1.Место физиологии растений в системе науки. История развития физиологии растений как науки

Физиология растений – это наука о процессах, происходящих в растительном организме: почвенное, воздушное и гетеротрофное питание, синтез, транспорт и распад веществ, рост и развитие, движения растений, взаимодействие с патогенами, реакции на неблагоприятные факторы внешней среды. Физиология растений занимается процессами, происходящими на разных уровнях организации: молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом, органном, организменном и биоценотическом. Однако надо всегда иметь в виду, что в растении все процессы на любом уровне организации взаимосвязаны. Изменение какого-либо процесса сказывается на всей жизнедеятельности организма.

Задачи физиологии растений: 1) Изучение закономерностей жизнедеятельности растений. 2) Разработка теоретических основ получения максимальных урожаев сельскохозяйственных культур. 3) Разработка установок для осуществления процессов фотосинтеза в искусственных условиях.Направления исследований физиологии растений: Фотосинтез, Дыхание растений, Водный режим растений,Минеральное питание растений, Транспорт веществ в растении, Рост и развитие растений, Фитоэнзимология — изучение фитогормонов, Раздражимость растений, Экология растений.

Физиология растений зародилась в XVII—XVIII веках в классических трудах итальянского биолога и врача М. Мальпиги «Анатомия растений» и английского ботаника и врача С. Гейлса «Статика растений». Термин физиология растений впервые был предложен Ж. Сенебье́ в его трактате «Physiologie végétale» в 1800 году. В этом трактате он собрал все известные к тому времени данные по этой дисциплине, а также сформулировал основные задачи физиологии растений, её предмет и используемые методы.

В XIX веке в рамках физиологии растений обособляются её основные разделы: фотосинтез, дыхание, водный режим, минеральное питание, транспорт веществ, рост и развитие, движение, раздражимость, устойчивость растений, эволюционная физиология растений.

В первой половине XX века главным направлением развития физиологии растений становится изучение биохимических механизмов дыхания ифотосинтеза.

Во второй половине XX века намечается тенденция объединения в единое целое биохимии и молекулярной биологии, биофизики и биологического моделирования, цитологии, анатомии и генетики растений. Резко ускоряются исследования механизмов реализации наследственной информации, роли мембран в системах регуляции, механизмов действияфитогормонов. Быстрое развитие физиологии растений открывает новые возможности в биотехнологии, интенсивном сельском хозяйстве. Всельскохозяйственную практику входят химические регуляторы роста растений, гербициды и фунгициды.

2 Физиологическая роль фосфора, серы, металлов в клетке, признаки их недостатка.

Сера поглощ.раст-ми в виде анионов SO42-.В восстан.форме она вх.в сост.белков в виде сульфгидрильной(R-SH,цистеин,трипептид глутатион)и дисульфидной(R-S-S-R,цистин)групп.Трипепт.глут.сод-ся во всех жив.кл,особ.много его с зародышах семян и дрож.клетках,у него важн.роль в окисл-восст.проц.Сера вх.в сост.специф.эфирных масел лука,чеснока,нек.гликозидов,изоцианидов и под.им в-в,хар-ных для Капустных.Гркппа SH вх.в слож.молек.коэнзима А.Сера уч-ет в ОВР в кл,ацетилкоэнзим А-в ключ.р-ях биосинтеза липидов,конденс.небольш.мономерных молек.в длин.полимерн.цепи.При недост.S страдает раст.в целом,особ.мол.Л,они стан.светло-зел,жилки светлее окруж.клеток

Фосфор восприн.корнями в виде высш.окисла РО43-,а тж в виде ионов НРО42-,Н2РО4-,т.е.солей фосф к-ты.В раст.он вх.в сост.нукл.к-т,нуклеотидов,нек.вит,ферментов,фитина и др.биол.важн.макромолек.и уч-т в превр.в-в и энергии.Соед.Р в раст:нукт-ды АМФ,АДФ,АТФ,кот.игр.больш.роль в фотосинт,дых-ии;никотинамидадениндинуклеотид(НАД),никотинамидадениндинуклеотидфосфат(НАДФ),нукл.к-ты и нуклеопротеиды,связ.с РНК полифосфаты,фосф.эфиры.Р в раст.м.нах-ся в форме фосфатидов(типа жиры,но сод.Р и N)-лецитин,кефалин,м.нах-ся в ионной форме.Фосф.к-та явл.буфером при регул.обмена углев.Р сод-ся в цит,орг-дах Кл,вх.в сост.хромосом,вирусов,нек витаминов,ферментов и уч-т в обр-ии белк.в-в.Р игр.важн.роль в обмене жиров,углев,белков,в процдых,фотосинт.Больш.знач.для раст.Р игр.во время вегетации,т.к.ускор.рост,спос.лучш.усвоению.пит в-в,поглощ.влаги.При недост.Р Л.темно-зел,ниж.Л.ин.желт,но часто пурпурные и рано опад.

3. Методы изучения физиологии растений.

1Вегетационный и полевой,водная культару. 2Исторический. 3Дифференциальное центрифугирование. 4Метод культуры изолированных клеток и тканей. 5Физико-химический метод.

4. Локализация ферментов в клетке.

Одним из принципиальных отличий ферментов от катализаторов небиологического происхождения является кооперативный характер их действия. На уровне одиночной молекулы фермента кооперативный принцип реализуется в тонком взаимодействии субстратного, активного и аллостерического центров. Однако гораздо большее значение имеет кооперативное осуществление реакций на уровне ансамблей ферментов. Именно благодаря наличию систем ферментов - в виде мультиэнзимных комплексов или еще более сложных образований - метаболонов, обеспечивающих каталитические превращения всех участников единого метаболического цикла - в клетках с большой скоростью осуществляются многостадийные процессы как распада, так и синтеза органических молекул. Ферментативный катализ в многостадийных реакциях идет без выделения промежуточных продуктов: только возникнув, они тут же подвергаются дальнейшим преобразованиям.

Это возможно лишь потому, что в клеточном содержимом ферменты распределены не хаотически, а строго упорядоченно. С современной точки зрения клетка представляется высокоорганизованной системой, в отдельных частях которой осуществляются строго определенные биохимические процессы. В соответствии с приуроченностью их к определенным субклеточным частицам или отсекам (компартментам) клетки в них локализованы те или иные индивидуальные ферменты, мультиэнзимные комплексы, полифункциональные ферменты или сложнейшие метаболоны.

Разнообразные гидролазы и лиазы сосредоточены преимущественно в лизосомах. Внутри этих сравнительно небольших (несколько нанометров в диаметре) пузырьков, ограниченных мембраной от гиалоплазмы клетки, протекают процессы деструкции различных органических соединений до тех простейших структурных единиц, из которых они построены. Сложные ансамбли окислительно-восстановительных ферментов, такие, например, как цитохромная система, находятся в митохондриях. В этих же субклеточных частицах локализован набор ферментов цикла дикарбоновых и трикарбоновых кислот. Ферменты активирования аминокислот распределены в гиалоплазме, но они же есть и в ядре. В гиалоплазме присутствуют многочисленные метаболоны гликолиза, структурно объединенные с таковыми пентозофосфатного цикла, что обеспечивает взаимопереключение дихотомического и апотомического путей распада углеводов. В то же время ферменты, ускоряющие перенос аминокислотных остатков на растущий конец полипептидной цепи и катализирующие некоторые другие реакции в процессе биосинтеза белка, сосредоточены в рибосомальном аппарате клетки. Нуклеотидилтрансферазы, ускоряющие реакцию переноса нуклеотидных остатков при новообразовании нуклеиновых кислот, локализованы в основном в ядерном аппарате клетки.

Таким образом, системы ферментов, сосредоточенные в тех или иных структурах, участвуют в осуществлении отдельных циклов реакций. Будучи тонко координированы друг с другом, эти отдельные циклы реакций обеспечивают жизнедеятельность клеток, органов, тканей и организма в целом.