Плазмодесмы, симпласт и апопласт

Вопросы по физиологии растений для заочников

1. Уровни организации жизни и физиология растений

2. Строение биологических мембран.

3. Свойства биологических мембран.

4. Мембранный транспорт.

5. Общая характеристика растительной клетки.

6. Плазмодесмы, симпласт и апопласт.

7. Поглощение воды корнями.

8. Транспирация.

9. Водный баланс и водный дефицит.

10. Общая характеристика фотосинтеза.

11. Значение фотосинтеза для биосферы.

12. Влияние внешних факторов на фотосинтез (свет, температура, концентрация СО₂ и О₂).

13. Влияние внешних факторов на фотосинтез (водный режим, минеральное питание, загрязнение окружающей среды).

14. Общая характеристика дыхания.

15. Этапы дыхания.

16. Дыхательный коэффициент.

17. Влияние внутренних факторов на дыхание.

18. Влияние внешних факторов на дыхание.

19. Минеральное питание, макро- и микроэлементы.

20. Азот, доступные формы, значение для растения.

21. Фосфор, доступные формы, значение для растения.

22. Калий, доступные формы, значение для растения.

23. Сера, доступные формы, значение для растения.

24. Кальций, доступные формы, значение для растения.

25. Магний, доступные формы, значение для растения.

26. Микроэлементы (железо, медь, марганец, цинк).

27. Микроэлементы (молибден, бор, хлор, никель).

28. Общие закономерности роста.

29. Онтогенез растительной клетки.

30. Ауксины.

31. Цитокинины.

32. Гиббереллины.

33. Абсцизины.

34. Этилен.

35. Фазы онтогенеза растений.

36. Фотопериодизм. Яровизация.

 

Уровни организации жизни и физиология растений

Различают несколько уровней организации жизни на Земле:

1. Молекулярный. Объектами являются органические и неорганические молекулы, их строение и функции в организме.

2. Клеточный. Объектами являются клетка и заключенные в ней структуры.

3. Органно-тканевой. Объектами являются органы и ткани многоклеточных организмов.

4. Организменный. Объектом является целостный организм.

5. Популяционный. Объектами являются организмы одного вида, объединенные в популяции.

6. Видовой. Объектами являются все организмы одного вида.

7. Биогеоценотический. Объектами являются биогеоценозы.

8. Биосферный. Это высший уровень организации жизни. Совокупность всего живого на Земле составляет биосферу.

Основным объектом физиологии растений является целостный организм, но физиологические процессы изучаются на всех уровнях от молекулярного до биосферного.

 

Строение биологических мембран

Мембраны состоят из липидов и белков. Основные липиды мембран – фосфолипиды, имеющие в своей структуре гидрофильную (полярную) и гидрофобную (неполярную) части. Липиды биомембраны расположены двумя слоями, причем неполярные части молекул фосфолипида обращены внутрь двойного слоя.

Наиболее удовлетворительной моделью строения мембраны в настоящее время является жидкостная мозаичная модель, предложенная Сингером и Николсоном в 1972 г. Согласно этой модели, мембрана состоит из липидного бислоя, в котором находятся глобулярные белки. В соответствии с этой моделью белки можно уподобить айсбергам, плавающим в липидном море. Мембранные белки делят на три группы: периферические, интегральные и заякоренные белки.

Мембранные белки можно разделить на следующие группы:

1. Белки, пронизывающие бислой насквозь и вступающие в соприкосновение с водным раствором с обеих сторон бислоя.

2. Белки, погруженные в бислой с той или другой стороны.

3. Белки, которые находятся внутри мембраны.

Все эти белки называются интегральными.

4. Периферические белки находятся на поверхности мембраны и легко от нее отделяются.

5. Заякоренные белки фиксируются в мембране за счет специальной молекулы (жирная кислота, стерин, терпеноид).

 

Свойства биологических мембран

1. Главное свойство липидного бислоя – текучесть. Липиды находятся в жидкокристаллическом состоянии или состоянии геля. Мембранные белки также подвижны. Они могут вращаться вокруг своей оси и плавать в липидном бислое.

2. Упорядоченность. Каждая молекула находится на своем месте. Все молекулы плотно упакованы и между ними существуют очень маленькие расстояния.

3. Избирательная проницаемость. Мембраны пропускают одни вещества и не пропускают другие, т.е. обладают избирательной проницаемостью. Более того, разные мембраны клетки имеют различную избирательную проницаемость, поэтому разные оргганеллы клетки имеют разный химический состав и выполняют разные функции.

 

Мембранный транспорт

Мембранный транспорт делится на пассивный и активный транспорт.

Пассивный транспорт – это перенос веществ из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией без затрат энергии.

Пассивный транспорт делят на простую диффузию, диффузию через каналы и облегченную диффузию.

Простая диффузия – это транспорт веществ через липидный бислой. Через липидный бислой легко проходят газы, неполярные и небольшие полярные молекулы.

Диффузия через каналы – это транспорт веществ через мембранные каналы. Специальные белки образуют каналы, пронизывающие липидный бислой. Наружняя поверхность этих каналов гидрофобна, а внутренняя – гидрофильна. Каналы служат для транспорта ионов (калия и кальция). Вода может проникать через специальные водные каналы. Водные каналы состоят из белка аквапорина. В основном вода поступает через водные каналы.

Облегченная диффузия – перенос веществ через мембрану с помощью белков-переносчиков, находящихся в мембране. Каждый такой белок переносит определенную молекулу или тип молекул. Специфические переносчики имеются для глюкозы, лактозы, аминокислот, нуклеотидов и других полярных молекул. Избирательность обусловлена наличием у переносчика стереоспецифического места связывания переносимого вещества, при соединении с ним белки меняют свою конфигурацию. В отличие от ферментов, они не вызывают химических изменений веществ, которые переносят. Скорость транспорта с помощью облегченной диффузии превышает скорость простой диффузии.

Активный транспорт – перенос веществ с затратами энергии. Ионы или молекулы переносятся из области с более низкой концентрацией в область с более высокой концентрацией веществ. Активный транспорт, как и облегченная диффузия, всегда идет с помощью белков-переносчиков. При активном транспорте необходимую энергию поставляет АТФ.

Плазмодесмы, симпласт и апопласт

Плазмодесмы – специальные цитоплазматические каналы, пронизывающие клеточную стенку и соединяющие смежные клетки. Плазмодесмы сообщаются с мембранами ЭПР соседних клеток, и вещества могут передаваться через цитоплазму от клетки к клетке, внутрь вставлена микротрубочка, называемая десмотрубочка.

Плазмодесмы связывают протопласты всех клеток растения в единое целое – симпласт. Симпласт – это живая часть растения, состоящая из связанных всех протопластов, окруженных одной непрерывной цитоплазматической мембраной. Апопласт – неживая часть растения, находящаяся снаружи от плазмалеммы. Апопласт состоит из клеточных стенок, межклеточного пространства и просветов мертвых структур (сосудов ксилемы). Оба эти компартмента используются для транспорта воды и растворенных в ней веществ по растению.