Функционирование организменного уровня регуляции

Основу организменного уровня регуляции растений составляют доминирующие центры. Главными доминирующими центрами растений являются верхушки корней и побегов. Для них характерен чрезвычайно высокий уровень метаболизма, способный формировать физиологически градиенты. Доминирующие центры обладают высокой меристематической, тканевой и органообразующей активностью. Способны синтезировать определенные фитогормоны, воспринимать эндогенные и экзогенные сигналы и в соответствии с этим изменять свою активность. Выполняют функции управления, осуществляя индукцию и координацию морфогенетической активности в др. частях целостного организма, путем создания полярности и канализированных связей. Временная организация достигается с помощью ритмических колебаний свойств полярности — осцилляции, имеющих периоды от долей секунды и секунд до годовых циклов и ритмов химических и электрических сигналов, передаваемых по каналам связи. В качестве канализированных связей (перенос элементов) у растений используются проводящие пучки, их флоэма и протоксилема. В процессе онтогенеза растений имеет место смена доминирующих центров и характера их взаимодействия. Основой и результатом интегральной деятельности систем регуляции растений является их раздражимость.

 

8.ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАСТЕНИЙ

1) Водная среда объединяет все части организма в единое целое;

2) Вода является хорошим растворителем и важнейшей средой для химических реакций;

3) Вода является субстратом в процессе обмена веществ (н.,источник e и p при фотосинтезе);

4) Вода – метаболический и непосредственный компонент биохимических процессов;

5) Вода – главный компонент в транспортной системе растений;

6) Вода – важный терморегулирующий фактор;

7) Явл-ся хорошим амортизатором при механических воздействиях;

8) Благодаря явлениям осмоса и тургора вода обеспечивает упругое состояние клеток и тканей растительного организма.

 

9. МЕХАНИЗМ ВОДНОГО ОБМЕНА РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК

Водообмен растений зависит от вида растений, возраста растения, условий окр.среды, суточных и сезонных изменений.

Разные органы растений содержат разное количество воды. В вакуоли сосредоточена почти вся вода – 98%, в цитоплазме – 95, кл.стенке – 50, ост-45.

Способы проникновения воды:

1) Имбибиция(набухание) – только при поступлении воды в сухие семена.

2) Диффузия – проникновение вместе с водой растворенных в ней веществ.

3) Осмос - процесс прохождения растворителя в раствор, отделенный от него полупроницаемой мембраной, обусловленной стремлением системы к выравниванию концентрации по обе стороны мембраны.

Непрерывный восходящий ток воды по растению складывается из 3-х этапов:

1) Поглощение воды корнями;

2) Передвижение воды по сосудам;

3) Транспирация – испарение воды из листьев.

Двигателем восходящего тока воды по растению явл-ся механизм «когезия – адгезия – натяжение»:

1з: в условиях интенсивной транспирации побег может обеспечить подъем воды на значительную высоту, превышающую бараметрическую (сила когезии).

2з: водяной стог не содержащий газа поднимается как единое целое, благодаря сцеплению воды (сила адгезии).

3з: когда потеря воды превышает ее поглащения, в сосудах возникает натяжение воды и стенки сосудов сжимаются (сила натяжения).

При подъеме воды с минеральными солями из корня в надземные части, в сосудах ксилемы создается положительное гидростатическое давление, которое называется корневое давление. Механизм поднятия воды по растению вследствие развивающегося корневого давления называется нижним концевым двигателем.

Восходящий ток воды по растению создается и поддерживается высокой сосущей силой транспирации клеток. Поэтому сила верхнего концевого двигателя будет тем больше, чем активнее транспирация (устьичная и кутикулярная).

 

10. ОСОБЕННОСТИ ОСМОТИЧЕСКОГО ПОСТУПЛЕНИЯ ВОДЫ В КЛЕТКУ

Осмос – процесс прохождения растворителя в раствор, отделенный от него полупроницаемой мембраной, обусловленной стремлением системы к выравниванию концентрации по обе стороны мембраны.

Вода всегда стремится разбавить концентрированные растворы.

Клеточная стенка, окружающая клетку, обладает определенной эластичностью и может растягиваться. В вакуоли накапливаются растворимые в воде вещества (сахара, органические кислоты, соли), которые обладают осмотической активностью. Тонопласт и плазмалемма выполняют в данной системе функцию полупроницаемой мембраны, поскольку эти структуры избирательно проницаемы, и вода проходит через них значительно легче, чем вещества, растворенные в клеточном соке и цитоплазме. В связи с этим, если клетка попадает в окружающую среду, где концентрация осмотически активных веществ будет меньше по сравнению с концентрацией внутри клетки (или клетка помещена в воду), вода по законам осмоса должна поступать внутрь клетки.

Возможность молекул воды перемещаться из одного места в другое, испаряться и поглощаться измеряется водным потенциалом. Водный потенциал клеточного сока с увеличением концентрации растворенных веществ становится более отрицательным. По законам термодинамики вода всегда движется из области с более высоким водным потенциалом в область с более низким потенциалом.

При растворении в воде другого вещества, понижается концентрация воды, уменьшается кинетическая энергия молекул воды, снижается водный потенциал. Осмотический потенциал – это мера снижения водного потенциала за счет присутствия растворенных веществ. Чем больше в растворе молекул растворенного вещества, тем осмотический потенциал ниже.

Вода всегда поступает в сторону более отрицательного водного потенциала: от той системы, где энергия больше, к той системе, где энергия меньше.

11. Что такое водный потенциал клетки и из каких компонентов он слагается?
Водный потенциал — это мера энергии, с которой вода поступает в клетку. Водный потенциал показывает, насколько активность воды в системе (клетке) меньше активности чистой воды. Водный потенциал чистой воды равен нулю (Ψводы = 0)
В.П. характеризуется способность воды диффундировать испаряться и поглощаться.

В.П. клеточного сока с увеличением растворимых веществ становиться все более отрицательным. Чем меньше энергии молекул воды, тем меньше и значение водного потенциала, молекулы воды перемещаются всегда от более высокого в.п. к более низкому в.п.
Компоненты:
Осмотический потенциал на прямую связан с концентрацией растворимого вещества, с увеличением концентрации также становиться отрицательным.
Давление Т= -W, тургорное давление против потенциального давления.
Потенциальное давление имеет отрицательное значение в сосудах ксилемы.
Когда потен.давление достигает максимального значения то приток воды прекращается и устан-ся динам-ое равновесие, при этом потен.давление полностью уравновешивается с осмотич. Потенциалом и при таком Ψклетки = 0, что в природе бывает очень редко.

13. укажите, каким образом осуществляется транспорт воды в системе «почва – растение – атмосфера»?
непрерывный восходящий ток воды по растению складывается из 3х этапов:
1)поглощение воды корнями
2)передвижение её по сосудам
3)транспирация испарение воды в листьях
почва-растение-атмосфера

Увеличение скорости – апопласт-по клеточным стенкам
уменьшение скорости – по плазмат-м мемб. Плазмодесма

вакуолярный путь
«двигателем» восходящего тока воды по растению яв-ся механизм – «когезии – адгезии - натяжение»
когезии – взаиодействие воды с другими, с окруж. Средой
адгезия – вода взаимодействует с водой
натяжение – уменьшение объема
1) в условиях интенсивной транспирации (испарение) побег может обеспечить подъем воды на значительную высоту барарическу (сила когезии)
2)водяной столб не сод-й газа поднимается, как единое целое благодаря сцепление воды с друг с другом (адгезия)
3) когда потеря воды превышает её поглощение в сосудах воз-т натяжении воды и стенки воды уменьшается (натяжение)

14. Что такое корневое давление?
Подъеме воды с минер. В-ва из корня в надземные части в сосудах ксилемы создается полож.гидростат.давление которая наз-ся корневое давление
18 век анг. Свящ. Врач – ст. гейтс
обычно величина корневогодавления сост. Более 0.1 М Па
механизм поднятия воды по раст-ю в следствие развивающегося корневого давлении наз-ся нижним концевым двигателем (НКД)
пример, плач растений (березовый сок), гутация, кленовый сироп
Гуттация - появление капелек жидкости на концах и зубчиках листа.
Гидатоды всегда в открытом состоянии. Через них выходит лишний сок (гутта), сод-т минер. Соли.

15.охарактеризуйте процесс транспирации в растениях
транспирация
гейлс – 18 в.
восходящий ток воды по растению созд-ся и поддержив-ся высокой сосущей силой (S), транспирирующих клеток. Поэтому сила верхнего концевого двигателя будет тем больше, чем активнее транспирация.
2 типа:
1)устьичная 90 процент всех воды
2)кутикулярный
в осенний период ч-з чечевички

16.какие экологические факторы влияют на водообмен растений
Экологические факторы растений

Среда обитания и экологические факторы

Фактор среды может ограничить рост растения. Например, если в почве содержится небольшое количество минеральных солей, а на ней из года в год возделывают какую-либо культуру, то запасы солей оказываются исчерпаны и рост растений прекращается. Если экологический фактор находится ниже критического уровня или, наоборот, превышает максимально возможный уровень, он становится ограничителем роста растения, даже если другие факторы имеются в необходимом количестве. Такой экологический фактор называют ограничивающим фактором. В водной среде ограничивающим фактором чаще всего становится кислород. Для растений, любящих солнце (подсолнечник), – свет. Причём важна не только интенсивность освещения, но и продолжительность.
На разных стадиях развития растение по-разному реагирует на факторы среды. Известно, что наиболее устойчивыми к слишком высоким или слишком низким температурам являются почки высших растений, семена, споры.Все факторы вместе определяют условия существования растений, или условия обитания. Понятно, что условия обитания на Крайнем Севере и в степной зоне, в лесу и на лугу разные. Но условия обитания меняются по сезонам и даже в течение суток.
Приспособление растений к сухим и жарким местам обитания В засушливых и жарких местах обитания растения должны уметь добывать воду, сохранять её, избегать излишнего испарения, но и не «перегреться» на солнце.
В полупустынях и пустынях обитают растения с мощными корневыми системами. Некоторые корневые системы очень глубокие, это даёт им возможность использовать грунтовые воды. У других растений (кактусы) корневая система неглубокая, но широко разросшаяся, поэтому во время редких дождей они быстро поглощают влагу с больших участков. Третья группа растений (например, ревень татарский) не имеет сильно развитой корневой системы, зато они способны поглощать утреннюю росу своими крупными листьями, распростёртыми над поверхностью земли.
Собранную влагу важно сохранить.
Приспособление растений к холодным и влажным условиям обитания Условия обитания растений в тундре очень суровы. Прежде всего, это температура. Среднемесячные летние температуры редко превышают +10 °C. Лето очень короткое – около двух месяцев, но даже летом могут случиться заморозки. Ещё один важный фактор – свет. Летом здесь господствует полярный день, поэтому фотосинтез происходит круглые сутки, растения успевают накопить достаточный запас веществ. Растения в этой зоне обычно низкорослые и зимой покрываются снегом, который защищает их от холода и ветра. Корневые системы – поверхностные. С одной стороны, их развитию препятствует вечная мерзлота, с другой – повышенная влажность почвы и, как следствие, недостаток кислорода в почве. Интересно, что особенности строения побегов напоминают растения жаркого климата, только защищают они не от жары, а от холода. Это толстая кожица, восковой налёт, пробка на стебле. Растения должны успеть за короткое лето отцвести и дать семена.Деревья тундры всего раз в столетие образуют семена, способные прорастать. Семена полностью вызревают лишь тогда, когда два года подряд лето бывает для тундры тёплым. Как правило, семена деревьев попадают в условия непригодные для прорастания. Многие растения тундры размножаются вегетативно, например, мхи и лишайники.
Свет как экологический фактор Количество света, которое получает растение, сказывается и на его внешнем облике, и на внутреннем строении. Деревья, выросшие в лесу, имеют более высокие стволы, менее раскидистую крону. Если они росли под пологом других деревьев, то они угнетены и гораздо хуже развиты, чем их ровесники на открытом пространстве.
Теневые и световые растения могут различаться и по расположению листовых пластинок в пространстве. В тени листья располагаются горизонтально, чтобы уловить как можно больше солнечных лучей. На свету, где света достаточно – вертикально, чтобы избежать перегрева.
Растения, выросшие в тени, имеют более крупные листья и более длинные междоузлия, чем растения того же или близкого вида, выросшие на солнце.
Листья не одинаковы по внутреннему строению: в световых листьях столбчатая ткань развита лучше, чем в теневых. В стеблях световых растений более мощная механическая ткань и древесина.
Косвенное воздействие человека
Ряд действий, совершаемых человеком, косвенно влияют на растения. К ним относятся лесные пожары, транспорт, строительство, промышленность, радиация. В той или иной мере это угнетает рост растений.Диоксид серы, летящий из труб заводов и электростанций, соединения металлов (меди, цинка, свинца), сбрасываемые возле рудников или содержащиеся в выхлопных газах автомашин, остатки нефтепродуктов, оказывающиеся в водоемах после промывки танков нефтеналивных судов, — вот лишь некоторые из загрязняющих веществ, ограничивающих распространение организмов, особенно растений.Многие загрязняющие вещества действуют как яды, приводя к вымиранию целых видов растений или животных. Другие могут передаваться по цепям питания, накапливаться в телах организмов, вызывать генные мутации, значение которых можно будет оценить лишь в будущем. Как правило, загрязнение природы приводит к снижению видового разнообразия и нарушению устойчивости биоценозов.

17. дайте общую характеристику процесса фотосинтеза

Фотосинтез (от др.-греч. φῶς — свет и σύνθεσις — соединение, складывание, связывание, синтез) — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участиифотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилли бактериородопсин у бактерий). В современной физиологии растений под фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические вещества.
6СО2+6Н2О----С6Н12О6+6О2 (УЛЕТУЧИВАЕТСЯ)

18. Какова структурная организация фотосинтетического аппарата в растениях?
ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИЙ АППАРАТ растений, специализированные и высокоорганизованные структуры, выполняющие функции поглощения, преобразования и запасания световой энергии в процессе фотосинтеза. Организация Ф. а. в особых структурах предотвращает окисление неустойчивых первичных продуктов восстановления углерода и обеспечивает непрерывное протекание многочисленных реакций фотосинтеза. Ф. а. состоит из комплексов белков, пигментов, липидов, минеральных элементов и др. соединений, окружен сплошной двойной белково-липидной оболочкой (толщина 20 нм), образуя специализированную органеллу — хлоропласт.

19.укажите строение и функции пигментов хлорофиллов

впервые пинмент м цвет
пинмент – это вещества которые поглощают свет.
пинментф-за:
1) хлорофилл
2)каротиноиды
3) фикобенины
Хлорофилл- в центре молекул нах-ся(магний)
-поглощает цвет синий красный фиолетовый слабооранжевый красный
-непоглощает зеленые инфрокрасн
свойства хлорофиллов – 1)флуаросценция когда свет падает на молекулу хлорофилла часть энергия квантов рассеивается в виде тепла. Поэтому отраженные кванты несут меньше запасэнергия, а длина волны света увел-ся смещаясь в сторону красных лучей. 2) фосфорсценция это свойства пинмента к длительному послесвечениюмаксимум которого в инфрак. Области механизма флуоресценции и фрсфоресценции лежит способность пигментов находиться в электронно- возбужденном состоянии.

20. Каковы функциональные особенности каротиноидов?
карактиноиды- жирораст.пигменты желтого оранж и кр цветов. Впервые в моркови. Свойства каратиноидов -1)доп.пигметы, которая улавливает сине-фиол. Синие части спектра. В затенненых листах.2)защищают хлорофиллы от фотоокисленя.3)обуславливают свет (придают окраску)

21.укажите роль пигментов фикобилинов в процессе фотосинтеза?
Фитобиллины – к группе, 90 процентов энергиисвета поглащ-ся ими. Осн.-ая роль: доп.пигмент для улавливания света (оранжевие синие желтые спектры)