Состав клетки

ФИЗИОЛОГИЯ Растений.

Физиология растений — наука о жизнедеятельности растений, о процессах, происходящих в них. Знание физиологии растений— основное условие для правильного и целенаправленного выращи-вания и восстановления лесов. Для того чтобы успешно выращи-вать деревья, нужно знать, как они растут, как и почему реагиру-ют на изменение экологических условий и каковы должны быть лесохозяйственные меры.

Наряду с общими закономерностями физиологических процес-сов, свойственных всем растениям, древесные растения имеют свои специфические особенности, которые необходимо знать спе-циалистам. Эти особенности прежде всего заключаются в продол-жительности жизни деревьев (многие из них живут сотни и даже тысячи лет), а также в их исключительной величине по сравне-нию с травами. Огромные размеры деревьев связаны со специфи-ческими особенностями формирования древесины и транспорта различных веществ на далекое расстояние, что предполагает слож-нейшие внутренние механизмы саморегуляции физиологических процессов. Древесные растения испытывают вековые и даже ты-сячелетние воздействия различных неблагоприятных процессов, следы которых откладываются в виде неравномерных по толщине годичных слоев древесины.

Основой лесохозяйственного урожая является древесина, ее количество и качество. Поэтому все заботы лесовода в конечном итоге сводятся к управлению формированием древесины ствола. Чтобы получать как можно больше стволовой древесины высокого качества в течение короткого времени, необходимы глубокие знания о процессах обмена веществ и превращения энергии, о влиянии внешней среды на метаболизм, о механизмах устойчиво-сти древесных растений к неблагоприятным условиям.

Для восстановления леса на местах вырубок и других лесо-культурных работ требуется большое количество посадочного ма-териала. Поэтому следует знать физиологические основы выра-щивания сеянцев древесных растений в лесных питомниках и теплицах. Знание физиологических особенностей древесных рас-тений необходимо также при подборе ассортимента для полеза-щитного лесоразведения и озеленения городов и промышлен-ных центров.

ГЛАВА 8 ОСНОВЫ ФИЗИОЛОГИИ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ.

Клетка — основная структурная и функциональная единица живого организма. В состав живых организмов в основном входят кислород, углерод, азот и водород. Из этих элементов состоят высокомолекулярные органические вещества: белки, липиды, уг-леводы, органические кислоты. Кроме того, в состав клетки вхо-дят различные металлы. В клетке происходит обмен веществ, сущ-ность которого состоит в поглощении химических элементов, по-павших в клетку из внешней среды, их усвоении и выделении продуктов распада во внешнюю среду. При делении клеток увели-чивается биологическая масса растения.

Химический состав клетки очень неоднороден. Сухое вещество цитоплазмы примерно на 75% состоит из белков, на 15% — из липидов и на 10% — из углеводов.

Белок — основное органическое вещество. Он выполняет функ-ции строительного материала, транспортную, регуляторную и рецепторную роль, роль субстрата питания и многие другие. Бел-ки представляют собой сложные биополимеры, состоящие из ами-нокислот, связанных пептидной связью СО — NH.

Белки делят на простые — протеины и сложные — протеиды. Простые белки включают только аминокислоты, составляющие полипептидные цепи. Они выполняют защитную, сократительную и запасную функции.

Протеиды, кроме полипептидной цепи, содержат небелковый компонент. При соединении белка с углеводом образуется глико-протеид, с липидами — липопротеид, с нуклеиновой кислотой— нуклеопротеид. Эти белки входят в состав цитоплазмы, мембран и называются конституционными. Кроме того, они участвуют в пе-редаче наследственной информации в клетке. Сложные белки, в состав которых входят ионы металлов (1. е, Cu), называют метал-лопротеидами. К этой группе относятся белки, выполняющие ферментативную роль. Они регулируют скорость реакций, состав-ляющих процессы обмена веществ.

Нуклеиоовые кислоты — биополимеры, состоящие из нуклео-тидов, которые в свою очередь состоят из азотистого основания, пятиуглеродного сахара и остатка фосфорной кислоты. При со-единении друг с другом нуклеотиды образуют длинные полимер-ные цепи.

Существуют два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонукле-иновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). ДНК хранится в ядре и представляет собой две закрученные по спирали полинуклеотидные цепи. В молекуле ДНК записана наследственная информация организма в виде генетического кода, т.е. каждая мо-лекула аминокислоты закодирована определенным сочетанием трех нуклеотидов (триплетов). Перед делением клетки в интерфазе про-исходит редупликация ДНК, т.е. удвоение ДНК с точным сохранени-ем последовательности нуклеотидов. Митоз (простое деление) обес-печивает точное распределение ДНК между дочерними клетками.

На матрице ДНК синтезируется информационная РНК, ответствен-ная за синтез определенного белка. На матрице ДНК образуются также рибосомальная РНК, которая в комплексе с белком строит тело рибосомы — место синтеза белка, и транспортная РНК, обес-печивающая доставку аминокислот в рибосомы. Так формируется

I

белоксинтезирующая система. Синтез белков с определенной пос-ледовательностью аминокислот обеспечивает формирование тех или иных признаков и реализацию наследственной информации.

Липиды — жиры и жироподобные вещества (липоиды). Жиры являются важнейшими запасными веществами клетки.

Липиды выполняют различные функции. Фосфолипиды и гли-колипиды входят в состав мембран и обеспечивают их избира-тельную проницаемость. Сульфолипиды участвуют в структуре хлоропластов. Эфирные масла обеспечивают аромат плодов. Воска защищают листья и плоды от повреждений.

Углеводы — основной питательный и структурный материал растительных клеток и тканей, который образуется в процессе фотосинтеза. Углеводы входят в состав клеточной оболочки, уча-ствуют во многих процессах жизнедеятельности, служат запасны-ми и энергетическими веществами растения. Они делятся на мо-носахариды и полисахариды. В древесных растениях наиболее рас-пространенные моносахариды — глюкоза и фруктоза, содержа-щие по 6 углеродных атомов (С6Н|2О6).

Дисахариды включают два моносахарида. Так, сахароза состоит из остатков глюкозы и фруктозы. Особенно много сахарозы в кор-неплодах сахарной свеклы (до 20%) и в сахарном тростнике (до 25%). Эти растения используют для получения пищевого сахара.

Сахароза в растении выполняет транспортную (углеводы транс-портируются в форме сахарозы), защитную (предотвращает дена-турацию белка), осмотическую функции.

Полисахариды — целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые ве-щества — образуют клеточные стенки.

Целлюлоза — основной компонент стенок растительных кле-ток. Отличается исключительной стойкостью, нерастворимостью в воде, кислотах и щелочах. Имеет огромное промышленное зна-чсние (бумажная„текстильная промышленность и др.).

Крахмал — один из основных запасных веществ растительных клеток.

Лигнин — ароматическое соединение, отличающееся высоким содержанием углерода. Вызывает одревеснение клеточных стенок. Менее стоек, чем целлюлоза, и легко переходит в раствор при обработке древесины горячими щелочами и водными растворами сернистой кислоты. На этом основано получение технической цел-люлозы.

Витамины — вещества высокой физиологической активности, имеющие различную химическую природу и выполняющие в клет-ке разнообразные функции. Растения не испытывают недостатка в витаминах, так как сами способны их синтезировать. Большин-ство витаминов входит в состав ферментов, чем и определяется их основная физиологическая роль.

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) — универсальный ис-точник энергии в клетке. АТФ представляет собой адениловый нуклеотид, к которому присоединены два остатка фосфорной кислоты. Синтезируется АТФ в растениях за счет энергии солнеч-ного света (фотосинтетическое фосфорилирование) или энергии дыхания (окислительное фосфорилирование). Реакция отщепле-ния остатка фосфорной кислоты сопровождается освобождением энергии, которая используется в разнообразных биологических процессах для поглощения и транспорта веществ в растении, на совершение механической работы (использование энергии АТФ для движения органелл, органов).

Дата добавления: 2015-04-24