Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Особенности строения и функционирования растительной кл-ки.

Особенности строения и функционирования растительной клетки. Природа и механизмы основных физиологических процессов зеленого растения: фотосинтеза, дыхания, водообмена, корневого питания, роста и развития растений.

Особенности строения и функционирования растительной кл-ки.

К важнейшим отличительным признакам растит.кл-ки, возникшим в рез-те приспособления к автотрофному питанию, относятся следующие: 1)жесткая углеводная оболочка; 2)пластиды; 3) центральная вакуоль; 4) плазмодесмы; 5) основное вещество запаса – крахмал.

В типичном случае растит.кл-ка состоит из:
1. Протопласт:
а)цитоплазма:
-гиалоплазма
- органеллы
б) ядро
2. Клет.стенка

Гиалоплазма - непрерывная водная коллоидная фаза клетки, обладает определенной вязкостью. Способна к активному движению за счет трансформации хим.энергии в механическую. Гиалоплазма связывает все находящиеся в ней органеллы, обеспечивая их постоянное взаимодействие. Ч/з нее идет транспорт аминокислот, жирных кислот, нуклеотидов, сахаров, неорганических ионов, перенос АТФ.

Органеллы – это структурно-функциональные единицы цитоплазмы. Выделяют 3 типа органелл: немембранные, одномембранные и двумембранные.

Форма и размеры растит.кл-ки сильно варьируют и зависят от положения клеток в теле растения и выполняемых ими функций.

Своеобразие растит.кл-ки заключается в следующем:

• наличие у каждой клетки собственного наружного скелета – прочной полисахаридной клеточной оболочки, кт.окружает клетку и составляет её жесткий каркас;

• наличие постоянной вакуолярной системы (вакуома);

• наличие в протопласте системы пластид – специфических органелл, связанных с высокой синтезирующей способностью растений;

• накопление эргастических включений – т.е. запасных питат.веществ и вредных продуктов обмена; запасные питат.вещества накапливаются почти во всех частях клетки, а вредные продукты обмена – в вакуолях;

• отсутствие необратимой специализации клеток, способность их к вторичному переходу в эмбриональное состояние (тотипотентность);

• отсутствие центриолей (центросом) в центре организации микротрубочек (ЦОМТ);

• возникновение фрагмопласта при цитокинезе (делении клетки);

• рост путем растяжения – характерная особенность растит.кл., связанная с наличием у них вакуоли и прочной оболочки; при таком росте увеличение размера клетки происходит в основном за счет увеличения объема вакуоли.

Транспорт метаболитов (участников биохим.реакций) из клетки в клетку осущ-ся в основном по плазмодесмам. Плазмодесмы – это структурные образования, ч/з кт.протопласты (внутр. содержимое) соседних клеток сообщаются др.с др.и благодаря чему цитоплазма всех клеток образует единое целое – симпласт, в кт.находятся все внутри- клеточные компоненты, в том числе и хлоропласты. Благодаря наличию плазмодесм растит.кл.обмениваются др.с др.веществами и сигналами раздражимости.

Фотосинтезом называется процесс преобразования солнечной энергии в хим.энергию в клетках живых организмов. Способностью к фотосинтезу обладают весьма разнообразные организмы: зеленые растения, многоклеточные зеленые, бурые и красные водоросли и некоторые одноклеточные. Процесс фотосинтеза протекает в хлоропластах, они имеют две мембраны. Внутренняя мембрана хлоропласта образует выпячивания -тилакоиды, которые складываются в стопки-граны. В мембрану гран встроены молекулы хлорофилла и ферментов, контролирующих реакции фотосинтеза.

Световая фаза фотосинтеза начинается с освещения хлоропласта видимым светом. Фотон, попав в молекулу хлорофилла, приводит ее в возбужденное состояние: ее электроны перескакивают на высшие орбиты. Один из таких электронов переходит на молекулу-переносчика, она уносит его на другую сторону мембраны тилакоида. Молекулы хлорофилла восстанавливают потерю электрона, отбирая его от молекулы воды. В результате потери электронов молекулы воды разлагаются на протоны и ионы гидроксила (фотолиз).

Протоны, неспособные к диффузии ч/з мембрану, накапливаются в гране. Ионы гидроксила ОН отдают свои электроны другим молекулам и превращаются в свободные радикалы ОН⁰, взаимодействующие др.с др.с образованием воды и молекулярного кислорода, который, диффундируя ч/з мембрану, выделяется в атмосферу.

Т.о., по одну сторону мембраны накапливаются положительно заряженные протоны, по другую - частицы с отрицательным зарядом, что приводит к нарастанию разности потенциалов. При достижении критического уровня разности потенциала протоны проталкиваются на другую сторону мембраны через канал внутри АТФ-синтетазы. Освобождающаяся при этом энергия тратится на синтез АТФ, которая переправляется в место синтеза углеводов.

Протоны, присоединив электрон, превращаются в атомы водорода, они также переправляются в место синтеза углеводов (Н⁺ + е --> Н⁰).

Т.о., в световую,фазу фотосинтеза протекают следующие процессы:

· образование молекулярного кислорода, выделяющегося в атмосферу; · синтез АТФ; · образование атомарного водорода.

Темновая фаза фотосинтеза состоит из ряда последовательных ферментативных реакций, в результате которых образуется глюкоза, служащая исходным материалом для биосинтеза других углеводов. Этот процесс идет с использованием энергии АТФ и при участии атомов водорода, образовавшегося в световую фазу.

Общее уравнение темновой фазы фотосинтеза:

6СО₂ + 24 Н₂О --> C₆H₁₂O₆ + 6 H₂O

Общее уравнение фотосинтеза:

6 С0₂ + 6 Н₂0 --> С₆Н₁₂0₆ + 6 0₂|

Кроме углеводов, в пластидах синтезируются аминокислоты, белки, липиды, хлорофилл.

Дыхание - это окислительный, с участием кислорода распад органических питат.веществ, сопровождающийся образованием химически активных метаболитов и освобождением энергии, которые используются клетками для процессов жизнедеятельности. Важнейшим представителем оксидаз является цитохромоксидаза (другие названия: цитохром с-оксидаза, цитохром aa3). Этот фермент локализован во внутренней мембране митохондрий животных, растений и грибов, а также в мембране некоторых аэробных бактерий. Цитохромоксидаза - конечный фермент дыхательной цепи, последовательности ферментов и коферментов - переносчиков электронов от субстратов дыхания к О2:2NADH 2KoQ 4(цитохром c) O2,где NADН - восстановленный никотинамидадениндинуклеотид, KoQ и KoQH2 - окисленная и восстановленная формы кофермента Q.

Дыхательная цепь состоит из 3х основных этапов:
1) окисления NADН посредством KoQ,
2) окисления KoQH2 цитохромом с
3) окисления восстановленного цитохрома с кислородом.
Эти три этапа катализируются соответственно ферментами NADН-KoQ-редуктазой, KoQH2-цитохром с-редуктазой и цитохромоксидазой.

глюкоза+о2=вода+со2+686 ккал\моль

Водообмен растений складывается из трех этапов:
1. Поглощение воды корнем.
2. Передвижение по сосудам
3. Испарение воды листьями.

Водный ток обеспечивает связь м/у отдельными органами. Насыщенность клеток водой – тургор – обеспечивает прочность тканей и транспорт питат.веществ по растению. По растению вода передвигается из области с высоким водным потенциалом (из почвы) в область с низким водным потенциалом (атмосфера) по градиенту водного потенциала. Непрерывный водный ток растения начинается с поглощения воды поверхностью корней, проходит ч/з все растение и заканчивается на испаряющейся поверхности листьев. Вода и минеральные вещества поглощаются клетками эпидермиса корня в зоне поглощения. Вода поступает в клетки корня за счет осмотических сил, переходя из участков с высоким водным потенциалом в почве в участки с более низким водным потенциалом в клетках корня. В корне также существует градиент водного потенциала. Он высокий в корневых волосках и низкий в клетках, примыкающих к ксилеме.. Поэтому вода проходит ч/з корневые волоски к ксилеме, а затем передвигается вверх по растению. От корней вверх по растению вода поднимается по ксилеме. Сосуды ксилемы – это мертвые трубки с узким просветом. Согласно теории сцепления (когезии) подъем воды от корня обусловлен испарением воды из клеток листа. Испарение приводит к снижению водного потенциала клеток мезофилла листа, примыкающих к ксилеме. Вода входит в эти клетки из ксилемного сока и испаряется ч/з устьица.

Рост и развитие –Они непосредственно связаны с питанием, водным режимом, транспортом веществ, двигательной активностью, механизмами коррелятивных взаимодействий всех частей целого растения.

Рост - количественные изменения в ходе развития, которые заключается в необратимом увеличении размеров кл-ки, органа и целого орг-ма.

Развитие - качественное изменение компонентов орг-ма, включает в себя ряд сложных и строго скоординированных хим.превращений.

Критерии роса: увеличение размеров, кол-ва объема кл-ок, содержание белков и ДНК. Рост у растения происходит в меристемах - зона регулярного размножения раст. кл-ок.

Этапы роста:
1) деление,
2) рост протоплазмы (репликация, транскрипция, трансляция, многочисл фермент ре-ии),
3) рост растяжение – увеличение объема кл-ки при сильном поступлении воды и образованием вакуолей,
4) дифференцировка - превращение эмбрион кл-ки в специализированную (паренхима, проводящая, покровные, репродуктивные).

Воспользуйтесь поиском по сайту: