Шпаргалка по дисциплине "Физиология растений"

Известно несколько путей поступления веществ в клетки. В частности, различают пассивный и активный транспорт веществ в клетки, а также проникновение веществ в клетки путем эндоцитоза в виде фагоцитоза и пиноцитоза. Пассивный и активный транспорт обеспечивают проникновение в клетки лишь малых молекул, тогда как эндоцитоз ответственный за поступление в клетки макромолекул (белков, полинуклеотидов, полисахаридов) и разных твердых частиц.

Пассивный транспорт веществ в клетки обеспечивается диффузией через мембрану по градиенту концентрации. Молекулы обычно переходят из области высокой концентрации в область более низкой концентрации.

В отличие от пассивного транспорта, активный требует химической энергии в форме АТФ или разности концентраций другого вещества с двух сторон мембраны. В этой форме транспорта, молекулы движутся против или электрического потенциала, или концентрационного градиента (собирательное название - электрохимический потенциал). Активный транспорт малых молекул или ионов через цитоплазматическую мембрану целом осуществляется транспортными белками, которые находятся в мембране.

Первый этап поступления характеризуется большой скоростью и обратимостью. Поступившие ионы легко вымываются. Это пассивный диффузионный процесс, идущий по градиенту электрохимического потенциала. Объем клетки, доступный для свободной диффузии ионов, включает клеточные стенки и межклеточные промежутки, т. е. апопласт или свободное пространство. По расчетам свободное пространство (СП) может занимать в растительных тканях 5—10% объема. Поскольку в клеточную оболочку входят амфотерные соединения (белки), заряд которых меняется при разных значениях рН, то в зависимости от значения рН скорость адсорбции катионов и анионов также может меняться. Поступление веществ через мембрану (2-й этап). Для того чтобы проникнуть в цитоплазму и включиться в метаболизм клетки, вещества должны пройти через мембрану — плазмалемму. Перенос веществ через мембрану может идти пассивным и активным путем. При пассивном поступлении веществ через мембрану основой переноса и в этом случае является диффузия. Скорость диффузии зависит от толщины мембраны и от растворимости вещества в липидной фазе мембраны. Поэтому неполярные вещества, которые растворяются в липидах (ор­ганические и жирные кислоты, эфиры), легче проходят через мембрану. Однако большинство веществ, которые важны для питания клетки и ее метаболизма не могут диффундировать через липидный слой и транспортируются с помощью белков, которые облегчают проникновение воды, ионов, Сахаров, аминокислот и других полярных молекул в клетку. В настоящее время показано существование трех типов таких транспортных белков: каналы, переносчики, помпы.

Транспорт веществ в цитоплазме (3-й этап) и поступление в вакуоль (4-й этап). Пройдя через мембрану, ионы поступают в цитоплазму, где включаются в метаболизм клетки. Существенная роль в процессе связывания ионов цитоплазмой принадлежит клеточным органеллам. Митохондрии, хлоропласта, по-видимому, конкурируют между собой, поглощая катионы и анионы, поступившие через плазмалемму в цитоплазму. В процессе аккумуляции ионов в разных органеллах цитоплазмы и включения в метаболизм большое значение имеет их внутриклеточный транспорт. Этот процесс осуществляется, по-видимому, по каналам ЭПР.

Для активного переноса необходимы синтез белков — переносчиков, энергия, поставляемая в процессе дыхания, эффективная работа транспортных АТФаз. Надо учитывать также, что, чем быстрее поступающие ионы включаются в метаболизм, тем интенсивнее идет их поглощение. Для многоклеточного высшего растения не меньшее значение имеет и передвижение питательных веществ из клетки в клетку. Чем быстрее проходит этот процесс, тем быстрее соли будут при прочих равных условиях поступать в клетку.

8. Системи регуляції та інтеграції, надійність та взаємозвязок їх функціонування у рослині.

Регуляция обеспечивает гомеостаз организма, т.е. сохранение постоянства параметров внутренней среды; она необходима также для его развития (эпигенеза) и адаптации к изменяющимся условиям внешней среды. На всех уровнях организации гомеостаз обеспечивается “-“ обратными связями. Напр., интенсивная транспирация (испарение воды растением), приводящая к дефициту воды в тканях листа, вызывает сужение устьичных отверстий, что снижает испарение и восстанавливает оптимальный водный режим растения. Эпигенез обеспечивается “+” обратными связями. Положительные обратные связи это источники роста, взрыва, разрушения и коллапса в системах. Система с неконтролируемой положительной обратной связью, в конце концов, разрушается. Вот почему они встречаются не так часто. Обычно рано или поздно вмешивается отрицательная обратная связь.

В ходе эволюции сначала должны были возникнуть внутриклеточные системы регуляции:  на уровне ферментов, на генетическом уровне, мембранная регуляция (все эти системы регуляции тесно связаны между собой). Напр., свойства мембран зависят от генной активности, а дифференциальная активность генов находится под контролем мембран. С появлением многоклеточных организмов развиваются межклеточные системы регуляции: трофические, гормональная, электрофизиологическое. После идёт организменный уровень регуляции.

9. грунт як основне джерело води для рослини. Водний потенціал грунту

Вода непосредственно участвует в ростовых процессах растений путем растяжения клеток, растворения питательных солей в почве, разнесения их по органам растения. От обеспечения водой зависит накопление сухих веществ в продукции, фотосинтетическая деятельность, внешний вид растений. Культуры используют воду от дождей, поливов и росы. Основным источником поступления воды в растения служит почва. В почве вода находится в нескольких формах. Наиболее доступной для растений является капиллярная вода, менее доступны – свободная и физически связанная. Вода в почве представляет собой жидкую фазу или почвенный раствор. Это один из важнейших факторов плодородия и урожайности растений. Вода поступает в почву в виде атмосферных осадков, грунтовых вод, при конденсации водяных паров из атмосферы, при орошении.

Большое значение имеет содержание воды в почве, а также концентрация почвенного раствора. Естественно, вода поступает в корень только тогда, когда водный потенциал корня ниже, т. е. более отрицателен, водного потенциала почвы. В том случае, если почвенный раствор имеет более отрицательный осмотический потенциал, вода не только не будет поступать в корень, но будет выделяться из него. Особенное значение это имеет для засоленных почв. Именно поэтому растения, растущие на этих почвах (галофиты), имеют резко отрицательный осмотический потенциал. Всякое уменьшение влажности почвы снижает поступление воды. Чем меньше воды в почве, тем с большей силой она удерживается и тем меньше ее водный потенциал. Для того чтобы в растение поступила вода, должен существовать градиент водного потенциала в системе почва — растение — атмосфера. Надо также учитывать, что уменьшение содержания воды в корне затрудняет ее дальнейшее продвижение к сосудам ксилемы. Это объясняется тем, что при уменьшении содержания воды сопротивление ее передвижению по клеткам корня растет. Подсыхающие клеточные оболочки оказывают значительное сопротивление передвижению воды. Сопротивление корневой системы передвижению воды при ее недостатке настолько велико, что, по мнению Н. А. Максимова, это может снижать транспирацию, т. е. служит средством для ее регуляции.

10. Заг хар-ка, механізми, шляхи, рушійна сила транспорту води в рослині

Вода и растворенные в ней вещества передвигаются в растении  в основном двумя путями: путем диффузии и в виде потока.  По растению вещества передвигаются в двух основных направлениях: от корней к листьям вверх движутся вода и минеральные вещества – по сосудам (90%) и ситовидным трубкам – восходящий поток; второй, несущий органические вещества вниз к корню только по ситовидным трубкам, - нисходящий поток.   О верхнем двигателе свидетельствует транспирация, о нижнем такие явления как плач растений.  Транспорт веществ в тканях одного органа называют ближним идет по неспециализированным тканям, а по специализированным тканям между органами – дальним.

  Вода, поступившая в клетки корня под влиянием разности водных потенциалов, которые возникают благодаря транспирации и корневого давления, передвигается до проводящих элементов ксилемы. Согласно современным представлениям, вода в корневой системе может перемещаться в радиальном направлении тремя путями: апопластическим, симпластическим, трансмембранным.

При транспорте по апопласту вода передвигается по клеточным стенкам, не проходя через мембраны. При симпластном транспорте вода проникает в клетку через полупроницаемую мембрану и далее перемещается по протопластам клеток, которые соединены между собой многочисленными плазмодесмами. При трансмембранном транспорте вода перетекает через клетки и при этом проходит, по крайней мере, две плазматические мембраны.  в последнее время много внимания уделяется аквапоринам — мембранным белкам, образующим в мембранах специализированные водные каналы и определяющим проницаемость для воды. Апопластный путь прерывается в эндодерме в связи с наличием поясков Каспари (водонепроницаемый  пробковый слой). Вместе с тем в апикальной части суберинизация отсутствует, поэтому вода легко проникает через эндодерму. Кроме того, в суберинизированных частях корня вода может проходить через пропускные клетки.

 Листовые  жилки, состоящие из ксилемы и флоэмы, образуют в листе густую сеть и любая его клетка оказывается достаточно близко от источника воды. Из ксилемы вода диффундирует в стенки клеток мезофилла. Таким образом, вода в жидкой фазе заполняет весь путь от почвы — через корень и стебель — до клеток мезофилла в листе. Суммарный поток воды направлен всегда в сторону меньшего водного потенциала, т. е. максимален в почве, несколько ниже в клетках корня и самый низкий в клетках, примыкающих к эпидермису листа. Малая величина показателя в этих последних клетках объясняется главным образом испарением воды с поверхности листа. 

Дополнение (что б понять) его печатать не нужно!!!!!!!!!

Основной силой, вызывающей поступление и передвижение воды в растении, является процесс транспирации, в результате которого возникает градиент водного потенциала. Градиент водного потенциала между клеткой и окружающим пространством создает движущую силу потока воды через мембрану. Если окружающая клетку среда представляет собой гипертонические, более концентрированные, чем клеточный сок, растворы, то вода станет выходить из клетки наружу. Это приведет к потере тургора клеткой, отделению плазмалеммы от клеточной стенки и обособлению протопласта - явлению плазмолиза. 
Механизм, обеспечивающий поднятие воды по растению за счет корневого давления, - носит название нижнего концевого двигателя водного тока. 
Корневое давление создается при переходе воды из коры корня в сосудистую систему корня при прохождении воды через пропускные клетки, из которых вода под давлением как бы впрыскивается в сосуды ксилемы занимающей центральную часть корня. Доказательством этого служат явления гуттации и «плача растений».

Главным путем диффузии воды во внешней части корня служит аполаст — непрерывная совокупность клеточных стенок. Однако в эндодерме (цилиндрическом слое клеток, окружающем проводящую ткань) свободная диффузия по клеточным стенкам наталкивается на преграду — водонепроницаемый пробковый слой. Вода должна изменить здесь свой путь и пройти сквозь мембрану и протопласт клеток эндодермы, играющей, таким образом, роль осмотического барьера между корой корня и его центральным цилиндром.

По ксилеме вода поднимается в надземные части растения. Ксилема состоит из нескольких типов клеток. Вода движется в ней главным образом по сосудам и трахеидам. И те и другие клетки прекрасно приспособлены для этой цели: они вытянуты в длину, лишены живого содержимого и внутри полые, т. е. это как бы трубки для воды.

11 будова та функції кореневої системи, як органу поглинання води

Корень — один из основных органов растений. Функции корневой системы разнообразны. Она поглощает воду и питательные вещества из субстрата, закрепляет растения в почве, служит вместилищем запасных питательных веществ и органом вегетативного размножения. В корневой системе осуществляются первичные превращения ряда поглощенных веществ, синтез органических соединений, которые затем перемещаются в другие органы растения. Корневой системой выделяются в субстрат некоторые продукты обмена (орг. кислоты, аминокислоты, сахара).Строение первичного корня: на вертикальном его разрезе можно увидеть, что на конце находится корневой чехлик, облегчающий проникновение корня в почву. За ним следует зона деления клеток — меристема. Далее идет зона растяжения клеток, где они вырастают в длину. Затем следует зона дифферекцировки и всасывания, где происходит образование корневых волосков в виде выростов клеток покровной ткани. В зонах растяжения и дифференцировки корень осуществляет в основном всасывающую функцию. Выше всасывание здесь уже незначительное. Корень постепенно приобретает вторичное строение. Его покровные, ткани грубеют, пропитываются лигнином и становятся непроницаемыми. Он выполняет преимущественно функцию проведения воды и пит.в-в. На поперечном горизонтальном срезе строение корня еще более сложно. Прежде всего, его расчленяют на две зоны — первичную кору и центральный цилиндр. Первая зона состоит в свою очередь из трех частей:Ризодерма — однослойная покровная ткань из живых клеток; Мезодерма — состоит из многоклеточного слоя паренхимных округлых клеток; Эндодерма — однослойная ткань, клетки которой имеют частично утолщенше оболочки (с боков и изнутри), что обусловливает их непроницаемость. Осевой цилиндр начинается перициклом — однослойной живой тканью; центр корня состоит из одного сосудисто-волокнистого пучка, в котором участки ксилемы и флоэмы расположены по радиусам, чередуясь между собой. Являясь подземным органом, корень неспособен к фотосинтезу. Корень питается в основном гетеротрофно теми орг. в-ми, которые доставляет ему проводящая система из надземной части раст.  Установлено, что корни не только всасывают воду и поглощают э-ты мин. пит.из почвы, но и способны к превращению в-в, к включению элементов мин. пит. в сложные орг. соед. Корни оказывают влияние на физиологию надземных органов, на синтез хлорофилла, фотосинтез, рост стебля. В свою очередь от потока ассимилятов надземных органов зависят рост корня и формирование корневой системы.