Рост и развитие – это свойства живой материи, взаимосвязанные и интегральные. Рост — процессы новообразования элементов структуры организма. Развитие — модификации в структуре и функциях отдельных органов и частей растения
Особенности роста растений ростовые процессы у растений локализованы в специальных тканях – меристемах; рост непрерывный и неограниченный; рост включает формообразовательные процессы; растения отличаются высокой скоростью и способностью к регенерации.
Меристемы Апикальные, или верхушечные обеспечивают рост в длину (расположены в окончаниях стебля и корня); Латеральные или боковые меристемы рост в толщину (камбий, феллоген, перицикл); Базальные обеспечивают рост листьев в длину (в основании сидячих листьев); Интеркалярные или вставочные (рост междоузлий злаков и некоторых листьев).
Кинетика ростовых процессов 1) 2) 3) 4) 5) латентная (лаг-фаза); экспоненциальная (логарифмическая); линейная; фаза замедленного роста; стационарная фаза.
Фазы роста клеток Эмбриональная фаза Фаза растяжения Фаза дифференцировки
Эмбриональная фаза Репликация клеточных органелл. Удвоение наследственной основы клеток/ Появление двух дочерних клеток.
Фаза растяжения - Цитоплазма становится менее вязкой, более оводненной. - ЭПС: каналы расширяются, мембраны становятся шероховатыми. - Система внутренних мембран митохондрий получает полное развитие. - Ядро принимает неправильную форму, что увеличивает поверхность его соприкосновения с цитоплазмой. - Размер ядрышка уменьшается. - Мелкие вакуоли сливаются, образуется одна центральная. . - В вакуолях накапливаются гидролитические ферменты, что способствует разложению органических веществ (крахмала, белков). - Возрастает скорость синтеза белка, усиливаются процессы метаболизма. - Возрастает активность ферментов гликолиза и цикла Кребса. - Белока образуется больше, чем РНК.
Рост растяжением включает следующие этапы: 1) разрыхление связей между компонентами клеточной оболочки, увеличение ее пластичности; 2) поступление воды, что увеличивает объем клетки; 3) закрепление увеличения объема путем многосетчатого роста оболочки.
Типы роста клеточной оболочки: 1) интусессцепция - образующиеся микрофибриллы целлюлозы внедряются в промежутки между сетью старых микрофибрилл; 2) многосетчатый рост - сетка вновь образовавшихся микрофибрилл целлюлозы, между которыми образуются новые связи, накладывается на старую. При этом происходит и переориентировка старых молекул: они становятся в более вертикальное положение.
Фаза дифференцировки Дифференциация клеток на ткани (гистогенез) и органы (морфогенез) осуществляется на основе дифференцированной работы генома. В зависимости от концентрации гормональных, питательных веществ, электрических зарядов происходит дерепрессия или репрессия определенных участков генома и, как следствие, биохимическая, а затем анатомоморфологическая дифференциация.
Условия, определяющие дифференциацию клеток Полярность Причины: полярный транспорт ауксинов, градиент биоэлектрических потенциалов, полярные потоки кальция, функционирование элементов цитоскелета. Неравномерное деление клеток Морфогенетические вещества Поверхностные свойства клеток (адгезия за счет специфических белков лектинов)
Влияние внешних факторов на рост Температура минимум для роста и развития 5— 15°С, оптимум 25— 35°С, максимумы 45— 55°С. Вода Свет это источник энергии и регулятор процессов роста и развития.
Действие света фототропизм фотопериод фотоморфогенез фоторецепторы: фитохромы и криптохромы
Рецепция и физиологическая роль красного света Физиологические эффекты, вызываемые красным светом: - деэтиоляции, - прорастание семян некоторых видов растений, - рост клеток растяжением, - закладка листовых примордиев, - развитие листа, - закладка цветочных почек, - цветение.
В основе многих реакций фотоморфогенеза лежат обратимые превращения хромопротеина — фитохрома. Открытие фитохрома и создание фитохромной концепции фотоморфогенеза - американские физиологи X. Бортвик и С. Хендрикс, исследовавшими процессы прорастания семян светочувствительных сортов Lactuca sativa. У растений существует две формы одного и того же пигмента — Пкс и Пдкс, взаимное превращение которых происходит под влиянием КС и ДКС.
1960 г. пигмент назвали фитохромом. растворимый белок, 250 к. Да, состоит из двух субъединиц, субъединицы — из двух компонентов: светопоглощающей хромофорной группы и полипептида. Хромофор - линейная тетрапиррольная структура - фитохромобилин, которая присоединяется к белку тиоэфирной связью. Хромопротеин имеет две формы: 650 -680 нм Фк (666 нм) Фдк (730 нм) 710 -740 нм Фх может самопроизвольно распадаться. Фитохромобилин синтезируется в пластидах, транспортируется в цитоплазму, где связывается с апопротеином.
Синтез фитохрома в растительной клетке
Признак Химическая форма Фх К Окисленная Фх. ДК Восстановленная Физиологическая форма Неактивная, устойчивая Активная, неустойчивая Окраска Голубая Желто-зеленая Максимум поглощения, нм 370 666 400 730 Физиологический Вызывает эффект нарушение покоя, рост стебля, рост гипокотиля, синтез антоцианов Активация генов, ферментов, увеличение проницаемости мембран, регуляция дифференцировки тканей и органов, ростовых реакций, фотопериодических реакций
Рецепция и физиологическая роль синего света Процессы, которые контролируются исключительно синим светом: - движения устьиц, - фототропизм, - ранние этапы синтеза хлорофилла и каротиноидов, - движения листьев за солнцем, - фототаксис хлоропластов, - угнетение роста гипокотилей и стеблей в длину. Фоторецепторы, участвующие в восприятии синего света, называют криптохромами.
обнаружены в организме насекомых и млекопитающих, включая человека