластный транспорт). Вода поступает в цитоплазму клеток ризодермы и паренхимных клеток корня осмотическим путем. Однако на уровне эндодермы  апопластический транспорт становится невозможным из-за непроницаемости для воды поясков Каспари.  Для дальнейшего передвижения вода должна обязательно войти в симпласт. Внутри проводящего цилиндра движение воды от эндодермы до сосудов ксилемы встречает небольшое сопротивление и, возможно, осуществляется по клеточным стенкам либо по симпласту клеток перицикла и околососудистой паренхимы. По сосудам вода движется благодаря создающемуся в силу транспирации градиенту водного потенциала, градиенту свободной энергии. Силу с которой вода поступает в сосуды ксилемы при участии клеток корня, называют корневым давлением.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Показатели дыхания.  Зависимость процесса дыхания  растений от внешних факторов.

Для количественной характеристики дыхания используют такие показатели, как интенсивность дыхания и  дыхательный коэффициент. Дыхательный коэффициент – это соотношение количества выделенного СО₂ к количеству поглощенного кислорода. ДК = СО₂/О₂  Его величина зависит от субстрата дыхания и условий дыхания. Интенсивность дыхания выражается: а) количеством СО2, выделенного за единицу времени на единицу массы растения (сырую или сухую), мг СО2 / г × ч; б) количеством О2, поглощенного за единицу времени на единицу массы растения, мг О2 / г × ч; в) количеством органических веществ, израсходованных на дыхание за единицу времени единицей массы растения, г / г × ч; г) процентом потери массы за единицу времени на единицу массы растения, % / г × ч.

Снабжение кислородом. Увеличение содержания кислорода до 5—8% сопровождается повышением интенсивности дыхания. Снабжение растительных тканей и клеток кислородом зависит не только от его содержания во внешней среде, но и от скорости его поступления. Большое значение в снабжении кислородом отдельных органов и тканей имеет система межклетников, способствующая циркуляции воздуха. Воздух, проникая через устьица листа, достигает по межклетному пространству других органов, что и позволяет им осуществлять аэробное дыхание. В отсутствие кислорода дыхание уступает место брожению. При содержании кислорода ниже 5% брожение усиливается, и выделение углекислого газа начинает превышать поглощение кислорода. Это приводит к тому, что дыхательный коэффициент, как правило, становится больше единицы. При повышении содержания кислорода процесс брожения полностью ингибируется и дыхательный коэффициент становится равным единице. Содержание углекислого газа. Большие дозы СО₂ подавляют и даже задерживают дыхание. Содержание воды. Небольшой водный дефицит растущих тканей увеличивает интенсивность дыхания. Это связано с тем, что водный дефицит и даже подвядание листьев усиливают процессы распада сложных на более. Увеличение содержания сахаров (основного субстрата дыхания) усиливает сам процесс. При длительном завядании растение расходует сахара, и интенсивность дыхания падает. Влияние температуры. Дыхание у ряда растений осуществляется и при температуре ниже 0°С. Для суждения о влиянии температуры на какой-либо процесс обычно используют такой показатель как температурный коэффициент (Q10)- это изменение реакции при увеличении температуры на 10 ^оС, который в обычных условиях равен 2–3. Свет. На свету интенсивность дыхания увеличивается по сравнению с темнотой. Увеличение интенсивности дыхания происходит и под действием ультрафиолетовых лучей, которые поглощаются тирозином, входящим в состав белковых молекул. Питательные соли. Такие элементы, как фосфор, сера, железо, медь, марганец, принимают непосредственное участие в процессе дыхания, входя в промежуточные продукты (фосфор) или являясь составной частью дыхательных ферментов.