Растения, клеточные основы развития

Несмотря на поразительное разнообразие цветковых растений, некоторые особенности их формы и развития остаются удивительно постоянными. Наличие клеточной стенки заставляет растение выбирать иные, чем у животных, стратегии размножения, роста и развития В данном разделе будут рассмотрены некоторые общие закономерности и обсуждены их клеточные основы. Особенности размножения растений суммированы на схеме 20-2. Вначале мы рассмотрим оплодотворенную зиготу и некоторые процессы в ее раннем развитии. Растения, подобно животным, при дифференцировке клеток широко используют пространственную регуляцию. Однако вместо миграции и перегруппировки клеток, играющих такую важную роль в развитии эмбрионов животных (см. гл. 16), у растений в морфогенезе решающим остается координированное деление клеток и их жестко регулируемый рост. Эти процессы находятся под контролем внешних факторов, таких как свет, гравитация, наличие питательных веществ, и внутренних, таких как фитогормоны. Благодаря открытию факторов роста появилась возможность выращивать клетки и ткани растений в культуре и использовать эти культуры для разнообразных генетических манипуляций [c.426]

Клеточные основы развития растений [c.426]

В настоящее время перед биологической наукой поставлена задача — обеспечить преимущественное развитие научных исследований по следующим основным направлениям разработка методов генетической и клеточной инженерии, создание на их основе новых процессов для биотехнологических производств с целью получения принципиально новых пород животных, форм растений с ценными признаками разработка новых методов и средств диагностики, лечения и профилактики наследственных заболеваний разработка научных основ инженерной энзимологии разработка и внедрение новых биокатализаторов (в том числе иммобилизованных) и оптимизация с их помощью биотехнологических процессов получения химических и пищевых продуктов исследования структуры и функции биомолекул клетки изучение молекулярных и клеточных основ иммунологии, а также генетики микроорганизмов и вирусов, вызывающих заболевания человека и животных, создание методов и средств диагностики, лечения и профилактики этих заболеваний исследования молекулярно-биологиче-ских механизмов канцерогенеза, природы онкогенов и онкобелков, их роли в малигнизации клеток и создание на этой основе методов диагностики и лечения опухолевых заболеваний человека исследования проблем биоэнергетики, питания, психики и молекулярных основ памяти и деятельности мозга. Таким образом, можно наметить следующие главные направления развития исследований в области биологической химии на ближайшую и отдаленную перспективу, так называемые горизонты биохимии [c.18]

Прослеживая этапы развития физиологии растений, можно видеть, что физиологические функции, которые столетие назад только описывались, в настоящее время детально изучены на биохимическом и молекулярном уровнях роль органоидов, энергетика, ассимиляция СО2, многие участки обмена веществ, механизмы регуляции и наследственности. Близки к разрешению такие процессы, как фотохимические реакции фотосинтеза, механизмы транспорта веществ. В то же время в современной физиологии наряду с молекулярно-биохимическим подходом все более возрастает интерес к растительному организму как целостной системе со всеми ее внутренними и внешними взаимосвязями. Поэтому в предлагаемый читателю учебник включена - глава Систе.мы регуляции и интеграции у растений , которая предшествует обсуждению механизмов, лежащих в основе различных сторон функциональной активности растений. Наряду с традиционными разделами (фотосинтез, дыхание, водный режим, минеральное питание и др.) в учебник введена глава по гетеротрофному способу питания растений, так как незеленые ткани и органы, а при отсутствии света клетки всех частей растения питаются гетеротрофно. В отдельные главы выделены описания таких физиологических функций, как секреция, дальний транспорт веществ, половое и вегетативное размножение, движение. Рост и развитие растений рассматриваются на клеточном уровне (гл. 10) и на уровне целого организма (гл. 11 и 12). В этих процессах ведущую роль играет взаимодействие клеток между собой. [c.8]

Эта схема была подробно рассмотрена в ряде работ. Например, в работе [58] было высказано предположение о возможности протекания этих процессов как в протоплазме, так и в клеточных стенках растений. Последняя точка зрения была признана рядом исследователей, которые указанными выше переходами объясняли наблюдаемые изменения в составе клеточных стенок в процессе их развития. Так, на основе приведенных выше схем объяснялось относительное увеличение содержания в клеточных стенках растений пентозанов, высказывалось предположение о существований в макромолекулах целлюлозы дефектных звеньев, состоявших из остатков глюкуроновой кислоты и пентоз. Эта точка зрения в настоящее время считается неправильной, и объясняется этот вывод различным строением макромолекул полисахаридов, входящих в состав гемицеллюлоз. Эти различия в основном сводятся к следующему [c.331]

Изучение действия ферментов в живой клетке нашло особенно широкое развитие в организованном А. Н. Бахом в 1935 г. Институте биохимии Академии Наук СССР. Здесь на этой основе создалось совершенно особое направление в энзимологии. Дело в том, что ранее действие ферментов изучалось лишь на изолированных препаратах или в тех автолитических смесях, которые получаются после разрушения живых клеток. Естественно, что при этом активность ферментов, свойственная тому или другому органу или ткани, существенно, иной раз коренным образом изменялась. В зависимости от адсорбционной способности клеточных структур соотношение между ферментативным синтезом и распадом веществ может существенно смещаться как в ту, так и в другую сторону. Работами большого коллектива научных сотрудников Института биохимии было показано, что именно это соотношение между синтезом и распадом веществ, эта направленность ферментативного действия определяет собой такие свойства растений, как их урожайность, сахаристость, скороспелость, устойчивость по отношению к морозу и к засухе. [c.667]

Клеточная теория сыграла решающую роль в утверждении идеи единства жизни, идеи общности происхождения мира животных и растений и тем самым упрочила позиции и обеспечила возможность дальнейшего развития материалистического мировоззрения в биологии. Клеточная теория послужила теоретической основой для создания эволюционного учения Ч. Дарвина. [c.19]

Уже неоднократно отмечалось, что происходящие в онтогенезе растения процессы морфогенеза должны иметь в своей основе глубокие сдвиги в характере отдельных физиологических функций и клеточного метаболизма в целом. Исчерпывающее познание природы изменений в обмене веществ, которыми обусловлены закономерности индивидуального развития растений, процессы новообразования анатомических и морфологических структур является пока задачей будущего, [c.604]

До сих пор обсуждение развития высших растений велось главным образом на уровне описания тканей и органов. Какие же изменения, происходящие на клеточном уровне, лежат в основе всех этих процессов Поскольку клетки растений лишены подвижности из-за наличия клеточных стенок, морфогенез растений должен зависеть от регулируемого деления клеток, сопряженного с ростом клеток в строго определенном направлении. Папример, большинство клеток, образуемых апикальной меристемой корня, проходит три основные фазы развития деление, рост (растяжение) и дифференцировку. Эти фи стадии, во времени и в пространстве накладывающиеся друг на друга, определяют характерное строение кончика корня. Хотя дифференцировка клетки часто начинается, когда она еще увеличивается в размерах, в кончике корня относительно несложно отличить зону деления клеток, зону их растяжения (в результате чего происходит рост корня в длину) и зону дифференцировки (рис. 20-61). После завершения дифференцировки некоторые из дифференцированных типов клеток остаются живыми (например, клетки флоэмы), а другие погибают (например, клетки ксилемы) [c.430]

Элементарная живая система, способная к самостоятельному существованию, развитию и воспроизведению - это живая клетка - основа строения всех животных и растений. Важнейшими условиями существования клетки (и клеточных орга-нелл) являются, с одной стороны, автономность по отношению к окружающей среде (вещество клетки не должно смешиваться с веществом окружения, должна соблюдаться автономность химических реакций в клетке и ее отдельных частях) с другой стороны, связь с окружающей средой (непрерывный, регулируемый обмен веществом и энергией между клеткой и окружающей средой). Живая клетка - открытая система. [c.8]

В учебнике рассмотрены процессы жизнедеятельности и функции растения иа клеточном, субклеточном, молекулярном уровнях и на уровне целостного организма. Большое внимание уделено фотосинтезу, дыханию, минеральному питанию, водообмену,- росту и развитию растений. Изложено учение о регуляторных системах растительного организма. Даны теоретические положения физиологии растений как научной основы растениеводства и земледелия, системные подходы при разработке интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. В третьем издании (второе вышло в 1982 г.) отражены новейшие достижения науки. [c.2]

Координированные процессы клеточного деления, роста и дифференцировки, лежащие в основе развития растительного организма, контролируются как внешними, так и внутренними факторами. К внешним факторам относятся, например, гравитация, температура, продолжительность и интенсивность освещения. Механизмы воздействия этих факторов на процессы развития очень сложны, и мы не будем их здесь касаться. Внутренние факторы, участвующие в регуляции роста и развития растений,-это так называемые фатогормоны. [c.202]

Характерная особенность производных аденина — их способность влиять на рост растений. Значение аденина обусловлено тем, что он является одним из компонентов нуклеиновых кислот и многих коферментов. Аденнн обладает более выраженными свойствами основания, чем пиримидин, но в то же время адениновое основание слабее имидазола. Поскольку и кислотный характер у аденина выражен сильнее, чем у имидазола, в химических реакциях он может участвовать и как основание, и как кислота. Его биологическая активность возрастает, если к аминогруппе в положении 6 присоединяется слабая кислота. Наиболее известное производное аденина этой группы — кинетин (6-фурфуриламинопурин). По физиологической активности кинетин относится к соединениям, регулирующим рост и развитие растений. Он стимулирует синтез белков, нуклеиновых кислот и соответственно процесс клеточного деления, кроме того, замедляет старение растений. В основе механизма биологической активности кинетина лежит способность усиливать синтез т ранспортной РНК- [c.72]

Удлинение нити за счет деления клеток — процесс очень медленный. Появление у растительных клеток способности быстро удлиняться путем образования большой центральной вакуоли и растяжения клеточной стенки явилось приобретением, которое можно назвать ароморфозом. Действительно, для индивидуальной клетки ее удлинение и постенное расположение цитоплазмы оказались оптимальными для поглощения света хлоропластами. Нитчатая водоросль, удлиняющаяся за счет растяжения клеток, получила возможность гораздо быстрее двигаться к свету, поскольку длина клетки за сравнительно короткое время увеличивается в десятки и сотни раз. Такая форма движения по необходимости должна быть необратимой и поэтому одновременно является элементом морфогенеза. Удлинение клеток за счет роста рястяжением оказалось настолько удачной формой движения, что наряду с фотосинтезом стало основой развития растительного мира. Легко убедиться, что рост растяжением характерен только для растительных организмов ни у бактерий, ни у животных такого способа роста клеток не существует, так как рост растяжением возник у растений как способ движения многоклеточных автотрофных организмов (В. В. Полевой, Т. С. Саламатова, 1985). [c.411]

Целлюлоза, или клетчатка, является вершиной развития полимерной структуры углеводов в растительном мире. Она составляет основу клеточных стенок всех растений, создавая устойчивую структуру их стволов, ветвей, корней и листьев. Древесина наполовину состоит из клетчатки, т. е. из фибрилцеллюлозы, пустоты между которыми заполнены лигнином. Лигнин — аморфное желто-коричневое вещество с молекулярной массой от сотен до 10 . Лиственные породы содержат меньше лигнина (20—25%), чем хвойные (35%). Лигнин состоит из фенолоспиртов, например, З-метокси-4-окси-коричного и других, которые соединены С-С- и С-О-С-связями друг с другом. [c.649]

Немецкий зоолог Теодор Шванн (1810—1882) в 1839 г. опубликовал труд, под названием Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений . В этой классической работе были заложены основы клеточной теории. Шванн нашел верный принцип сопоставления клеток растительных и животных организмов. Он установил, что клетки животных значительно отличаются от клеток растений и в то же время существенно отличаются друг от друга. Ядра во всех клетках, по мнению Шванна, обладают большим сходством, поэтому если в каком-либо, видимом под микроскопом, образовании присутствует ядро, это образование можно считать клеткой. Основываясь на таком критерии, Шванн выдвинул основные положения клеточной теории 1) клетка является главной структурной единицей всех организмов (растительных и животных) 2) процесс образования клеток обусловливает рост, развитие и дифференцировку растительных и животных тканей. [c.18]

Еще в те времена, когда человек начал сеять культурные растения и разводить домащних животных, было очевидно, что каждое зерныщко или оплодотворенная яйцеклетка должны содержать скрытый план или схему развития организма. Уже в наще время возникла генетика -наука, в основу которой легли представления о генах - невидимых, содержащих информацию элементах, равномерно распределяемых между двумя дочерними клетками при каждом клеточном делении. Чтобы передать дочерним клеткам полный набор генов, перед делением клетка должна сделать копию этих генов. Гены спермия и яйцеклетки передают наследственную информацию от поколения к поколению. [c.123]

Большая роль в развитии методов работы с культурами клеток и, в частности, по конструированию новых клеточных систем принадлежит советским ученым. Работы по соматической гибридизации изолированных протопластов с получением новых сортов растений ведутся в Институте физиологии растений им. К. А. Тимирязева АН СССР, Институте ботаники им. Н. Г. Холодного АН УССР, Институтах картофельного хозяйства РСФСР и УССР, за что в 1984 г. авторский коллектив во главе с чл.-кор. АН СССР Р. Г. Бутенко был удостоен Государственной премии СССР. Работы по введению бактерий в культуры растительных клеток начинались в разных лабораториях страны и в настоящее время систематически ведутся в МГУ им. М. В. Ломоносова. На основе гибридомной техники в ряде научно-исследовательских институ- [c.7]