Главная страница
Навигация по странице:

  • Хлоропласт – органелла фотосинтеза, строение, размножение, развитие основных структурных элементов на свету и в темноте.

  • Основные закономерности дыхания растений. Теория Палладина. Роль дыхания в жизнедеятельности и его особенности у растений.

  • Клеточная оболочка, строение, физиологические функции.

  • Гликолиз, его роль, основные превращения и их место.

  • Минеральные элементы: классификации, критерии необходимости для роста и развития, коэффициент накопления.

  • Фотосинтез – уникальная функция зеленого растения. Сущность и значение фотосинтеза. Общее выражение процесса фотосинтеза.

  • Активный транспорт минеральных элементов через плазматическую мембрану. Определение, виды активного транспорта. Определение, виды активного транспорта. Общая схема функционирования ионообменных помп.

  • Особенности строения растительной клетки. Классификация структурных элементов растительной клетки


    Скачать 5.55 Mb.
    НазваниеОсобенности строения растительной клетки. Классификация структурных элементов растительной клетки
    АнкорFiziologia_rasteny_kratkie_otvety.doc
    Дата27.04.2017
    Размер5.55 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаFiziologia_rasteny_kratkie_otvety.doc
    ТипДокументы
    #37
    страница1 из 12
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

    1. Особенности строения растительной клетки. Классификация структурных элементов растительной клетки.

    Особенности строения растительной клетки: 1) прочная полисахаридная клеточная стенка, окружающая клетку; 2) пластидная система (хлоропласты); 3) крупная центральная вакуоль, в зрелых клетках играет важную роль – поддержание тургорного давления клеток; 4) наличие плазмодесм – узких каналов, которые обеспечивают практически во всем растении непрерывность протоплазмы и возможность диффузии малых молекул из клетки в клетку; 4) наличие особого типа роста – растяжением. Классификация: растительная клетка подразделяется на клеточную стенку, протоплазму и вакуоль. Протоплазма подразделяется на структурные элементы (ядро, митохондрии, пластиды (хлоропласты, лейкопласты, хромопласты), цитоплазму и рибосомы. Цитоплазма подразделяется на мембраны (плазмалемма, тонопласт, эндоплазматическую сеть), частицы (диктиосомы, лизосомы, микротрубочки) и цитоплазматический матрикс.
    Клеточная стенка, вакуоль и пластиды – типичные образования растительной клетки, не встречаются в животных клетках.

    1. Хлоропласт – органелла фотосинтеза, строение, размножение, развитие основных структурных элементов на свету и в темноте.

    Хлоропласты имеют зеленый цвет, обусловленный присутствием основного пигмента — хлорофилла. Хлоропласты содержат также вспомогательные пигменты — каротиноиды (оранжевого цвета). По форме хлоропласты — это овальные линзовидные тельца размером (5—10) х (2—4) мкм. В одной клетке листа может находиться 15—20 и более хлоропластов, а у некоторых водорослей — лишь 1 -2 гигантских хлоропласта (хроматофора) различной формы. Весь процесс фотосинтеза протекает в зеленых пластидах — хлоропластах. Различают три вида пластид: лейкопласты — бесцветные, хромопласты — оранжевые, хлоропласты — зеленые. В лейкопластах синтезируется и отлагается в запас крахмал, в хромопластах накапливаются каротиноиды, в хлоропластах сосредоточен зеленый пигмент хлорофилл и происходит фотосинтез. Хлоропласты ограничены двумя мембранами — наружной и внутренней. Наружная мембрана отграничивает жидкую внутреннюю гомогенную среду хлоропласта — строму (матрикс). В строме содержатся белки, липиды, ДНК (кольцевая молекула), РНК, рибосомы и запасные вещества (липиды, крахмальные и белковые зерна) а также ферменты, участвующие в фиксации углекислого газа. Внутренняя мембрана хлоропласта образует впячивания внутрь стромы — тилакоиды, или ламеллы, которые имеют форму уплощенных мешочков (цистерн). Несколько таких тилакоидов, лежащих друг над другом, образуют грану, и в этом случае они называются тилакоидами граны. Именно в мембранах тилакоидов локализованы светочувствительные пигменты, а также переносчики электронов и протонов, которые участвуют в поглощении и преобразовании энергии света. Хлоропласты содержатся только в эукариотических (ядерных) клетках зеленых растений. В клетках фотосинтезирующих прокариотов - бактерий фотосинтезирующие системы расположены в пластинчатых структурах - хроматофорах , которые содержат почти те же элементы фотосинтетического аппарата, что и хлоропласты.

    1. Основные закономерности дыхания растений. Теория Палладина. Роль дыхания в жизнедеятельности и его особенности у растений.

    Основу современных представлений о химизме дыхания была заложена в трудах В. И. Палладина, который на основе многочисленных опытов в 1912 году дал следующую схему дыхания:
    1. С6Н12О6 + 6Н2О + 12R → 12RH2 + 6СО2
    2. 12RН2 + 6О2 → 12Н2О + 12R

    С6Н12О6 + 6О2 → 6H2О + 6СО2

    Из формулы видно, что окисление сахаров идет не за счет непосредственного присоединения к нему О2 воздуха, а через цепь преобразований. Палладин считал, что в растениях есть специальные акцепторы водорода, которые он назвал дыхательными пигментами (R). Эти пигменты связывают водород воды, а кислород воды окисляет сахар до СО2. Присоединяя водород, дыхательный пигмент восстанавливается и превращается в бесцветное соединение, названное дыхательным хромогеном. Затем кислород воздуха окисляет дыхательный хромоген до пигмента, это видно в формуле.
    В соответствии с этой теорией дыхание – это процесс, который складывается из двух фаз. Первая фаза анаэробная, идет в отсутствии кислорода воздуха; вторая аэробная, для нее необходим О2. Теория Палладина о двухфазности дыхания совпала с открытием Ф. Блекманом двух фаз фотосинтеза. В процессе дыхания участвуют вода и ферменты, которые В. И. Палладин назвал пигментами. Окисление происходит в результате дегидрирования. Кислород воздуха не соприкасается с углеродом дыхательного субстрата. Он необходим для окисления восстановленных дыхательных пигментов, чтобы сделать их способными до нового присоединения водорода. Таким образом, сущность дыхания – в дегидрировании. В работах до теории Палладина было показано, скорость дыхания прямо пропорциональна содержанию в тканях углеводов. Это дало возможность предположить, что, вероятно, углеводы являются основным дыхательным субстратом.

    Главные пути окисления углеводов – гликолиз и цикл Кребса.



    1. Клеточная оболочка, строение, физиологические функции.


    Клеточная оболочка (стенка), (далее КС) - «подразделяется» на первичную, вторичную, третичную КС. Материал для построения клеточной стенки секретирует сам заключенный в ней – протопласт. Первичная – кс, отлагающаяся во время деления клеток растений. Характерна для эмбриональных клеток и клеток растущих растяжением. Первичная клеточная стенка состоит из целлюлозных мицелл, которые образуют микрофибриллы, погруженных в матрикс, в состав которого входят сложные полисахариды. Первичная в результате утолщения превращается во вторичную кс (придает клетке жесткость и прочность). Третичная кс – самый внутренний, тонкий последний слой вторичной стенки вследствие особенностей структуры. Обращенная внутрь клетки поверхность третичной стенки обычно покрыта субмикроскопическими бородавчатыми выростами.
    Наиболее типичным компонентом клеточной стенки является целлюлоза. Целлюлоза представляет собой полисахарид (полимер глюкозы). В ней заключено около 50 % углерода, находящегося в растениях. 20–40 % материала клеточной стенки составляет целлюлоза. Особо важное значение для той роли, которую выполняет целлюлоза в клеточных стенках имеет ее волокнистое строение и высокая прочность на разрыв, сравнимая с прочностью стали. Микрофибриллы, погруженные в матрикс, образуют каркас клеточной стенки. Некоторые клетки, такие, как трахеальные элементы ксилемы и клетки склеренхимы, претерпевают интенсивную лигнификацию (одревеснение); при этом все слои целлюлозы (первичный и вторичные) пропитываются лигнином – сложным полимерным веществом, не относящимся к полисахаридам. Клеточная стенка пронизана порами, сквозь которые проходят плазмодесмы. Совокупность протопластов всех клеток, соединенных плазмодесмами, получила название симпласта. Функции кс: 1. Оболочки обеспечивают отдельным клеткам и растению в целом механическую прочность и опору; 2) Относительная жесткость клеточных стенок и сопротивление растяжению обуславливают и тургесцентность клеток, когда в них осмотическим путем поступает вода. Это усиливает опорную функцию во всех растениях и служит единственным источником опоры для травянистых растений и для таких органов, как листья, т. е. там, где отсутствует вторичный рост. Клеточные стенки также предохраняют клетки от разрыва в гипотонической среде; 3) Система связанных друг с другом клеточных стенок (апопласт) служит путем, по которому передвигается вода и минеральные вещества; 4) Наружные клеточные стенки эпидермальных клеток покрываются особой пленкой – кутикулой, состоящей из воскообразного вещества кутина, что снижает потерю воды и уменьшает риск проникновения в растение болезнетворных организмов; 5) Клеточные стенки сосудов ксилемы, трахеид и ситовидных трубок приспособлены для дальнего транспорта веществ по растению;


    1. Гликолиз, его роль, основные превращения и их место.






    Начинается гликолиз с активирования молекулы гексозы. Инертность последней доказывается ее присутствием во многих клетках. Активирование происходит за счет присоединения к молекуле глюкозы остатка фосфорной кислоты от АТФ. В результате реакции, происходящей при участии гексокиназы, глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат. такой физиологический процесс, который обогащает в конечном итоге клетку энергией и способен выполнять работу, сам вначале требует энергии, т. е. связан с расходованием АТФ. Глюкозо-6-фосфат (Гл-6-Ф) и служит начальным материалом для дальнейших превращений, составляющих в зеленых растениях анаэробную фазу дыхания. Это не единственный путь использования Гл-6-Ф в растениях. При участии фосфоглюкомутазы Гл-6-Ф может превращаться в Гл-1-Ф. Из этого фосфорного эфира может в дальнейшем синтезироваться крахмал. уже в самом начале дыхательных преобразований, на уровне образования Г-6-Ф, могут идти процессы, прямо противоположные конечным результатам: не запасание свободной энергии, а ее трата, не распад вещества, а его синтез. Дальнейшее активирование глюкозы происходит путем преобразования Гл-6-Ф в фруктозу-6-фосфат (Фр-6-Ф). Реакция изомеризации идет при участии глюкозофосфатизомеразы. Заканчивается активация молекулы глюкозы присоединением одного остатка фосфорной кислоты от АТФ и образованием очень неустойчивой молекулы фруктозо-1,6-дифосфата (Фр-1,6-ДФ). В этой реакции принимает участие фосфофруктокиназа. На этом активация глюкозы заканчивается. В этих подготовительных реакциях гликолиза на каждую молекулу глюкозы затрачивается 2 молекулы АТФ. При участии альдолазы неустойчивая молекула Фр-1,6-ДФ распадается на две триозы (дихотомический путь): 3-фосфоглицириновый альдегид и диоксиацетонфосфат. Альдолаза – очень распространенный фермент, который участвует в фотосинтезе, где он работает в обратном направлении: катализирует конденсацию фосфоглицеринового альдегида и фосфодиоксиацетона до фруктозо-6-фосфата. Фосфоглицериновый альдегид и диоксиацетонфосфат – промежуточные продукты и дыхания и фотосинтеза. Молекула диоксиацетонфосфата затем превращается в молекулу фосфоглицеринового альдегида. Образуется 2 молекулы фосфоглицеринового альдегида и поэтому дальнейшие гликолитические превращения идут с коэффициентом 2. Образовавшийся 3-фосфоглицириновый альдегид окисляется до 1,3-дифосфоглицириновой кислоты под воздействием дегидрогеназы фосфоглицеринового альдегида, коферментом которой является НАД+. Суть данной реакции состоит в том, что альдегид окисляется до кислоты. Однако кислород в этой реакции не участвует. Окисление происходит в результате дегидрирования – потери водорода, который присоединяется к НАД+, в результате чего последний восстанавливается. 1,3-Дифосфоглицириновая кислота при участии фосфоглицераткиназы передает один фосфорный остаток АДФ и образуется АТФ и 3-фосфоглицириновая кислота (3-ФГК). Тут наблюдается биоэнергетика сопряжения. Синтез АТФ из АДФ сопряжен с окислением альдозы до кислоты. Рассмотренный путь синтеза АТФ называется субстратным фосфорилированием. Далее, 3-ФГК при воздействии фосфоглицератмутазы превращается в 2-фосфоглицириновую кислоту (2-ФГК). Образовавшаяся 2-ФГК при участии енолазы (фосфопируватгидротаза) преобразуется в фосфоенолпируват, при этом молекула 2-ФГК отдает воду, а в остатке фосфорной кислоты возникает высокоэнергетическая связь. Заканчивается гликолиз переносом фосфатной группы на АДФ и образованием пирувата. Реакцию катализирует пируваткиназа. Во время гликолиза – первой фазы дыхания при распаде молекулы глюкозы на две молекулы пирувата (ПВК) образуется 4 молекулы АТФ. Однако 2 молекулы АТФ используются вначале процесса для активации глюкозы, таким образом, в клетке запасаются только 2 молекулы АТФ. Одновременно на этой фазе дыхания при активации ФГА до ФГК обра-зуются две молекулы НАДН.

    Роль гликолиза: Гликолиз происходит в гиалоплазме и ядре. Для него не нужен О2. Это анаэробная стадия дыхания. У аэробных организмов гликолиз является первым, подготовительным этапом дыхания. В процессе гликолиза происходит медленное выделение энергии, часть которой запасается в макроэргических связях синтезируемых молекул АТФ и может использоваться для работы клетки. Гликолиз обеспечивает клетку промежуточными метаболитами, из которых могут синтезироваться нуклеиновые кислоты, белки, жиры и углеводы.

    1. Минеральные элементы: классификации, критерии необходимости для роста и развития, коэффициент накопления.

    Концентрация минеральных веществ в самих растениях в большинстве случаев мало связана с их концентрацией в среде. Например, соотношение K+/Na+ в растениях обычно составляет 5–20, тогда как в среде, как правило, больше Na+. С другой стороны, элементы, содержащиеся в окружающей среде в низких концентрациях, могут накапливаться в растениях в значительном количестве. Эта способность растений характеризуется так называемым коэффициентом накопления: N= концентрация элемента в клетке (растении) / концентрация элемента в окружающей среде. Качественный состав внутриклеточного содержания растений все же зависит от содержания минеральных веществ в почве, а также от условий окружающей среды. Все элементы, которые присутствуют в почве, могут быть выявлены в растениях.

    Питательные элементы, которые используются растениями из субстрата в больших количествах (содержание их в золе 10–1–10–2 %), называют макроэлементами, а необходимые в значительно меньшем количестве (содержание 10–3 % и ниже) – микроэлементами. К макроэлементам относятся K, Ca, Mg, N, P, S (Н2О и СО2), для галофитов следует добавить Na и Cl. Микроэлементы: Mn, Zn, Cu, Cl, B, Mo, сюда же относится и Fe, который располагается на границе макро- и микроэлементов. Водорослям необходим один или несколько из следующих элементов: Со, Si, I, V. Некоторым высшим растениям необходимы селен, кремний. Кроме необходимых элементов для роста, в оптимальных пределах должны быть и другие факторы: рН, температура, обеспечение О2, градиент водного потенциала, а для зеленых растений – освещенность соответствующей интенсивности и протяженности. Минеральные элементы играют определенную роль в обмене веществ в растении.

    1. Фотосинтез – уникальная функция зеленого растения. Сущность и значение фотосинтеза. Общее выражение процесса фотосинтеза.

    Подобно всем другим организмам зеленые растения используют в качестве источника энергии углеводы и другие органические вещества. Однако в отличие от большинства организмов зеленые растения – автотрофы. Растения создают свою пищу сами, преобразуя химическим путем атмосферную двуокись углерода (СО2) в сахара и близкие им соединения за счет лучистой энергии солнца, поглощаемый фотосинтетическим аппаратом хлоропластов. Когда лучи соответствующей длины волны поглощаются хлоропластом, двуокись углерода химически восстанавливается до сахаров, а газоподобный кислород выделяется в объеме, равным восстановленному СО2. Эти изменения противоположны по направлению изменениям, которые происходят в процессе дыхания. Таким образом, важная роль растений в балансе природы связана и с тем, что они возвращают кислород в атмосферу, который необходим для других организмов. Обозначивши формулой (СН2О) элементарную единицу молекулы углевода (молекула глюкозы С6Н12О6 построена из шести таких единиц), мы можем записать общее выражение фотосинтеза: СО2 + Н2О -> (энергия, свет) (СН2О)n + О2.

    1. Активный транспорт минеральных элементов через плазматическую мембрану. Определение, виды активного транспорта. Определение, виды активного транспорта. Общая схема функционирования ионообменных помп.

    При активном транспорте энергия, которая получается в процессе метаболизма, участвует в переносе веществ через мембрану в направлении возрастания энергии. Таким образом, активный перенос ионов – это перемещение против градиента электрохимического потенциала с затратой энергии. Сама по себе разница в электрохимическом потенциале по обеим сторонам мембраны не обязательно предполагает участие активного транспорта. Когда растворенное вещество не проникает через мембрану, оно не может находиться в состоянии равновесия по обе стороны мембраны и электрохимический градиент может быть не одинаков с обеих ее сторон. В настоящее время рассматривают следующие 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 (например, Н+/K+ обмен при стехиометрии 1:1).

    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). Каждая из названных систем может функционировать при определенных условиях в качестве переносящего ион механизма.

    АТФазные помпы. Активная секреция протонов из клеток корневой системы – это фундаментальный процесс, важный для всех трансмембранных потоков в растениях. Ацидофицирующая активность (подкисление среды) растений известна давно: исследования, касающиеся способности растений сдвигать рН питательного раствора в кислую сторону относятся к 20–40 годам прошлого века, когда в практику начали внедряться стеклянные рН-электроды и методы ионометрии.
    1.   1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
    написать администратору сайта