Предмет и задачи физиологии растений Физиология растений отпочковывалась от ботаники, ставит своей целью изучение жизненных процессов протекающих в растительном организме. Процессы: фотосинтез, дыхание, водный режим, минеральное питание, рост и развитие, размножение, устойчивость. Изучение или познание физиологических процессов необходимо для улучшения сортов растений и получения биологической продукции. Изучение жизненных процессов осуществляется на разных уровнях организации живого. Уровни: Молекулярный; Клеточный; Тканевый; Организм; Фитоценотический

Космическая роль растений.

1.В процессе фотосинтеза растения из неорганических веществ (СО₂ и Н₂О) образуют органическое вещество (глюкоза) с выделение О₂, образуя тем самым запас органического вещества на планете.

2.Появление О₂ в атмосфере привело к возникновению озонового слоя, задерживающий УФ, поэтому жизнь из воды вышла на сушу.

3.Леса. Регулируют атмосферы и почвы; регулируют климат на планете.

Методы физиологии растений

Физиология растений наука экспериментальная, поэтому основной метод познания – эксперимент, опыт. Лабораторный эксперимент.

1. Микроскопия

1.1Световая микроскопия. Max возможное увеличение в 2000 раз. Приготовление тонкого среза, через который проходит световой луч, поэтому разрешающая способность светового микроскопа 250нм.

1.2 Электронная микроскопия. Через объект пропускают пучок электронов. Увеличение в 1 млн раз. Разрешающая способность 50 – 500 А^о. Принцип работы: приготовление ультратонкого среза; срез прокрашивают ионами тяжелых металлов; электроны, отражаясь, фокусируются магнитами и направляют изображение на экран монитора, где отражается сочетание черно-серых тонов.

Замораживание – скалывание. Приготавливается ультратонкий срез, быстро замораживается жидким азотом и затем скалывается острым лезвием. Ткань при этом растрескивается вдоль слабо соединенных плоскостей, при этом получается объемная неровная поверхность. Затем на эту поверхность под определенным углом напыляются ионы тяжелых металлов.

2.Дифференциальное центрифугирование

Широко используется для исследования биохимических и физиологических механизмов работы клеток. При этом клеточные фракции не теряют своей морфологической и функциональной целостности. Для получения клеточных фракций, ткань растирают и получают гомогенат тканей, центрифугируют при различных скоростях, при этом клеточные фракции либо оседают, либо остаются над осадочной жидкостью; исследователь отбирает осадок или над осадочную жидкость в зависимости от целей.

2. Хроматография

Впервые предложен в 1906 году русским ученым ботаником М.С. Цветом (1872-1919). В основе метода лежит адсорбция – это поверхностное поглощение тонкого слоя молекул газа, растворенного вещества, жидкости или частиц твердого вещества.

Хроматографию подразделяют на:

2.1Бумажная

Для разделения пигментов листа. Этапы: 1.полученную спиртовую выдержку, наносим на полоску фильтровой бумаги, отступая 2см от края. 2.полоска погружается в растворитель, который начинает двигаться по порам бумаги и увлекает за собой пигменты; в зависимости от из молекулярной массы, они начнут двигаться с различной скоростью. 3. На хроматограмме пигменты разделяются в следующем порядке: каратин, сантофил, хлорофил.

2.2Колоночная

Суть метода состоит в том, что в стеклянную колонку засыпают адсорбен (носитель). В качестве носителя используют различные материалы: стекло, активированный уголь, крахмал, мел, сахароза и т.д.

В зависимости от материала и характера процесса разделения исследуемых веществ, хроматографию на колонках делят на:

1. Адсорбционная

Основана на принципе связывания с адсорбентом. Первыми сходят с колонки вещества, которые менее прочно связаны с носителем.

2. Распределительная

Колонка заполняется адсорбентом и растворителем, который связан с носителем настолько прочно, что больше не перемещается. На колонку наносят смесь веществ растворенных в другом растворителе, который с носителем не связывается. Вещества из растворителя №2 начнут переходить в растворитель №1 или не переходить; последним сойдет вещество, которое хорошо растворено в №1.

3. Ионнообменная

В качестве адсорбента используют ионнообменные смолы – высокомолекулярные вещества, несущие «-» или «+» заряд. На колонке будут задерживаться вещества имеющие противоположный заряд, чем у носителя. Метод для очистки воды.

4. Гельфильтрация

Метод основан на разделении веществ по размерам их молекул. Молекулы, размер которых больше самых больших пор носителя не могут проникать частицы геля и поэтому проходят через колонку между частицами геля и смываются первыми. Этим методом выделяются белки,ферменты, гормоны, углеводы, нуклеиновые кислоты и другие высокомолекулярные вещества и смеси. В качестве носителя используют сефадекц, агарозу, крахмал и другие.

5. Афинная

Способ разделения веществ при котором носителю ковалентно присоединяются молекуле образующие прочный комплекс с выделенным веществом. Она может обеспечить полную очистку продукта из сложной многокомпонентной смеси ( экстракт клетки) в одну стадию, в то время как другие методы требуют многоэтапной очистки. Вещество, которое примешивается к носителю, называется лигандом. При очистке белков (ферментом) в качестве лиганда используют субстраты, кофакторы ( вещества активирующие ферменты). Разновидностью этого метода является иммуно – афинная хроматография, основанная на взаимодействии «антитело – антиген».

2. Тонкослойная

В качестве носителя используют твердую подложку (стекло, фольга) на которую приклеиваются гранулы порошка (стекло, целлюлоза, уголь). Получается более глубокое разделение вещества, чем на бумаге.