Особенности ферментов в период онтогенеза

ЛИГАЗЫ

ИЗОМЕРАЗЫ

ЛИАЗЫ

Гидролазы глюкозидов - расщепление углеводов и глюкозидов - карбогидразы.

К этому подклассу относятся амилаза (диостазы).

Амилазы бывают трех видов:

альфа-амилаза, бетта-амилаза, амилопектин-1,6-глюкозидаза (R- фермент) - все они гидролизуют крахмал в результате которого образуется дисахарид мальтоза (имеет сладкий вкус). Крахмал - полимер, состоящий из двух полисахаридов - амилозы, представляющей собой неразветвленную цепь остатков глюкозы, соединенных медлу собой связями -1,4-, и амилопектина - разветвленной молекулы, в которой на ряду с 1-4 имеются и 1,6 связи, находящиеся в местах разветвления.

Альфа-амилаза - катализирует расщепление в молекуле -1,4- связи без определенного порядка. Под действием этого фермента образуется мальтоза, глюкоза и декстрины.

Бетта-амилаза - так же разрывает связи в местах -1,4- но в отличии от альфа-амилазы, бетта-амилаза последовательно отщепляет от концов молекулы крахмала остатки мальтозы.

Амилопектин -1,6 - глюкозидаза (R-фермент) - катализирует расщепление -1,6- связей в молекуле амилопектина, т.е. в точках разветвления.

Промежуточные продукты при расщеплении крахмала этими ферментами являются декстрины, которые дают характерное окрашивание с йодом.

Амилодекстрины - дают с йодом фиолетовое окрашивание.

Эритродекстрины - красное окрашивание.Образуются Ахродекстрины и Мальтодекстрины, которые не дают окрашивания.

Лиазы - катализируют отщепление от субстрата тех или иных групп без участия воды и фосфорной кислоты. В результате действия этих ферментов образуются двойные связи и наоборот катализирует реакции разрыва двойных связей.

Изомеразы - ферменты, катализирующие превращение органических соединений в их изомеры.

Изомеризация происходит в следствие внутримолекулярного перемещения атомов, остатков фосфорной кислоты, различных радикалов и т.д. в пределах одной молекулы. Этому процессу подвергаются чаще всего аминокислоты и органические кислоты.

Лигазы (синтетазы) - катализируют реакции синтеза сложных органических соедингений из более простых. Эти реакции требуют затрат энергии.

общая формула: R1 + R2 +АТФ = R1R2 + АДФ + H3PO4

Изоферменты. Растительные организмы обладают очень высокую лабильностью (приспособляемостью к окружающей внешней среде).

Одним из компонентов устойчивости растений является устойчивость ферментных систем к действию факторов внешней среды.

Изоферменты - это группа ферментов из одного и того же источника, обладающих одним типом субстрантой специфичности, катализирующих одну и ту же химическую реакцию, но различающихся по ряду физико-химических свойств.

Наличие изоферментов свидетельствует о большой лабильности ферментативного аппарата растений и дает возможность осуществлять необходимые процессы обмена веществ в клетках при изменении условий внешней среды. С помощью изоферментов обеспечивается специфичность обмена веществ, характерная для данного органа или ткани растения.

Если резко изменяются температурные условия, которые становятся неблагоприятными для ферментов, то их активность снижается, однако данный ферментативный процесс растения не прекращается полностью, т.к. начинают проявлять каталитическую активность другие изоферменты того же фермента, для которых данная температура является благоприятной.

В состоянии покоя семян количество активных ферментов очень мало, но во время прорастания семян их количество возрастает. В период роста и развития количество ферментов поддерживается на постоянном уровне. в Процессе созревания семян кол-во ферментов резко увеличивается.

Тема: "Витамины"

1. Классификация витаминов

2. Роль витаминов в обмене в-в

3. Жирорастворимые витамины и их роль

4. Водорастворимые витамины и их роль

1. Витаимны - низкомолекулярные органические в-ва без которых невозможно нормальное течение биохимических процессов. Их нужно очень малое количество, они тесно связаны с ферментами.

Учеными описано более 200 ферментов в состав активных групп которых входят витамины. Основные поставщики витаминов являются растения.

Авитаминоз - приводит к цинге, рахиту, куриной слепоте, полиневриту.

Витамины были открыты русским ученым Луниным в 1888 году, экспериментальным путем на мышах. Другое важное наблюдение сделал Эйкман в 1899 на острове Ява - он показал, что однообразное питание шлифованным рисом вызывает заболевание Бери-Бери.

Витамины - низкомолекулярные, биологически-активные в-ва, разнообразной химической природы. К витаминам относится более 55 веществ и они классифицируются по растворимости в воде и жирах.

Жирорастворимые витамины

Ретинол (витамин А), кальциферол (витамин D), токоферол (витамин Е), филлохинон (витамин К), комплекс ненасыщенных жирных кислот (витамин F)

Водорастворимые

Тиамин (витамин В), рибофламин (витамин В2), нианоцинамид (В3), пантотеновая кислота (В5), пиродоксин (В6), фолиевая кислота (В9), цианокобаламин (В12), оротовая кислота (В13), пангамовая кислота (В15), никотиновая кислота, ниацин, никотинамид (РР), аскорбиновая кислота (С), биофлавоноиды, цитрин (Р), парааминобензольная кислота, биотин (Н), инозид, s-метилметиамин (U) - антистрессовый витамин.

2. Все биохимические процессы протекают с участием ферментов. В состав активных групп ферментов входят витамины. Недостаток витаминов приводит к задержке биохимических процессов, которые протекают в организме, что приводит к задержке роста и развития организма.

3. Витамины группы А - производные каротина, нехватка этоговитамина нередко приводит к нарушению роста, понижению иммунитета, ослаблению зрения. Витамин повышает сопротивляемость к заболеваниям органов дыхания, сокращает длительность заболевания, сохраняет здоровой кожу, кости, зубы и десны. Встречается витамин А в рыбьем жире, печени акулы, трески, палтуса, кита, тюленя. Провитамины витамина А - зелень салата, шпината, моркови, томата, уроп, петрушка. В растениях содержится не сам витамин А, а коротиноиды из которых они образуются.

Продукты мкг/г

Молоко 1

Масло слив 20

Абрикосы 20

Томаты 30

Салат, шпинат 50

Морковь 90

Листья люцерны 100

Печень трески 300

Печень акулы 750

Морской окунь 900

Кашалот 60 000

Группа витамина D - недостаток этого витамина приводит к нарушению развития зубов, у детей приводит к заболеванию рахитом, помогает клаьцию и фосфору укреплять кости и зубы, способствует усвоению витамина А, встречается только в животных организмах, содержится в сардинах, сельди, лососи, тунце, молочных продуктах. Наиболее богатыми источниками витаминов группы D является рыбий жир, печень млекопитающих и птиц. В растениях содержатся стеролы из которых под влиянием UV-лучей образуется витамин D. Наиболее важным из этих стеролов является эргостерол. Содержится в большом количестве в дрожжах, грибах, плесневых грибах, используется в качестве исходного продукта при промышленном получении витамина D.

Группа витаминов E - витамин Е - является смесью четырех высокомолекулярных циклических спиртов, получивших название альфа, бетта, гамма, дельта-токоферолов. Витамин Е в организме человека не синтезируется, этот витамин замедляет старение клеток, увеличивает выносливость, снижает утомляемость. Этот витамин имеет большое значение для животноводства, недостаток этого витамина в кормах приводит к нарушениям половой ф-ции животных. У самцов проис ходит нарушение образования спермиев, у самок наблюдается бесплодие или преждевременные роды. Наиболее богаты витаминов Е зародыши злаков и листья зеленых растений, наиболее существенный источник - растительные масла.

Витамины группы K - группа витаминов необходимых для нормального свертывания крови. Витамины этой группы широко распространены в продуктах растительного и животного происхождения (кисло-молочные продукты, яйчный желток, соевое масло, рыбий жир). Лучшими источниками витаминов К являются зеленые части растений.

на 3.11.2011 (Коллоквиум по физиологии по теме: "Клетка и хим. состав")

Водорастворимые витамины

Витамин (B1) - витамин бодрости духа - нормализует работу нервов, мышцы сердца, уменьшают зубную боль. В организме человека в результате процессов фосфорилирования превращается в кокарбоксилазу - которая является коферментом многих ферментов. Тиамин играет важную роль в углеводном, белковом и жировом обмене. Недостаток этого витамина приводит к нарушению нервной системы, недостаточной концентрации внимания, быстрой умственной и физической утомляемости, легкой возбудимости. При дальнейшем развитии этих симптомов приводит к развитию болевых ощущений в ногах, заболеваниям периферической нервной системы (полиневрит), отдышке и параличу. Богатым источником витамина В1 является пешничные и рисовые отруби, зародыши злаков, внутренние органы животных (печень, сердце, почки). Особенно богаты этим витамином дрожжи. Витамин В1 играет важную роль в организме животных, растений и микроорганизмов, входит в состав фермента пируваткарбоксилаза - этот фермент расщепляет пировиноградную кислоту, недостаток этого витамина приводит к накоплению пировиноградной кислоты в крови и тканях.

Витамин В2 способствует росту и репродукции, сохраняет здоровыми волосы, ногти, улучшает зрение. Недостаток в пище этого витамина вызывает нарушение аппетита, падение веса, слабость, резь в глазах, болезненные ощущение в слизистыой оболочке рта. Витамин В2 в соединении с фосфорной кислотой входит в состав некоторых ферментов, играющих важную роль в обмене веществ. Нарушение обмена в-в возникающих при недостатке витамина В2 объясняется замедленным синтезом тех окислительно-восстановительных ферментов в состав которых он входит. Наиболее богаты витамином В2 дрожжи, печень, почки, сердце.

Витамин В5 - недостаток этого витамина приводит к задержке роста, поражениям кожи, нарушению деятельности нервной систем и желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Входит в состав кофермента А, прти участии которого происходит активирование уксусной кислоты и других органических кислот. В тканях животных и клетках бактерий большая часть витамина В5 содержится именно в виде кофермента А.

Витамин В6 - предотвращает нервные и кожные болезни, препятствует старению, необходим для нормального функционирования центральной и периферической нервной системы, выступает в качестве кофермента важнейших ферментов, действующих в нервных тканях, участвует в биосинтезе многих нейромедиаторов, таких как норадреналин, адреналин, гистамин. Отсутствие или недостаток этого витамина приводит к нарушению белкового обмена и синетза жиров в живом организме. Роль витамина В6 в обмене в-в заключается в том, что в его производные входят в состав ферментов, катализирующих превращения аминокислот, а так же реакцию переаминирования. При авитаминозе В6 отмечается глубокое нарушение в синтезе и обмене аминокислоты триптофан (незаменимая аминокислота). Источник витамина: печень, почки, сердце, дыня, капуста, молоко, яйца, наибольшее содержание - дрожжи, рисовые отруби, пшеничные зародыши.

Витамин В9 - является важным фактором роста животных. Недостаток этого витамина вызывает анемию и слабое развитие. У обезьян аавитаминоз рпоявляется тяжелой формой лейкемии. В9 оказывает благоприятное терапевтическое действие при лечении тяжелых форм анемии человека.Основным источником этого витамина являются овощи, печень, дрожжи, земляника. Витамин В9 в восстановленной форме является необходимой составной частью ферментов, катализирующихобмен соединений содержащих один углеродный атом.

Витамин В12 - участвует в кроветворении и созревании эритроцитов, увеличивают энергию, поддерживают нервную систему, у детей улучшает память. Этот витамин является чрезываяайно эффективным при лечении различных форм анемии. В качестве кроветворного фактора витамин В12 примерно в тысячу раз более эффективен чем фолиевая кислота (В9). Роль витамина В12 в обмене в-в заключается в том, что он играет весьма важную роль в синтезе биологически-важных соединений. Витамин В12 не содержится в продуктах растительного происхождения и доржжах. Главным источником являются продукты животного происхождения - печени и почках. Травоядные животные снабжаются витамином В12 за счет микрофлоры пищеварительного тракта.

Витамин Р - укрепляет стенки капилляров, повышает устойчивость к инфекциям. Вещества обладающие Р-витаминной активность чрезвычайно широко распространены в растительном мире - это глюкозиды рутин и гесперидин, а так же тонИн.

Витамин РР - отсутствие или недостаток этого витамина в пище приводит к заболеванию Пелагро. Характерными симптомами этой болезни является поражение кожи, психические расстройства. Встречается среди беднейших слоев населения Африки. Физиологическая роль витамина РР заключается в том, что он входит в состав окислительно-восстановительных процессов ферментов дегидрогеназ, катализирующих отнятие водорода. Недостаточное потребление этого витамина приводит к нарушениям синтеза и обмена триптофана. Наиболее богаты витамином РР дрожжи, отруби, внутренние органы животных.

Витамин Н - является важным фактором роста для дрожжей и микроорагнизмов, недостаток этого витамина приводит к поражению кожи, выпадению волос и поражению ногтей. Главным источником этого витамина для животных и человека является бактериальная микрофлора ЖКТ. Этот витамин принимает участие в превращениях некоторых аминокислот, входит в состав активной группы ферментов, катализирующих процесс карбоксилирования, т.е. присоединение углекислого газа (СО2).

Инозид - является важным фактором для роста дрожжей, недостаток витамина приводит к остановке роста и выпадению шерсти у животных. Особенно большое количество содержится в отрубях и дрожжах.

Парааминобензойная кислота - необходим для роста и выживаемости молодых животных. В растениях и животных эта кислота галвным образом связана с белками, полипептидами и аминокислотами.

Витамин С (самостоятельно)

ТЕМА: "нуклеиновые кислоты, нуклеотиды, синтез белка"

1. Нуклеиновые кислоты, строение и виды.

2. Нуклеозиды и нуклеотид. Нуклеиновый состав ДНК.

3. Современное представление о механизме биосинтеза белка.

1. Нуклеиновые кислоты - это высокомолекулярные соединения, распадающиеся при полном гидролизе на три типа веществ:

азотистые основания - пуриновые аденин (А) и гуанин (Г), и пиремидиновые цитозин (Ц), тимин (Т), урацил (У) в РНК

углеводпентоза - рибоза в РНК и дезоксирибоза в ДНК.

остаток фосфорной кислоты

При гидролизе нуклеиновых кислот получается соединения, в которых первый углеродный атом рибозы или дезоксирибозы связан с пуриновым или пиремидиновым основанием посредством атома азота. Соединения, в которых рибоза или дезоксирибоза связана с каким-либо основанием носит название нуклеозид. Присоединение молекулы фосфорной кислоты к нуклеозиду у пятого углеродного атома приводит к образованию более сложного вещества - нуклеотида. В организмах содержится два основных типа нуклеиновых кислот: Рибонуклеиновая (РНК), дезоксирибонуклеиновая (ДНК) - это очень тонкая ниточка радиусом не более 1 нм. Общая длина ДНК человека - 3мм она в виде плотного клубка размещается в ядре.

2. При соединении пуринового или пиремидинового основания с рибозой или дезоксирибозой образуются соответствующие нуклеозиды.

При соединении Аденина с рибозой образуется Аденозин, Гуанин дает ГуанОЗИН, цитозин - Цитидин, Урацил - УрИДИН.

Нуклеотиды - это фосфорные эфиры нуклеозидов. Нуклеодитды являются элементарными звеньями из которых построены цепные молекулы нуклеиновых кислот. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеоидных цепочек, которые соответственны или комплементарны друг другу. Это соответствие достигается тем, что Аденин одной цепочки связан с водородной связью с Тимином, а Гуанин с Цитозином. Поэтому суммма пуриновых оснований (А+Г) в молекулах ДНК равна сумме пиремидиновых оснований (Т+Ц), это правило Чаргаффа.

В зависимости отпреобладания той или иной пары оснований различают:

АТ-тип или ГЦ-тип ДНК (у человека преобладает АТ-тип). У животных и у высших растений всегда содержится только АТ-тип ДНК и отношение (Г+Ц) на (А+Т) изменяется у различных видов растений и животных менее чем в два раза. У человека отношение (Г+Ц) на (А+Т) = 0,66. Спецефичность нуклеиновых кислот определяется не только их нуклеотидным составом, но и последовательностью отдельных нуклеотидов в цепи нуклеиновых кислот. В молекулах нуклеиновых кислот может содержаться различное число нуклеотидов (по Богену наименьшее число - 77), максимальное - неизвестно.

3. БИОсинтез белка.

В настоящее время установлено, что синтез белков в организме происходит сложным путем при участии нуклеиновых кислот, которые играют важнейшую роль в синтезе той или иной полипептидной цепочки или того или иного белка. Исследования на различных объектах показали, что интенсивность синтеза белка в клетках и тканях теснейшим образом связано с содержанием в них рибонуклеиновой кислоты. Полинуклеортидные цепочки ДНК образуют двойную спираль. Уникальная роль ДНК заключается в передаче наследственных свойств организма, что осуществляется путем участия ее в синтезе белка. Именно в ДНК зашифрованы структуры всех белков, когда-либо синезирующихся в клетке. Шифр или генетический код является триплетным, т.е. три нуклеотида ДНК шифруют одну аминокислоту. Одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами. Участок ДНК на котором закодирован один белок называется геном. РНК бывает трех видов:

иРНК - информационная - переносит информацию от ДНК на синтез белка.

тРНК - транспортная - осуществляет транспорт аминокислот в рибосоме. Каждая тРНК переносит только одну аминокислоту

рРНК - рибосомальная - участвует в осуществлении необходимого расположения тРНК и иРНК а так же в образовании пептидной свзя.

Передача информации от ДНК осуществляется иРНК, которую называют матричной РНК (мРНК) этот процесс носит название транскрипции (переписывание). Спомощью фермента расплетается определенный участок двойной спирали ДНК и на одной из цепочек строится иРНК по правилу комплементарности (А-У, Г-Ц, Т-А, Ц-Г). В ядре иРНК соединяется с белком и в таком виде (нформасомы), через поры ялра поступает в цитоплазму и переносит информацию для синтеза белка. Затем иРНК высвобождается из информосомы и прикрепляется к малой субъединице рибосомы или нескольких рибосом. В последнем случае образуются полисомы. Синтез белка происходит на рибосомах, которые в основном находятся в цитоплазме. В рибосоме происходит главный этап белкового синтеза - трансляция - в основе которого лежит "узнавание" антикодономтРНК комплементарного кодона иРНК, обеспечивающее спецефическую последовательность аминокислот в синтезируемом белке. Для синтеза белка к рибосомам поставляются аминокислоты с помощью тРНК спкецефичных для каждой аминокислоты. Каждая тРНК имеет спецефичность, она несет спецефичный триплет (антикодон) ответственный за прикрепление к оперделенному месту иРНК (кодону).

Синтез белка (самостоятельно)

ТЕМА: "Водный режим растений"

1. Значение воды в жизни растений

2. Структура молекулы воды и ее свойства

3. Формы воды в почве

4. Формы воды в растениях

5. Основные двигатели водного тока

6. Влияние на растения недостатка воды

7. Влияние внешних и внутренних факторов на корневое давление

8. Транспирация

9. Зависимость транспирации от внешних условий и ее суточный ход

10. Устьичная и кутикулярная транспирация

11. Физиология устьичных движений

12. Водный баланс растений

1. Жизненные процессы у растений протекают в водной среде. Вода необходима для поддержания структурной целостности клеток, тканей и всего организма. Воды содержится: в протоплазме около 80%, в клеточном соке 96-98%, в оболочках растительных клеток до 50%. Много воды в сочных плодах: в огурцах до 98 %, в арбузах 92%, в томатах 94%, картофеле 77%, листьях растений 80-90%. Мало воды содержится в семенах. Содержание воды неодинаково в разных растениях. Ее содержание в клетках мезофитов (растений зоны умеренного климата) составляет 85-99%.

Чтобы вода могла выполнять свои функции, все части растения должны быть в достаточной степени оводнены. Степень оводненности клеток тканей и органов растений определяется относительным содержанием воды (ОСВ). Когда потребление и потеря воды у растения сбалансированы, то ОСВ поддерживается на постоянном уровне. Если ОСВ падает ниже некоторого критического уровня - ткань отмирает. Критическое значение ОСВ для тканей мезофитов близка к 50%. Вода в биологических объектах выполняет следующие основные функции:

1. Водная среда объединяет все части организма в единое целое. В теле растения водная фаза представляет собой непрерывную среду на всем протяжении от извлекаемой корнями воды из почвы и до поверхности раздела жидкость - газ в листьях.

2. Вода - важный растворитель и важная среда для биохимических реакций

3. Вода - метаболит и непосредственный компонент биохимических процессов

4. С током воды осуществляется транспорт веществ в растении

5. Вода - терморегулирующий фактор. Она защищает от резких колебаний температуры, благодаря высокой удельной теплоемкости.

6. Вода - хороший амартизатор при механических воздействиях на организм.

7. Благодаря влиянию осмоса и тургора обеспечивает упругое состояние клеток и тканей растительного организма.

2. (самостоятельно)

3. Формы воды в почве. С физиологической точки зрения выделяют следующие формы почвенной влаги:

1. Гравитационная вода - заполняет крупные промежутки между частицами почвы. Она хорошо доступна растениям, однако она легко стекает в нижние горизонты под влиянием силы тяжести, в следствие чего бывает в почве лишь после дождей.

2. Капеллярная вода - заполняет капеллярные поры в почве. Эта вода так же доступна для растений, онга удерживается в капеллярах силой поверхностного натяжения и не стекает при засухе, поднимается от грунтовых вод. Пленочная вода окружает коллоидные частицы почвы. Вода из периферических слоев гидратационных оболочек может поглощаться клетками корня, но чем ближе к коллоидным частицам молекулы воды с большей силой удерживаются и менее доступны растениям.

3. Гигроскопическая вода - это тонкий слой молекул воды удерживается силой 1000 МПа и более и поэтому она недоступна растениям.

4. Формы воды в растениях

Вся вода в растениях называется общей. Общее содержание воды определяется методом высушивания до постоянного веса при температуре 105 градусов. Общая вода делится на свободную и связанную.

Связанная вода в отличие от свободной характеризуется меньшей подвижностью.

Различают осмотически, коллоидно и капеллярно-связанную воду.

Осмотически связанная вода гидратирует низкомолекулярные частицы (молекулы, ионы).

Коллоидно связанная вода гидратируется высокомолекулярными соединениями (белки).

Капеллярно-связанная вода гидратирует макромолекулы соединений клеточных стенок и проводящих сосудов.

Свободной считается вода, которая замерзает при температуре -10⁰С по шкале Цельсия или может быть отнята от растения осмотическим путем, 30% р-ром сахарозы.

5. Основные двигатели водного тока.

Основной силой, вызывающей поступление и передвижение воды в растении осуществляется за счет трех факторов:

1. Корневое давление - нижний концевой двигатель

2. Силы сцепления между молекулами воды - когезии и атгезии, которые проявляются при подъме против гравитационных сил.

3. Присасывающее действие транспирации - верхний концевой двигатель.

Силу, вызывающую в растении односторонний ток воды с растворенными в-вами, не зависящую от процессов транспирации называют корневым давлением или нижним концевым двигателем.

Гуттация - явление когда на кончиках листиков появляются капельки воды - гутты.

в Ср в 13:20 - физиология растений

Листья растений, клетки которых насыщены водой в условиях высокой влажности воздуха выделяют капельно-жидкую воду с небольшим количеством растворенных веществ. Это называется гуттация.

Выделение жидкости идет через специальные водные устьица - гидаттоды. Выделяющаяся жидкость - гутта.

Капельки гуттационной жидкости отличаются от росы так как они находятся в определенных местах выхода гидаттод, содержание веществ в соке гуттации в 8-10 раз меньше чем в пасоке (плачь растений). Вделение воды при надрезе веток растений называется пасокой. Именно на этом основано вытекание сока при надрезе весной. Плачь растений бывает весенний более активный, и менее активные летом. Активность плача зависит от влажности почвы, аэрации, концентрации веществ в почвенном растворе. В пасоке в большом количестве содержатся минеральные вещества (К,Р, нитраты), сахара, органические кислоты, азот содержащие соединения, гормоны, витамины и т.д.

Разработаны методы, позволяющие измерить силу, которая подается коренвой системой, т.е. корневое давление. У травянистых растений корневе давление составляет 1 атм, у винограда 1,5-2 амт, у древесных растений 5-8 атм. Основным органом поглощения воды является корневая система. Роль этого органа прежде всего заключается в том, что благодаря огромной поверхности корневой системы обеспечивается поступление воды в растения из большого объема почвы. Известно, что корень делится на 4 зоны:

Деления, растяжения, всасывания и проведения.

Далеко не вся поверхность корня участвует в поглощении воды. Интенсивное поглощение воды начинается с зоны растяжения. Здесь идет усиленное новоборазование белков цитоплазмы, их содержание увеличичается в 1,5-2 раза. Значительно увеличивается и вакуоль, которая служит резервуаром осмотически активных веществ. Водный потенциал клетки определяется осмотическим потенциалом, что обеспечивает колоссальную способность поглощать воду. Зона корневых волосков является основной поглощающей зоной корня, здесь на 1 мм² находится 230-250 корневых волосков, что увеличивает активную поверхность в 10-15 раз.

6. Теория корневого давления.

1. Осмотическая теория.

По этой теории воду из почвы поглощают не корневые волоски а раствор сосудов кселемы. Живым клеткам корневых волосков отводится роль полупроницаемой мембраны между сосудами ксилемы и почвенным роаствором.

2. Теория Дмитрия Сабинина.

Он показал зависимость корневого давления от уровня метаболизма, а именно от интенсивности дыхания. Он полагал, что активное поступление воды в клетку идет за счет энергии АТФ. Если вызвать нарушение процессов дыхания гуттация сразу прекращается. Это доказывает, что поступление воды идет за счет энергии АТФ. С другой стороны существует гипотеза, что в клетках корня присутствуют сократительные белки, подобные белкам мышц, которые занимаются нагнетательной деятельностью. Они входят в состав цитоплазмы.

7. Влияние внешних и внутренних факторов на корневое давление.

Внешние факторы:

1. Газовый состав почвы - для нормальной жизнедеятельности корневой системы в почве должно быть не менее 5% кислорода и не более 10% углекислого газа. Избыток углекислого газа более губительно чем недостаток кислорода. Оптимальные условия для корневой системы достигаются при правильной обработке почвы. Уплотнение или затопление почвы приводит к нарушениям газового.состава почвы. При выращивании на гидропонике необходимо искусственно нагнетать кислород.

2. Температура - поглощение воды корневой системой может идти от 5 до 45 градусок по шкале Цельсия. Оптимальная температур 25 ⁰С. Ниже нуля - снижается интенсивность дыхания растений, изменяются свойства проводящих мембран, так как снижается подвижность липидной фазы. Особо чувствительны к низким температурам теплолюбивые культуры: огурцы, томаты, арьузы, дыни.

На холодных болотных почвах наблюдается явление физиологической засухи, даже при избытке воды растение увядает. Биологический ноль 5-7⁰С

Внутренние факторы:

1. Мощность развития корневой системы - чем больше корневая система, тем больше мощность всасывания. Всасывающая поверхность 30-45% от общей поверхности корневой системы.

2. Зависимость корневого давления от интенсивности дыхания.

8. Транспирация.

Транспирация - процесс физического испарения воды с поверхности растения, т.е. переход воды из жидкого в газообразное состояние. При потере воды растением в процессе транспирации содздается ненасыщенность клеток листа водой и, как следствие, водный потенциал становится более отрицательным. Поступелние воды идет в сторону более отрицательного водного потенциала. Так называемый верхний концевой двигательно водного тока растений - транспирация.

Значение процесса транспирации:

1. Способствует созданию через растение непрерывного тока воды, наличие которого облегчает передвижеине воды от корневой системы к листьям вместе с растворенными минеральными веществами.

2. За счет перекачки воды растение подерживает свой температурный режим, защищая себя от перегрева и переохлаждения. При транспирации растение снижает свою температуру на 7⁰С

3. Для нормального функционирования растений, в особенности для его цветения и плодоношения.

4. Транспирация является верхним концевым двигателем - это основной фактор для передвижения веществ и воды по растению.

5. Участвует в насыщенности клеток водой - основное условия для всех биохимических процессов.

Основные понятия, характеризующие процесс транспирации:

1. Интенсивность транспирации - это количество транспирируемой воды с единицы поверхности за единицу времени.

2. Относительная транспирация - отношение интенсивности транспирации к интенсивности испарнеия со свободной поверхности.

3. Эвапотранспирация (суммарный расход воды) - общее количество испаряемой воды как с поверхности растения, так и с поверхности почвы с единицы площади

4. Продуктивность транспирации - количество образованного сухого вещества на 1 литр транспирированной воды.

5. Коэффициент транспирации - это количество транспирируемой воды при образовании 1 грамма сухого вещества.

9. Зависимость транспирации от внешних условий и ее суточный ход.

Метеорологические условия в очень сильной степени влияют на транспирацию.

(В СРЕДУ ВМЕСТО ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ В 404 АУДИТОРИИ БУДЕТ ЛЕКЦИЯ ПО ФИЗИОЛОГИИ)

Зависимость транспирации от внешниз условий и ее суточный ход.

Метеорологические условия в очень сильной степени влияют на транспирацию. Ветер ускоряет транспирацию унося с испаряющей поверхности уже увлажненные слои воздуха. Очень важную роль в процессе транспирации играет свет. Благодаря тому, что хлорофилл энергично поглощает солнечные лучи температура листа поднимается и повышается транспирация. Даже рассеянный свет повышает транспирацию на 30-40%, прямой солнечный свет в несколько раз (300-400%). Кроме непосредственного теплового действия свет усиливает транспирацию еще и косвенно. Именно он способбствует раскрыванию устьиц и кроме того повышает проницаемость протоплазмы испаряющих клеток. Воздействие внешних факторов оперделяет и общий суточный ход на транспирацию. Слабая, в ранние утренние часы транспирация быстро возрастает по мере поднятия солнца над горизонтом, вместе с повышением температуры. Транспирация достигает своего максимума вскоре после полудня, затем быстро падает к заходу солнца. Правильный суточный ход транспирации наблюдается только в совершенно безоблачные дни, с правильным ходом метеорологических элементов. При изменении погоды транспирация резко изменяется, соответственно с колебаниями тепла и света.

10. Устьичная и кутикулярная транспирация. Величина тарнспирации определяется не только одними атмосферными факторами. Большое влияние оказывает на нее строение листа, а так же состояние его клеток и тканей. Существет два вида транспирации:

Устьичная - 80% - основной путь сообщения мезофилла листа с атмосферой (устьица). Процесс устьичной транспирации можно разделить на этапы:

1. Испарение воды с поеврхности клеток в межклетники. Каждая клетка мезофила хотя бы одной стороной граничит с межклетниками (межклеточным пространством), поверхность всех клеточных стенок, соприкасающихся с межклетниками повышает поверхность листа примерно в 10-30 раз. Уже на этом этапе растение способно регулировать транспирацию. Уменьшеине испарения воды в межклетнике достигается двумя механизмами:

1. Путем увеличения осмотически и коллоидно связанной воды.

2. Связан с уменьшением оводненности клеточных стенок.

2. Выход паров воды из межклетников через устьичные щели. Число устьиц и их размещение сильно варьирует у разных видов растений. Обычно устьица занимают 1-3% от общей поверхности листа. Однако относительная транспирация составляет 0,5-0,8. Высокая скорость диффузии через устьица объясняется тем, что испарение из ряда мелких отверстий происходит быстрее, чем из одной крупной, той же площади. Это связано с явлением повышенной краевой диффузии.

3. Диффузия паров воды от поверхности листа движется в более высокие слои атмосферы. Этот этап регулируется лишь условиями внешней среды: температурой, влажностью, скоростью ветра.

кутикулярная транспирация 20% - поддержание водного баланса листа достигается наличием покровной ткани - эпидермиса. Снаружи эпидермис покрыт кутикулой, в состав которого входит кутин. От плазмалеммы эпидермальных клеток к кутикуле отходят канальцы, заполненные рыхлой сетью из целлюлозных фибрилл. Они служат путями поглощения и экскреции веществ листом. У кутикулы есть уникальные свойства,обусловленые особенностями ее состава: изменять гидравлическую проводимость от оводненности. При подсыхании и при нихких температурах гидрофобные слои кутикулы плотнее продвигаюстя друг к другу и кутикулярное сопротивление возрастает, оно снижает транспирацию. При увеличении оводненности эпидермис кутикулы набухает, кутикулярное сопротивление снижается и транспирация возрастает.

11. Физиология устьичных движений.

Степень открытия устьиц зависит от интенсивности света, оводненности ткани листа, концентрации углекислого газа в межклетниках, температуры воздуха и других факторов. В зависимости от фактора, запускающего двигательный механизм различают:

фотоактивные, гидроактивные и гидропассивные движения устьиц. Замыкающие клетки имеют сложную вакулярную систему, крупное ядро и большое количество митохондрий. Особенностью замыкающих клеток является наличие крупных перфораций в основании клеток. У пердставителей разных видов растений замыкающие клетки отличаются характерными чертами строения. Все они имеют сходство с тем, что стенки удаленные от устьичной щели тоньше и поэтому более эластичные.

В настоящее время появилась гипотеза связывающая устьичные движения с перераспределением ионов калия между замыкающими клетками. Для клеток устьичного комплекса характерны более высокие значения активности ионов калия. Закрытое и открытое состояния устьиц связаны различной активностью ионов калия замыкающих клеток.

Согласно современным представлениям открытие устьиц индуцируется усилением вызхода протонов из замыкающих клеток. Выход протонов сопров, сопровождается поступлением ионов калия в замыкающие клетки.

Вакуоль уравновешивается путем входа в нее ионов хлора и малата (яблочной кислоты). Увеличение в вакуолях замыкающих клеток ионов калия, хлора и яблочной кислоты приводит к усиленному поступления воды в вакуоль, повышению тургора и открытию устьиц.

Последовательность событий при закрывании устьиц носит обратный характер - отключение протонной помпы приводит к выходу ионов калия и хлора из замыкающих клеток и прекращению образования яблочной кислоты. На механизм открытия и закрытия устьиц влияют и другие факторы такие как оводненность листьев, сод-е абцизовой кислоты, избыток содержания углекислого газа.

12. Водный баланс растений. Водообмен растений включает три процесса:

Поглощение, передвижение и испарение воды листьями. Соотношения между поступлением и расходом воды представляют собой водный баланс растения. В естественных условиях часто происходит, что количество поступаемой воды в растении меньше, чем ее расходование, в результате чегообразуется водный дефицит. Значительное увеличение водного дефицита приводит к завяданию растений. первые фазы завядания сходны с первыми фазами плазмолиза. Завядание не означает, что растение погибает. Если снабдить его водой, тургор восстанавливается, жизнедеятельность организма продолжается правда с большими или меньшими повреждениями. Различают два типа завядания:

Временное завядание - причиной является атмосферная засуха, когда атмосферная влага в почве есть, однако низкая влажность воздуха, высокая температура настолько увеличивают транспирацию, что поступление воды не поспевает за ее расходованием. При потере турггора фотосинтез замедляется, тургор падает, растение не накапливает питательные в-ва а только тратит. Однако временное завядание легко переносится растением.

Глубокое завядание наступает тогда, когда в почве не остается доступной для растения воды. В этих условиях небольшая транспирация вызывает водный дефицит и глубокое завядание, при котором происходит общее иссушение всего растительного организмаю. Растущие молодые листья оттягивают воду от стебля и корневой системы, что усиливает обезвоживание корневой системы, последствия такого завядания могут быть необратимыми. По отношению к воде все растения делятся на 4 экологические группы:

Водные растения, которые погружены в воду целиком - гидрофиты.

Растения увлажненных местообитаний - гигрофиты.

Растения обитающие в среде среднего обеспечения водой - мезофиты.

Растения обитающие в среде х-щейся резким недостатком воды - ксерофиты.

Дата добавления: 2015-05-06