39. Общий рост растений и особенности роста клеток. Типы роста растений
Типы роста органов растений
Количество просмотров публикации Типы роста органов растений - 94
На самых ранних этапах онтогенеза у растения растут все части. Позже ростовые процессы локализуются в определенных зонах – меристемах, которые представляют из себяпопуляции небольших клеток с эмбриональными свойствами.
В меристеме выделяют группы клеток, которые делятся, чтобы продуцировать новые клетки, дающие начало тканям и органам. Эти клетки называют инициалями, их можно сравнить со стволовыми клетками животных организмов.
Меристемы различают по местоположению в растении и в соответствии с этим различают типы роста:
1. апикальный – меристемы располагаются на верхушках стеблей и корней;
2. базальный тип роста свойственен для листьев однодольных растений и цветочных стрелок. Рост листьев двудольных растений осуществляется по всей поверхности листа;
3. интеркалярный тип роста характеризуется тем, что зоны роста располагаются над каждым узлом – местом прикрепления листа. Так растут стебли злаков;
4. латеральный тип роста характерен для роста в толщину стеблей и корней двудольных в результате деления меристематических клеток камбия – образовательной ткани, расположенных латерально между ксилемой древесины и флоэмой коры.
Интенсивность роста определяют, измеряя длину, объём, сырую или сухую массу.
Причины быстрого роста связаны не с частотой клеточного деления (она практически одинакова – 1 деление в сутки), а в размерах зоны роста.
Наблюдения за ростом растений, в т.ч. и при постоянных условиях среды, показали, что рост растения и его отдельных органов происходит неравномерно. Еще во второй половине 19 века был установлен закон Сакса: скорость роста увеличивается сначала медленно, затем все быстрее и быстрее, достигает максимального значения, а затем постепенно уменьшается.
Графически закон Сакса должна быть выражен следующей кривой:
На этой S-образной кривой роста выделяют 4 участка:
1 – лаг-фаза (начальный период роста), когда происходят процессы подготовки к активному росту. Продолжительность этого этапа от нескольких часов до нескольких месяцев. Зависит от концентрации ингибиторов и скорости их распада или выведения.
2 – лог-фаза (фаза интенсивного роста), когда зависимость роста от времени выражается прямой линией. В эту фазу происходит активный рост клеток растяжением, формирование тканей, органов, устанавливаются межтканевые и межорганные взаимодействия.
3 – фаза замедления ростовых процессов определяется старением организма или органа, изменением концентрационного соотношения гормонов-активаторов и ингибиторов.
4 – фаза стационарного состояния, когда организм или орган достигает зрелости, ростовые процессы прекращаются, размеры стабилизируются.
Все эти фазы запрограммированы в геноме растения, условия среды вносят коррективы в продолжительность и скорость роста.
referatwork.ru
39. Общий рост растений и особенности роста клеток.
Рост и развитие — неотъемлемые свойства любого живого организма. Растительный организм поглощает воду и питательные вещества, аккумулирует энергию, в нем происходят многочисленные реакции обмена веществ, в результате чего он растет и развивается.
В основе роста многоклеточных организмов лежит увеличение числа и размеров клеток, сопр6овождаемое их дифференциацией,но кл могут иногда делиться и в фазу растяжения. Дифференцировка клеток, т.е появления и накопления внутренних физиологических различий между ними, проходит на протяжении всех трех фаз и является важной особенностью роста клеток.
Эмбриональная фаза. Клетка возникает в результате деления другой эмбриональной клетки. Затем она несколько увеличивается, за счет увеличения веществ цитоплазмы, достигает размеров материнской клетки и снова делится. эмбриональная фаза делится на два периода: период между делениями — интерфаза продолжительностью 15—20 ч и собственно деление клетки — 2—3 ч. Время это колеблется в зависимости от вида растений и условий.
В период между делениями в клетке идут интенсивные процессы обмена веществ — активный синтез, высокая интенсивность дыхания, сопровождаемая образованием АТФ. Именно в этот период в ядре клетки происходит удвоение ДНК. Интерфаза, в свою очередь, делится на три триода:
1) предсинтетический (g1), длительность 3—8 ч;
2) синтетический (S) — 10—11 ч;
3) постсинтетический (g2), — 4—5 ч.
Переход из одного периода в другой регулируется ферментом циклинзависимой протеинкиназой. Большую роль в этом процессе играет белок циклин. При переходе от g1 —> S, g2 —> митоз происходит последовательное фосфорилирование и дефосфорилирование протеинкиназы, а также ее циклическое связывание с циклином и освобождение от него.
В предсинтетический (g1) период ядро соматической клетки имеет определенное количество ДНК, В этот период подготавливаются условия для репликации ДНК, происходит усиленный синтез РНК и соответствующих белков, в том числе белков-ферментов, участвующих в репликации. Сам процесс репликации начинается в синтетический период. Синтез РНК в период S, по-видимому, сокращается. Однако синтез белка продолжает идти, в частности образуются белки-гистоны. В постсинтетический период (перед переходом к митозу) в ядре уже находится четверное (соответствующее тетраплоидному) количество ДНК (материнские и дочерние молекулы), репликация ДНК прекращается, однако идет синтез РНК. Кроме того, происходит процессинг, при котором происходит превращение предшественника РНК (про-мРНК) в матричную РНК (мРНК). Репликация митохондриальной и пластидной ДНК происходит на протяжении всей интерфазы. Если процесс самовоспроизведения ДНК по какой-либо причине приостановлен, деление клетки не происходит. Таким образом, основные синтетические и энергетические процессы в клетке происходят именно в период между делениями.
40. Типы роста органов растения. Дифференциация тканей. Кинетика ростовых процессов.
типы роста оргон раст:Характерной чертой ростовых процессов растительных организмов является их локализация в определенных тканях — меристемах. Меристемы различны по расположению в отдельных органах. Апикальные, или верхушечные, меристемы расположены в окончаниях (верхушках) стебля и корня. Вставочные, или интеркалярные, меристемы характерны для стебля (рост междоузлий у злаков) и для некоторых листьев. Латеральные меристемы обеспечивают рост стебля в толщину (камбий, феллоген).
Дифференц тканей: В зависимости от концентрации гормональных, питательных веществ, электрических зарядов происходит дерепрессия или репрессия определенных участков генома и биохимическая, а затем анатомо-морфологическая дифференциация. Имеется ряд условий, способствующих этому.
1Полярность— это свойственная растениям специфическая дифференциация процессов и структур в пространстве. Явление полярности проявляется как на одной клетке, так и на ряде клеток. Так, меристематическая клетка уже поляризована благодаря своему положению: у нее есть верх и низ. И если деление пройдет перпендикулярно оси полярности, то, несмотря на одинаковое распределение наследственного материала (ДНК), дочерние клетки будут неодинаковыми по физиологическим и структурным особенностям, по факторам наследственности, расположенным в цитоплазме, и по веществам — гормонам, регулирующим активность генома.
2. Следующим фактором является неравномерное деление. При неэквивалентном цитокинезе (даже неполяризованных клеток) цитоплазматические факторы распределяются неравномерно (ядро делится как обычно), что и вызывает дифференциацию дочерних клеток.
3. Существует мнение, что отдельные ткани выделяют особые морфогенетические вещества, причем источником их является, в первую очередь, меристема. Доказательством этого служат исследования Торрея, согласно которым в меристеме корня присутствует стимул, вызывающий дифференциацию проводящей системы. Согласно его данным, одним из таких веществ, вызывающих дифференциацию, является фитогормон ауксин.
4. Необходимо также отметить, что для процесса дифференциации большое значение имеют поверхностные свойства клеток, т. е. непосредственное взаимодействие — «слипание» поверхностей. Адгезия обусловлена присутствием на поверхности клеток специфических белков — лектинов, способных к обратимому связыванию с углеводами. Пектины появляются в результате избирательной экспрессии генов на разных стадиях развития клетки.
Кинетика ростовых процессов: Измерение скорости роста, проведенное немецким физиологом Ю. Саксом (1872), позволило установить определенные закономерности. В начальный период темпы роста, как правило, низкие. Затем рост усиливается и идет с большой скоростью (период большого роста), а затем снова замедляется.
studfiles.net
Характеристика факторов, определяющих закономерности роста и развития растений
Все ранее изученные процессы в совокупности определяют прежде всего осуществление основной функции растительного организма - роста, образования потомства, сохранения вида. Эта функция осуществляется через процессы роста и развития.
Жизненный цикл любого эукариотного организма, т.е. его развитие от оплодотворенной яйцеклетки до полного формирования, старения и гибели в результате естественной смерти, называется онтогенезом.
Рост - это процесс необратимого новообразования структурных элементов, сопровождающийся увеличением массы и размеров организма, т.е. количественное изменение.
Развитие - это качественное изменение компонентов организма, при котором имеющиеся формы или функции превращаются в другие.
На оба процесса оказывают влияние различные факторы:
- внешние абиотические факторы окружающей среды, например солнечный свет,
- внутренние факторы самого организма (гормоны, генетические признаки).
Благодаря генетической тотипотентности организма, определяемой генотипом, происходит строго последовательное образование того или иного типа тканей в соответствии с этапом развития организма. Образование определенных гормонов, ферментов, типов тканей в определенной фазе развития растения определяется обычно первичной активацией соответствующих генов и называется дифференциальной активацией гена (ДАГ).
Вторичная активация генов, а также их репрессия могут происходить и под воздействием некоторых внешних факторов.
Одним из важнейших внутриклеточных регуляторов активации генов и развития того или иного процесса, связанного с ростовыми процессами или переходом растения в следующую фазу развития являются фитогормоны.
Факторы, определяющие закономерности роста и развития растения
Изученные фитогормоны делят на две большие группы:
- стимуляторы роста
- ингибиторы роста.
В свою очередь стимуляторы роста делят на три класса:
- ауксины,
- гиббереллины,
- цитокинины.
К ауксинам относятся вещества индольной природы, типичным представителем является индолил-3-уксусная кислота (ИУК). Образуются они в меристематических клетках и передвигаются как базипетально, так и акропетально. Ауксины ускоряют митотическую активность как апикальных меристем, так и камбия, задерживают опадание листьев и завязей, активируют корнеобразование.
К гиббереллинам относятся вещества сложной природы - производные гибберелловой кислоты. Выделены из аскомицетных грибов (род Gibberella fujikuroi), имеющих ярко выраженную конидиальную стадию (род фузариум). Именно в конидиальной стадии этот гриб вызывает у риса болезнь " дурных побегов", характеризующуюся стремительным ростом побегов, их вытягиванием, истончением, и, как следствие, гибелью. Гиббереллины также транспортируются в растении акропетально и базипетально как по ксилеме, так и по флоэме. Гиббереллины ускоряют фазу растяжения клеток, регулируют процессы цветения и плодоношения, индуцируют новообразование пигментов.
К цитокининам относятся производные пурина, типичным представителем которых является кинетин. Эта группа гормонов не обладает столь ярко выраженным действием, как предыдущие, однако цитокинины воздействуют на многие звенья метаболизма, усиливают синтез ДНК, РНК, белков.
Ингибиторы роста представлены двумя веществами:
- абсцизовая кислота,
- этилен.
Абсцизовая кислота - это гормон стресса, ее количество сильно увеличивается при недостатке воды (закрывание устьиц) и питательных веществ. АБК подавляет биосинтез нуклеиновых кислот и белков.
Этилен - это газообразный фитогормон, который тормозит рост и ускоряет созревание плодов. Этот гормон выделяется созревающими органами растений и воздействует как на другие органы этого же растения, так и на растения, находящиеся рядом. Этилен ускоряет опадение листьев, цветков, плодов за счет освобождения целлюлазы у черешков, что ускоряет образование отделительного слоя. Этилен образуется при распаде этрела, что сильно облегчает его практическое применение в сельском хозяйстве.
Рост растений (закономерности и типы).
Под термином рост у растений подразумевается несколько процессов:
- рост клетки,
- рост ткани,
- рост растительного организма в целом.
Рост клетки характеризуется наличием следующих фаз:
- Эмбриональная фаза (вакуоли нет, остальные органоиды в небольшом количестве).
- Фаза растяжения (появление вакуоли, укрепление клеточной стенки, увеличение размера клетки).
- Фаза дифференциации (появление в клетке специфических для данной ткани органоидов).
Рост ткани в зависимости от ее специфичности может проходить по какому-либо из типов:
- Апикальному (побег, корень).
- Базальному (лист).
- Интеркалярному (стебель у злаков).
Рост растительного организма в целом характеризуется наличием следующих фаз:
- Лаг-фаза или индукционный рост (прорастание семени).
- Лог-фаза или фаза логарифмического роста (формирование вегетативной массы растения).
- Фаза замедленного роста (в период плодоношения, когда образование новых вегетативных частей растения ограниченно).
- Фаза стационарного состояния (совпадает, как правило, со старением и отмиранием растения).
Скорость роста и относительный рост или прирост у растений определяют, измеряя параметры растений в определенном временном режиме.
Для определения прироста пользуются разнообразными методами, в частности:
- с помощью линейки,
- с помощью меток,
- с помощью ауксанографа,
- с помощью масштабного фотографирования.
В среднем скорость роста у растений составляет 0,005 мм/мин., однако есть быстрорастущие растения и органы: тычинки злаков растут со скоростью 2 мм/мин., бамбук - 1 мм/мин.
По результатам современных исследований (В.С. Шевелуха) предложена следующая классификация типов роста:
синусоидальный тип (кривая суточного хода скорости линейного роста имеет вид синусоиды с фазой максимума в дневные и минимума в ранние утренние часы) (характерна для злаков),
импульсный тип роста (кривая усиления скорости ростовых процессов и их торможения происходит скачкообразно под прямым или острым углом в течение десятков минут. Максимальная скорость роста наступает в 20-21 час и сохраняется всю ночь, днем рост заторможен) (характерна для корнеплодов и клубней),
- двухволновой тип (в течение суток скорость роста имеет две волны, дважды достигая максимума и минимума),
- выравненный тип роста (кривая роста имеет плавный характер).
Физиология и кровоснабжение почек, ервной системыФизиология питанияФизиология промежуточного мозгаФизиология развития ребенкаФизиология релакса, растенийФизиология терморегуляции телаФизиология ретикулярной формации, эндокринной системыВзаимоотношения элементов в растворахЦентры сна в мозге человекаЦепь дыхательных ферментовШишковидное телоЭнтеральная нервная системаЯвление зрительной рецепции
biofile.ru
Типы роста органов растений
Количество просмотров публикации Типы роста органов растений - 23
На самых ранних этапах онтогенеза у растения растут все части. Позже ростовые процессы локализуются в определенных зонах – меристемах, которые представляют из себяпопуляции небольших клеток с эмбриональными свойствами.
В меристеме выделяют группы клеток, которые делятся, чтобы продуцировать новые клетки, дающие начало тканям и органам. Эти клетки называют инициалями, их можно сравнить со стволовыми клетками животных организмов.
Меристемы различают по местоположению в растении и в соответствии с этим различают типы роста:
1. апикальный – меристемы располагаются на верхушках стеблей и корней;
2. базальный тип роста свойственен для листьев однодольных растений и цветочных стрелок. Рост листьев двудольных растений осуществляется по всей поверхности листа;
3. интеркалярный тип роста характеризуется тем, что зоны роста располагаются над каждым узлом – местом прикрепления листа. Так растут стебли злаков;
4. латеральный тип роста характерен для роста в толщину стеблей и корней двудольных в результате деления меристематических клеток камбия – образовательной ткани, расположенных латерально между ксилемой древесины и флоэмой коры.
Интенсивность роста определяют, измеряя длину, объём, сырую или сухую массу.
Причины быстрого роста связаны не с частотой клеточного деления (она практически одинакова – 1 деление в сутки), а в размерах зоны роста.
Наблюдения за ростом растений, в т.ч. и при постоянных условиях среды, показали, что рост растения и его отдельных органов происходит неравномерно. Еще во второй половине 19 века был установлен закон Сакса: скорость роста увеличивается сначала медленно, затем все быстрее и быстрее, достигает максимального значения, а затем постепенно уменьшается.
Графически закон Сакса должна быть выражен следующей кривой:
На этой S-образной кривой роста выделяют 4 участка:
1 – лаг-фаза (начальный период роста), когда происходят процессы подготовки к активному росту. Продолжительность этого этапа от нескольких часов до нескольких месяцев. Зависит от концентрации ингибиторов и скорости их распада или выведения.
2 – лог-фаза (фаза интенсивного роста), когда зависимость роста от времени выражается прямой линией. В эту фазу происходит активный рост клеток растяжением, формирование тканей, органов, устанавливаются межтканевые и межорганные взаимодействия.
3 – фаза замедления ростовых процессов определяется старением организма или органа, изменением концентрационного соотношения гормонов-активаторов и ингибиторов.
4 – фаза стационарного состояния, когда организм или орган достигает зрелости, ростовые процессы прекращаются, размеры стабилизируются.
Все эти фазы запрограммированы в геноме растения, условия среды вносят коррективы в продолжительность и скорость роста.
referatwork.ru
| Характерной чертой ростовых процессов растительных организмов является их локализация в определенных тканях — меристемах. Меристемы различны по расположению в отдельных органах. Апикальные, или верхушечные, меристемы расположены в окончаниях (верхушках) стебля и корня. Вставочные, или интеркалярные, меристемы характерны для стебля (рост междоузлий у злаков) и для некоторых листьев. Латеральные меристемы обеспечивают рост стебля в толщину (камбий, феллоген). Клетки меристемы делятся; дочерние клетки достигают размеров материнской и снова делятся. Однако размер и объем меристем остаются постоянными. Это связано с тем, что большинство меристематических клеток через несколько делений (4—5) переходят к росту растяжением. Однако есть инициальные клетки, которые делятся в течение всей жизни органа. Показано также, что апикальные меристемы корня и стебля состоят из двух типов клеток, резко отличающихся по функциям и по способности к делению. Меристематические клетки, расположенные на самом верху стебля или корня, не прекращают делиться в течение всего периода роста. Эту зону меристематических клеток называют покоящимся центром (для корня) или меристемой ожидания (для стебля). Более длительная способность к делению является следствием меньшей частоты делений и большей длительности интерфазы. Одновременно данные клетки характеризуются и большей длительностью митотического цикла. Вместе с тем эти клетки более устойчивы к неблагоприятным воздействиям. Так, в них реже возникают хромосомные аберрации, что очень важно для сохранения жизнеспособности организма (В.Б. Иванов). Клетки меристемы ожидания стебля менее дифференцированы, что облегчает их последующую дифференциацию и имеет значение при переходе к образованию генеративных органов. Уже на первой фазе роста — фазе деления — клетки, находящиеся в нижней части меристемы, начинают дифференцироваться. В них постепенно накапливаются физиологические, а затем и морфологические различия. Эти различия обусловлены местоположением клетки, взаимодействием ее с другими клетками, а также той генетической программой, которая в нее вложена. Вопрос о причинах дифференциации клеток — один из наиболее сложных вопросов физиологии. Все клетки данного организма обладают одинаковым геномом, а следовательно, все клетки должны обладать и одинаковыми потенциальными возможностями (тотипотентностью). Тотипотентность проявляется в способности дифференцированных растительных клеток превращаться в эмбриональные (дедифференцированные) и при определенных условиях давать начало целому организму. В частности, тотипотентность клеток проявляется в широко распространенной способности растительного организма к восстановлению утраченных частей — регенерации. Хорошо известным примером регенерации является образование придаточных корней при черенковании растений. Черенками называется любая часть растения, стебля, корня, листа, которая, будучи отделена; способна дать новую особь. После отделения черенка клетки, прилегающие к поверхности среза, начинают усиленно делиться и образуется наплыв, или каллюс. Вначале каллюс — это недифференцированная ткань, а затем в ней обособляются проводящие элементы и закладываются корневые зачатки, из которых развиваются придаточные корни. Однако наиболее ярко тотипотентность клеток проявляется при культуре изолированных тканей.
|
fizrast.ru
