Контрольняа работа по "Биологии"

Отщепление фосфатных  остатков от молекул АТФ происходит при участии аденозинтрифосфатаз (АТФ-аз) — ферментов класса гидролаз, широко распространенных в клетках  всех организмов и обеспечивающих использование  энергии АТФ для осуществления  различных процессов жизнедеятельности. Группа транспортных АТФ-аз осуществляет активный перенос ионов, аминокислот, нуклеотидов, Сахаров и других веществ через биологические мембраны, создание и поддержание градиентов концентраций ионов (ионных градиентов) по обе стороны биологических мембран. Активный транспорт ионов, обеспечиваемый за счет энергии гидролиза АТФ, лежит в основе биоэнергетики (Биоэнергетика) клетки, процессов клеточного возбуждения, поступления в клетку и выведения веществ из клетки и организма, К важнейшим транспортным АТФ-азам, обеспечивающим перенос ионов при гидролизе АТФ, относятся Н⁺ — АТФ-аза мембран митохондрий, хлоропластов и бактериальных клеток, Са²⁺ — АТФ-аза внутриклеточных мембран мышечных клеток и эритроцитов, а также содержащаяся практически во всех плазматических мембранах Na⁺, К⁺АТФ-аза. В результате осуществляемого этими ферментами транспорта ионов против градиента их концентраций на мембране генерируется разность электрических потенциалов. Нарушение функционирования транспортных АТФ-аз (например, выключение АТФ-аз в условиях гипоксии в отсутствие АТФ) ведет к развитию многих патологических состояний. Известны лекарственные средства (например, сердечные гликозиды), регулирующие активность этих ферментов.

Расщепление АТФ может  сопровождаться не только переносом  фосфорильной группы на молекулу-акцептор, как это происходит в реакциях, катализируемых киназами (Киназы), но и переносом пирофосфатной группы (например, при синтезе пуринов), остатка адениловой кислоты (при активации аминокислот в процессе синтеза белка) или аденозина (биосинтез S-аденозилметионина).

АТФ образуется из аденозиндифосфорной  кислоты (АДФ) в результате окислительного фосфорилирования при переносе электронов в митохондриальной электронпереносящей  цепи (см. Дыхание тканевое, Обмен веществ и энергии) или в результате фосфорилирования на уровне субстрата (см. Гликолиз). Содержание АТФ в клетке непосредственно связано с содержанием других аденозинфосфорных кислот — АДФ и адениловой кислоты (АМФ), образующих систему адениловых нуклеотидов клетки. Суммарная концентрация адениловых нуклеотидов в клетке равна 2—15 мМ, что составляет приблизительно 87% общего фонда свободных нуклеотидов. Существенную роль в поддержании равновесия между аденозинфосфорными кислотами играет обратимая и практически равновесная реакция, катализируемая ферментом аденилаткиназой (аденилаткиназу мышечной ткани называют миокиназой): АТФ + АМФ = 2 АДФ.

Важным макроэргическим  соединением, участвующим в ресинтезе АТФ в мышечной ткани, является содержащийся в скелетных мышцах всех позвоночных животных креатин-фосфат — фосфорилированное производное креатина, или β-метилгуанидинуксусной кислоты (см.Креатинин). Обратимое ферментативное взаимодействие креатина с АТФ: креатин + АТФ = креатинфосфат + АДФ, катализируемое креатинкиназой (креатинфосфокиназой), играет существенную роль в аккумуляции энергии, необходимой для мышечного сокращения.

Наряду с АТФ  к макроэргическим соединениям  относятся и другие нуклеозидтрифосфорные  кислоты: гуанозинтрифосфат (ГТФ), уридинтрифосфат (УТФ), инозинтрифосфат (ИТФ) и тимидинтрифосфат (ТТФ), играющие роль поставщиков энергии в различных биосинтетических процессах и взаимопревращениях углеводов, липидов, а также соответствующие нуклеозиддифосфорные кислоты, пирофосфорная и полифосфорная кислоты (см. Фосфор), фосфоенолпировиноградная и 1,3-дифосфоглицериновая кислоты, ацетил- и сукцинилкофермент А, аминоацильные производные адениловой и рибонуклеиновых кислот и др.

Библиогр.: Брода Э. Эволюция биоэнергетических процессов, пер. с англ., М., 1978: Певзнер Л. Основы биоэнергетики, пер. с англ., М., 1977; Рэкер Э. Биоэнергетические механизмы, пер. с англ., М., 1979; Скулачев В.П. Трансформация энергии в биомембранах, М., 1972. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Способы повышения холодоустойчивости растений.

Холодостойкость         

растений, способность  растений длительное время переносить низкие положительные температуры (от 1 до 10 °С). Х. следует отличать от морозоустойчивости (См.Морозоустойчивость) растений, под которой обычно понимают устойчивость растений к действию отрицательных температур. Х. свойственна растениям умеренной полосы. Тропические и незимующие субтропические растения при температуре немного выше 0 °С повреждаются и постепенно отмирают, иногда даже при охлаждении в течение лишь нескольких мин (см. Теплолюбивые растения). К холодостойким относятся, например, ячмень, овёс, вика, лён. Степень Х. неодинакова у разных растений. Различна также степень Х. разных органов одного и того же растения, например у кукурузы и гречихи наименьшей Х. обладает стебель, у арахиса — корни. Повреждение листьев растений сопровождается потерей Тургора и изменением окраски вследствие разрушения хлорофилла. Однако эти внешние признаки повреждений проявляются не сразу. Значительно раньше происходят «невидимые» изменения, обнаруживающиеся лишь после перемещения охладившихся растений в благоприятные для них температурные условия: здоровые на вид растения через некоторое время начинают отмирать. Основная причина гибели теплолюбивых растений от действия низкой положительной температуры, вероятно, нарушение обмена веществ: процессы распада начинают преобладать над процессами синтеза, возможно накапливаются ядовитые соединения, происходит нарушение структуры протоплазмы. По-видимому, разные «теплолюбы» погибают от различных, ещё не вполне выясненных причин. Х. растений определяется их способностью сохранять нормальную структуру протоплазмы и соответственно перестраивать свой обмен веществ в период охлаждения и последующего повышения температуры.        

 В значительной  степени Х. растений зависит  от внешних условий, изменяя  которые можно повысить устойчивость растений к охлаждению. Например, повышению Х. способствуют внесение калийных удобрений, выращивание растений при пониженной температуре, повышенной влажности воздуха, при хорошей освещённости. Наиболее перспективным оказалось закаливание растений путём кратковременного воздействия такой предельно низкой температурой, которая ещё не вызывает повреждения. При этом целесообразно применение мер борьбы с патогенной почвенной микрофлорой, которая при низкой температуре поражает корни теплолюбивых растений. Однако закаливание холодом рассады овощных культур хотя и повышает Х., но замедляет последующий рост растений, поэтому целесообразнее закаливание прорастающих семян. Температуру подбирают соответственно степени Х. растения (в пределах от 0 до —5 °С) и воздействуют в течение коротких промежутков времени (по 12 ч), чтобы не повредить прорастающие семена. На остальное время суток семена помещают в благоприятные условия (при 15—20 °С). Такую смену холода и тепла производят на протяжении месяца или несколько дольше. Этот способ позволяет продвигать на север томаты, арбузы, дыни и др. теплолюбивые культуры. Применяют также предпосевную обработку семян растворами некоторых солей. Повышение Х. достигается и путём прививок, применяя которые удаётся получить урожаи арбузов и дынь в Кировской и Московской обл. Растения в фазе проростков прививают на тыкву, у которой помимо корневой системы оставляют и часть листьев. Перспективно выведение более холодостойких сортов; начавшие прорастать семена закаливают холодом. Этот приём проводят в ряде поколений. Так были выведены, например, новые, более холодостойкие сорта томатов. Вместо холодной обработки семян практикуют также подзимний их посев в грунт (например, томатов, гречихи), осуществляемый в ряде поколений. 
 
 
 
 
 

2.Световая стадия развития растений.Понятие о фотопериодузме.

Сложные энергетические процессы фотосинтеза и дыхания  растений  требуют обязательного наличия солнечного света. Лучистую световую энергию способны улавливать только зеленые растения, накапливая органические соединения за счет  фотосинтеза.

Отношение овощных растений к свету. На процессы роста, развития и на ход фотосинтеза влияют интенсивность освещения, плотность облучения (количество света, его яркость), продолжительность светового дня и ночи (фотопериодизм) и качество света (спектральный состав). 
Естественная облученность неодинакова в разных географических частях земного шара, так как зависит от угла падения-солнечных лучей на земную поверхность. Она сильно изменяется от времени года, облачности, загрязнения атмосферы, высоты солнцестояния, продолжительности солнечного сияния. Суммарная естественная облученность (прямая и рассеянная) максимальна в околополуденные часы, а минимальна — при сплошной облачности. В полдень под Москвой естественная облученность составляет 955 Вт/м2. 
Для растений наибольшее значение имеет рассеянная радиация, попадающая на верхнюю и нижнюю стороны листьев. Фотосинтез активно протекает только при облученности до  140 Вт/м2. 
Солнечный спектр состоит из видимых лучей и невидимых ультрафиолетовых и инфракрасных. Видимые лучи — от красных до сине-фиолетовых — с длиной волны 380...780 нм преобладают в рассеянной и отраженной радиации, лучше других проникают через атмосферу. 
Ультрафиолетовые лучи (295...380 нм) различно влияют на жизненные процессы растений. При длине 315...380 нм не происходит вытягивания растений, в них накапливается аскорбиновая кислота, а при длине 280...315 нм повышается холодостойкость и обеспечивается световая закалка. 
Инфракрасные (тепловые) лучи с длиной волны 710... 1400 нм; способствуют нормальному течению физиологических процессов в растениях. Они поступают в составе прямой радиации и обеспечивают тепловой режим атмосферы и приземного слоя. B облачную погоду, а также утром и вечером, осенью и зимой приток инфракрасной радиации снижается. 
Фотосинтетическая активная радиация (ФАР) имеет длину волны от 300 до 800 нм и включает все видимые лучи, а также часть ультрафиолетовых .с длиной 300...380 нм и инфракрасных с длиной 710...800 нм. Эти лучи обеспечивают процесс фотосинтеза, фотопериодизм, рост и развитие растений. 
Деление   овощных   растений   по    их   требованиям   к   интенсивности   освещения.    Все    овощные растения нуждаются в освещении, но их отношение к интенсивности света неодинаково. По этому признаку растения делят на следующие группы. 
1.   Очень светотребовательные— бахчевые культуры   (арбуз, .дыня,  тыква),  овощные  семейства  пасленовые   (томат,  перец, баклажан), все крестоцветные, а также фасоль, кукуруза. Для них оптимальная освещенность составляет 30 клк, минимальная— 4 клк (редька, томат). 
2.   Малотребовательные — салат, огурец, лук, морковь, петрушка, сельдерей, шпинат, укроп,   горох, ревень,   щавель.   Оптимальная    освещенность    равна   20   клк,   минимальная—1,1 (горох) и 2,4 (огурец) клк. 
3.  Нетребовательные — все выгоночные культуры — лук, петрушка, сельдерей, свекла, а также щавель, ревень и спаржа. 
Эти растения благодаря накоплению пластических веществ способны давать продукцию при освещенности ниже оптимальной.  
Значение количества и качества света. Требования овощных растений к интенсивности солнечной радиации в разные периоды и фазы неодинаковы. Совсем не нужен свет для набухания и прорастания семян. При появлении всходов он необходим даже малотребовательным растениям. Недостаток видимых лучей и слабая общая освещенность в этот период приводят к вытягиванию и даже гибели всходов. 
В начальные фазы, когда идет интенсивный рост листьев и стеблей, все овощные растения предъявляют    самые   высокие требования к интенсивности солнечной радиации и максимально используют ФАР.  После ослабления ростовых процессов  при максимальной  площади листьев несколько снижается  потребность в освещении в связи с накоплением запаса пластических веществ   (капуста, корнеплоды). 
В репродуктивном периоде — при цветении, образовании семян и плодов — растения предъявляют повышенные требования к интенсивности солнечной радиации. 
Световые   условия,   ускоряющие     цветение   и плодоношение   овощных   растений.   Продолжительность освещения, длина дня и ночи оказывают влияние на процессы роста и развития овощных растений. Реакция растений на длину дня связана главным образом с районом их происхождения. Все овощные растения, родиной которых являются умеренная и субтропическая зоны,  
быстрее переходят к репродуктивному периоду в средней и северной зонах, где летом день продолжается 15...17 ч. На юге при коротком дне (10...11 ч) у них задерживается наступление цветения. 
Так, редис образует корнеплод до 300 г, укроп сильно ветвится, имеет короткие междоузлия и очень много листьев. Овощные растения, происходящие из тропических стран, в северных районах при длинном дне переходят к репродуктивному периоду позже и дают урожаи ниже, чем на юге. 
Продолжительность дня влияет на качественные изменения точек роста только при прохождении фаз вегетативного роста, в дальнейшем после начала плодоношения она уже не имеет значения. 
Продолжительность   светового    дня    и     ночи (фотопериодизм).  
По требованиям к длине дня различают три группы растений.  
1.  Растения короткого дня — перец, баклажан, арбуз  (некоторые сорта), дыня, крупноплодная и мускатная тыква, огурец, фасоль, кукуруза, происходящие из тропических зон. Для образования генеративных органов этим растениям необходим  10...12-часовой день. 
2.  Растения длинного   дня — все крестоцветные,   зонтичные, маревые, лилейные,  сложноцветные, гречишные,   из семейства бобовые — горох и бобы, родиной которых являются умеренные широты субтропической зоны. Переход к плодоношению происходит при длине дня 14... 16 ч. 
3.  Фотопериодически нейтральные, не реагирующие на длину светового дня,— большая часть сортов томата, некоторые сорта гороха, твердокорая тыква   (зимняя и летняя), некоторые сорта арбуза, спаржа. 
Растения, не завершившие температурную стадию, в дальнейшем не реагируют на соответствующую им длину светового дня переходом к плодоношению    и  продолжают вегетативный рост. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.Фитогормоны и  их физиологическая роль.

ФИТОГОРМО́НЫ (ростовые вещества), химические вещества, вырабатываемые в растениях и регулирующие их рост и развитие. Образуются главным образом в активно растущих тканях на верхушках корней и стеблей. К фитогормонам обычно относят ауксины, гиббереллины и цитокинины, а иногда и ингибиторы роста, напр. абсцизовую кислоту. В отличие о гормонов животных, менее специфичны и часто оказывают свое действие в том же участке растения, где образуются. Многие синтетические вещества обладают таким же действием, как природные фитогормон 

ФИТОГОРМО́НЫ (гормоны  растений), органические вещества небольшого молекулярного веса, образуемые в малых количествах в одних частях многоклеточных растений и действующие на другие их части как регуляторы и координаторы роста и развития. Гормоны появляются у сложных многоклеточных организмов, в том числе растений, в качестве специализированных регуляторных молекул для осуществления важнейших физиологических программ, требующих координированной работы различных клеток, тканей и органов, нередко значительно удаленных друг от друга. Фитогормоны осуществляют биохимическую регуляцию — наиболее важную систему регуляции онтогенеза у многоклеточных растений. По сравнению с гормонами животных специфичность фитогормонов выражена слабее, а действующие концентрации, как правило, выше. В отличие от животных, у растений нет специализированных органов (желез), вырабатывающих гормоны. 

Известно 5 основных групп  фитогормонов, широко распространенных не только среди высших, но и низших многоклеточных растений. Это ауксины, цитокинины, гиббереллины, абсцизины  и этилен. Каждая группа фитогормонов производит свое характерное действие, сходное у растений разных видов. Помимо пяти «классических» фитогормонов, для растений известны другие эндогенные вещества, в ряде случаев действующие подобно фитогормонам. Это брассиностероиды, (липо)олигосахарины, жасмоновая кислота, салициловая кислота, пептиды, полиамины, фузикокциноподобные соединения, а также фенольные ингибиторы роста. Вместе с фитогормонами их обозначают общим термином «природные регуляторы роста растений».

Физиологическое действие фитогормонов 

Фитогормоны контролируют все этапы онтогенеза растений. Деление  и растяжение клеток, лежащие в  основе всех процессов роста и  морфогенеза, находятся у растений под контролем ауксинов и цитокининов, поэтому полное отсутствие этих фитогормонов для растений летально. Общая форма (архитектура) растения определяется ауксинами и цитокининами, а также гиббереллинами. Ауксины верхушки побега подавляют рост боковых почек (апикальное доминирование), тогда как цитокинины это доминирование преодолевают, вызывая ветвление. Гиббереллины усиливают рост растения, активируя апикальные и интеркалярные (вставочные) меристемы. Ауксины способствуют образованию корней и определяют адаптивные изгибы растения в соответствии с направлением света или вектора силы тяжести (фото- и геотропизм). Формирование аппарата фотосинтеза и транспирация растений регулируются гормонами-антагонистами — цитокининами и абсцизовой кислотой: цитокинины вызывают дифференцировку хлоропластов и открывание устьиц, тогда как абсцизовая кислота подавляет оба эти процесса. Для многих растений те или иные фитогормоны (гиббереллины, цитокинины, этилен) могут быть индукторами или стимуляторами цветения. Последовательное участие фитогормонов необходимо для нормального формирования плодов и семян. Завязывание и рост плодов стимулируются ауксинами, гиббереллинами и цитокининами, выделяемыми семяпочками или семенами. Созревание и опадение плодов, а также листьев вызываются этиленом и абсцизовой кислотой. Стрессовые воздействия на растения вызывают всплеск количества этилена, а водный дефицит — абсцизовой кислоты. Цитокинины, гиббереллины и, в ряде случаев, этилен способствуют прорастанию семян многих растений и повышают их всхожесть. Опухоли растений, вызванные некоторыми патогенными микроорганизмами (Agrobacterium tumefaciens и др.), обусловлены аномально высокими концентрациями ауксинов и цитокининов, продуцируемыми патогенами. 

4.Дыхание  как основной энергетический  процесс в прорастании  семян