Контрольная работа по "Биология"

В ходе плазмолиза форма плазмолизированного протопласта меняется. Вначале протопласт отстает от клеточной стенки лишь в отдельных местах, чаще всего в уголках. Плазмолиз такой формы называют уголковым

Затем протопласт продолжает отставать от клеточных стенок, сохраняя связь с ними в отдельных местах, поверхность протопласта между этими точками имеет вогнутую форму. На этом этапе плазмолиз называют вогнутым

Постепенно протопласт отрывается от клеточных стенок по всей поверхности и принимает округлую форму. Такой плазмолиз носит название выпуклого

Если у протопласта связь с клеточной стенкой в отдельных местах сохраняется, то при дальнейшем уменьшении объема в ходе плазмолиза протопласт приобретает неправильную форму. Протопласт остается связанным с оболочкой многочисленными нитями Гехта. Такой плазмолиз носит название судорожного

При длительном нахождении клеток в растворе нитрата калия (15 мин. и более) цитоплазма набухает в удлиненных клетках, там, где протопласт не касается клеточных стенок, образуются так называемые колпачки цитоплазмы. Такой плазмолиз носит название колпачкового

Плазмолиз растительной клетки:

Если плазмолизированную клетку поместить в гипотонический раствор, концентрация которого меньше концентрации клеточного сока, вода из окружающего раствора будет диффундировать внутрь вакуоли. В результате увеличения объема вакуоли повысится давление клеточного сока на цитоплазму, которая начинает приближаться к стенкам клетки, пока не примет первоначальное положение - произойдет деплазмолиз.

47. Понятие об  относительной транспирации. Интенсивность  и продуктивность транспирации, среднее значения этих показателей.

Относительная транспирация -- отношение воды, транспирируемое листом, к воде, испаряемой со свободной водной поверхности.

Транспирация растения зависит не только от степени открытия устьиц, но и от внешних условий. Внешние условия влияют и на степень открытия устьиц, и на процесс транспирации. Зависимость транспирации от условий среды подчиняется уравнению Дальтона,,где

V -- интенсивность транспирации  количества воды, испарившейся с  единицы поверхности;

К -- коэффициент диффузии;

F -- упругость паров воды, насыщающих данное пространство;

f -- упругость паров воды в окружающем пространстве при температуре испаряющей поверхности;

Р -- атмосферное давление в момент опыта.

Из приведенного уравнения видно, что прежде всего испарение пропорционально разности (F-f), т. е. ненасыщенности атмосферы парами воды, или дефициту влажности. Чем больше дефицит влажности воздуха, тем ниже его водный потенциал, тем быстрее идет испарение. Однако следует учесть, что данное явление смягчается в силу устьичного и внеустьичного регулирования транспирации, чем это следовало ожидать согласно формуле Дальтона.

Интенсивность транспирации - это то количество воды, которое испаряется растением в единицу времени с единицы площади листа. Выражается в граммах воды, испаряемой растением за 1 час на 1г сырой массы или на 1 дм

Обычно скорость транспирации колеблется днем в пределах 15-250 г/м2/час, а ночью может снижаться до 7-20г/м /час. Интенсивность транспирации находится в зависимости от многих внутренних и внешних факторов (от запаса воды в почве, насыщенности атмосферы водяными парами, от скорости ветра, температуры воздуха и др.)

Интенсивность транспирации — это количество воды, испаряемой растением в граммах за единицу времени в часах единицей поверхности в дм². Эта величина колеблется от 0,15 до 1,5.

Транспирационный коэффициент — это количество воды в граммах, испаряемой растением при накоплении им 1 грамма сухого вещества.

Продуктивность транспирации — это величина, обратная транспирационному коэффициенту и равна количеству сухого вещества в граммах, накопленного растением за период, когда оно испаряет 1 кг воды.

Относительная транспирация — это отношение количества воды, испаряемой листом, к количеству воды, испаряемой со свободной водной поверхности той же площади за один и тот же период времени.

Экономность транспирации — это количество испаряемой воды в мг на 1 кг воды, содержащейся в растении.

Подсчитано, что с 1 га посева пшеницы выделяется около 2 тыс. т воды, кукурузы — 3,2 тыс. т, капусты — 8 тыс. т

82. Заслуги А.Н. Баха и В. И. Палладина в изучении химизма дыхания.

 Исследования, начатые  Шейнбайном, продолжил А. Н. Бах, который в 1897 г. разработал перекисную теорию биологического окисления, приложив ее к процессам дыхания. Несколько позже, в том же 1897 г., аналогичные взгляды высказал немецкий исследователь К. Энглер.

 Суть перекисной теории  биологического окисления Баха  заключается в следующем. Молекулярный  кислород имеет двойную связь  и для того чтобы его активировать, необходимо эту двойную связь  расщепить. Легко окисляющееся соединение А взаимодействует с кислородом и, разрывая двойную связь, образует пероксид А02 Таким образом, по мысли Баха, активация кислорода есть образование пероксида. В свою очередь пероксидное соединение, взаимодействуя с соединением В, окисляет его; затем эта реакция повторяется со вторым атомом кислорода и второй молекулой соединения В. Получается полностью восстановленное исходное соединение — акцептор кислорода А и полностью окисленное вещество В.

       Во второй  и третьей реакциях, по Баху, участвует  пероксидаза. Соединение А, которое активирует кислород, Бах назвал «оксигеназой», рассматривая его вначале как фермент. В дальнейшем он пришел к заключению, что это те соединения, которые темнеют на воздухе при поранении тканей, что именно такого рода легко окисляющиеся вещества способны присоединять кислород и образовывать пероксиды.

    Много позднее, в 1955 г., две группы исследователей  — О. Хаяиши с сотр. в Японии и Г. С. Мэзон с сотр. в США, используя современные методы, проанализировали возможность включения кислорода в органические соединения. Применив тяжелый изотоп кислорода, Хаяиши изучил процесс окисления пирокатехина до пирокатеховой кислоты под действием пирокатехазы.

 Кислород в пирокатеховой кислоте оказался меченым. Таким образом, в точном эксперименте было доказано, что молекулярный кислород действительно может включаться в органические соединения.

      В настоящее  время известно, что путь включения  кислорода в органические соединения  в соответствии с перекисной  теорией биологического окисления  Баха и Энглера не имеет отношения к дыханию, однако работы этих исследователей сыграли большую роль в изучении химизма дыхания, заложив основы современного понимания механизмов активации кислорода.

     Какую же  роль играет кислород в процессах  дыхания? В 1921 г. немецкий биохимик  О. Г. Варбург, изучая влияние ингибиторов на дыхание различных объектов, обнаружил, что поглощение кислорода резко ингибируется оксидом углерода и синильной кислотой, взаимодействующими в клетках с железосодержащим веществом порфириновой природы (с цитохромоксидазой). Английский биохимик Д. Кейлин в 1925 г. окончательно доказал присутствие в клетках цитохромоксидазы, ускоряющей поглощение ими кислорода, и открыл другие цитохромы. Затем цитохромы были обнаружены у всех аэробов и было показано, что у этих организмов на завершающем этапе процесса дыхания осуществляется перенос на кислород электронов и протонов, в результате чего образуется Н20 (или Н202).

       Органические  соединения могут окисляться  и другим способом благодаря  отнятию водорода. Еще Бах, сделав  упор на перекисную теорию, выдвинул  и вторую гипотезу, согласно которой  биологическое окисление связано  с отнятием от субстрата электронов  и протонов. Роль же кислорода  состоит в этом случае в регенерации окисленного состояния первичного акцептора водорода. По Баху, последовательность реакций в процессе могла бы выглядеть следующим образом:

Эта вторая гипотеза Баха в  дальнейшем была развита В. И. Палладиным в стройную теорию химизма дыхания. Занимаясь с 1903 по 1916 г. дыхательными пигментами (темнеющими на воздухе веществами тканей), Палладин нашел удачную искусственную модель, которая помогла расшифровать химизм дыхания. Это был известный краситель метиленовый синий. Если в пробирку с раствором метиленового синего поместить несколько прорастающих зародышей пшеницы и выкачать воздух (удалить кислород), то через некоторое время этот краситель полностью обесцветится. Если затем открыть пробирку и встряхнуть содержимое (т. е. дать кислород), то краситель снова синеет. Таким образом, при контакте с кислородом краситель окисляется, приобретая синий цвет, а живая ткань способна восстанавливать краситель, обёсцве чивая его. Причем окисление метиленового синего связано не с присоединением кислорода, а с отнятием водорода. Краситель восстанавливается за счет присоединения электронов и протонов.

 На основании этих и других опытов Палладин в 1912 г. в статье «Значение дыхательных пигментов в окислительных процессах растений и животных» представил общую теорию химизма дыхания, разделив основное уравнение дыхания на анаэробную (1) и аэробную (2) части:

где R — это окрашенный дыхательный пигмент, способный отнимать водород от субстрата, a RH2 — бесцветный дыхательный хромоген. На первом, анаэробном, этапе дыхания глюкоза окисляется за счет отнятия водорода, который с помощью фермента (редуктазы) передается на дыхательный пигмент R (активация водорода!). По Палладину, дыхательный субстрат окисляется с участием воды, от которой тоже отнимается водород. Согласно первому уравнению весь С02 дыхания анаэробного происхождения. На втором, аэробном, этапе дыхательный хромоген (RН2) регенерирует в окисленную форму. Кислород, по Палладину, необходим не для включения в дыхательный субстрат, а для отнятия электронов и протонов от RН2, в результате чего образуется вода. В дальнейшем теория Палладина об анаэробной и аэробной фазах дыхания и о роли воды в дыхательном процессе полностью подтвердилась.

 В том же 1912 г. появилась  работа немецкого биохимика Г. Виланда, который также пришел к заключению о том, что биологическое окисление связано с отнятием водорода. Этот вывод он сделал, исходя из результатов модельных опытов. В качестве субстрата использовался этиловый спирт СН3СН2ОН, а в качестве окислителя — палладий в губчатой форме (так называемая палладиевая чернь). Происходило отнятие электронов и протонов и образовывался альдегид СН3СНО. Чтобы регенерировать восстановленный палладий и сделать реакцию долгоидущей, Виланд вводил хинон:

Эта реакция проводилась  в небиологической системе и  не предусматривала участие кислорода  и воды.

 Экспериментальные доказательства  участия воды в окислении субстрата  дыхания и роли 02 как конечного  акцептора водорода были получены  лишь в 1955 г. в работе Б. Б. Вартапетяна и A. Л.

Курсанова. Опыты ставились  с этиолированными проростками  пшеницы, которым давали 180 в составе 02 или Н20, а через 2 ч анализировали содержание 180 в С02  дыхания

В состав С02 при дыхании тяжелый изотоп кислорода входил из меченой воды, но не из молекулярного кислорода.

 Из всех приведенных  выше данных следует, что окисление  органических веществ в ходе  дыхания связано с отнятием  водорода и что теория Лавуазье  о сходстве дыхания и горения  не соответствует действительности .

97. Оксидазы , их участие в аэробном дыхании.

Оксидазы – аэробные дегидрогеназы. для которых акцептором водорода может быть только кислород воздуха:

 АН2+1/2О2 ↔ А+Н2О.

 Ферменты оксидазы, которые  активируют молекулярный кислород  и делают его способным восстанавливаться  до перекиси водорода, действуют  на конечном этапе дыхания, когда  водород окисляемого вещества  надо выделять из системы:

Эта группа ферментов многочисленна, но основная роль в ней принадлежит оксидазам, содержащим медь (полифенолоксидаза) и железо (цитохромоксидаза с цитохромами, цитохромная система).

 Полифенолоксидазы или фенолоксидазы в присутствии молекулярного кислорода окисляют полифенолы в соответствующие хиноны. Фермент полифенолоксидаза встречается в тканях различных растений. Высокая активность полифенолоксидазы характерна для тканей листьев чая, картофеля, корней сахарной свеклы, клубней картофеля, семян люпина, гороха, тыквы и многих других растений.

 Согласованность процесса  окисления полифенолов с помощью  полифенолоксидазы и восстановления хинонов можно наблюдать только в живой неповрежденной ткани растений. При повреждении ткани координация между окислительной и восстановительной фазами дыхания обычно нарушается, вследствие чего имеет место накопление различных темноокрашенных пигментов; например, при разрезании яблок, клубней картофеля.

 122. Понятие о росте и развитии. Принцип регуляции роста и развития

Рост — это процесс новообразований в организме, часто связанный с необратимым увеличением размеров растения. Мы наблюдаем за процессом роста, смотря на прорастающие семена, раскрывающиеся почки, созревающие плоды. В растении осуществляется рост клеток, тканей, органов. Одновременно происходит формирование растительного организма, его развитие.

 Рост и развитие  — взаимосвязанные проявления  единого процесса жизни, но они  не тождественны.

 Под развитием подразумевают  качественные морфологические и  физиологические изменения, которые  происходят в течение жизни  растительного организма.

 Клетка при своем  росте проходит три фазы: эмбриональную (деления), растяжения и дифференциации.

 Первая фаза (эмбриональная) характеризуется непрерывным делением  клеток. Размеры эмбриональных клеток  сравнительно небольшие. Дочерние  клетки, достигнув величины материнских  клеток, снова делятся. Необходимо, чтобы к ним был приток веществ для образования новых клеток. Обычно делящиеся клетки находятся в верхушках (апексах) стебля и корня, составляя меристематические ткани.

 Ниже конусов нарастания  эмбриональные клетки перестают  делиться и переходят во вторую  фазу роста — фазу растяжения. Главное отличие ее от первой  — образование больших вакуолей  за счет воды, увеличивающих размер  клеток. Последние сильно вытягиваются (наблюдается наибольший рост органа). Увеличение размера клетки сопровождается также некоторым нарастанием количества цитоплазмы и клеточной оболочки.