Экологический портал

Это интересно!
Наш опрос
Как вы связаны экологией ?
Работаю экологом.
Учусь в институте на эколога.
Изучаю экологию в школе.
Участвую в олимпиаде по экологии.
Просто увлекаюсь экологией.
Никак не связан с экологией.

Сейчас на сайте:
Пользователей: 0
Отсутствуют.
Роботов: 1
Yandex
Гостей: 20
Всех: 21
Именниников сегодня нет

Рост клеток растений

 Экологические статьи  18-03-2013, 02:58  BlogDix
Верхушки побегов и корней, в которых локализованы меристемы, имеют постоянную скорость роста в течение длительного времени. Это обусловлено тем, что падает скорость роста стареющих клеток, но возрастает скорость роста более молодых. Однако в этом случае рост отдельной клетки описывается сигмаидальной кривой. Суммируясь, эти кривые дают линейных ход роста всего органа, т. е. лог-фазу большой (S-образной) кривой роста. Рост клеток слагается из следующих последовательных процессов: деления, роста протоплазмы, растяжения и дифференцировки. Два первых процесса происходят в эмбриональной зоне (меристеме), осуществляются раздельно один после другого и могут быть объединены под названием «эмбриональный рост».
Как известно, в меристеме существуют зоны активно делящихся клеток и почти не делящихся (меристема ожидания, покоящийся центр). Опыты с активно делящимися клетками опухолей животных показали, что они очень чувствительны к действию ионизирующего излучения. На этом основан принцип радиотерапии рака. Клетки меристем также чувствительны к облучению и тем сильнее, чем активнее они делятся.
Не все клетки меристем делятся с одинаковой скоростью. Если в меристемы вводить тимидин — предшественник ДНК, то он с неодинаковой интенсивностью включается в обмен разных клеток — в одни активно, в другие, составляющие так называемый покоящийся центр, очень слабо. Клетки последнего делятся, но со скоростью, в десять раз меньшей, чем остальные клетки меристемы. Чем же обусловлены такие различия в скорости деления клеток отдельных зон меристемы? Предполагают следующие возможные причины этого явления: давление слоев окружающих клеток, образование специфических ингибиторов, конкуренция за метаболиты и т. д.
Можно ли ускорить деление клеток покоящегося центра корня? Можно. Это легко сделать, если удалить корневой чехлик, т. е. нарушить систему корреляционных взаимоотношений в апексе (растущей верхушке) корня. Такая операция активирует клеточное деление в данной зоне, что приводит к появлению нового чехлика. Таким образом, регенерационные механизмы, начав активно функционировать, восстанавливают целостность апикальной меристемы. Клетки покоящегося центра имеют не строго детерминированную скорость клеточного деления. Если каким-то образом ускорить клеточное деление в корне, то клетки покоящегося центра будут де-
Верхушки побегов и корней, в которых локализованы меристемы, имеют постоянную скорость роста в течение длительного времени. Это обусловлено тем, что падает скорость роста стареющих клеток, но возрастает скорость роста более молодых. Однако в этом случае рост отдельной клетки описывается сигмаидальной кривой. Суммируясь, эти кривые дают линейных ход роста всего органа, т. е. лог-фазу большой (S-образной) кривой роста. Рост клеток слагается из следующих последовательных процессов: деления, роста протоплазмы, растяжения и дифференцировки. Два первых процесса происходят в эмбриональной зоне (меристеме), осуществляются раздельно один после другого и могут быть объединены под названием «эмбриональный рост».
Как известно, в меристеме существуют зоны активно делящихся клеток и почти не делящихся (меристема ожидания, покоящийся центр). Опыты с активно делящимися клетками опухолей животных показали, что они очень чувствительны к действию ионизирующего излучения. На этом основан принцип радиотерапии рака. Клетки меристем также чувствительны к облучению и тем сильнее, чем активнее они делятся.
Не все клетки меристем делятся с одинаковой скоростью. Если в меристемы вводить тимидин — предшественник ДНК, то он с неодинаковой интенсивностью включается в обмен разных клеток — в одни активно, в другие, составляющие так называемый покоящийся центр, очень слабо. Клетки последнего делятся, но со скоростью, в десять раз меньшей, чем остальные клетки меристемы. Чем же обусловлены такие различия в скорости деления клеток отдельных зон меристемы? Предполагают следующие возможные причины этого явления: давление слоев окружающих клеток, образование специфических ингибиторов, конкуренция за метаболиты и т. д.
Можно ли ускорить деление клеток покоящегося центра корня? Можно. Это легко сделать, если удалить корневой чехлик, т. е. нарушить систему корреляционных взаимоотношений в апексе (растущей верхушке) корня. Такая операция активирует клеточное деление в данной зоне, что приводит к появлению нового чехлика. Таким образом, регенерационные механизмы, начав активно функционировать, восстанавливают целостность апикальной меристемы. Клетки покоящегося центра имеют не строго детерминированную скорость клеточного деления. Если каким-то образом ускорить клеточное деление в корне, то клетки покоящегося центра будут делиться медленнее, и, наоборот, подавление процессов деления в меристеме корня ускорит размножение покоящегося центра.
Разделившись, клетка начинает увеличиваться в объеме. Этот процесс связан с активным синтезом белков и других компонентов цитоплазмы. При этом клетка еще находится в меристеме и окончательный ее размер соответствует материнской клетке. Характерно, что в период такого роста все структуры протоплазмы, субструктуры и вещества (ДНК, РНК, белки) количественно удваиваются, т. е. достигают первоначального их количества в материнской клетке.
После окончания роста клетка в пределах меристемы может приступить к делению и таким образом оставаться эмбриональной или перейти в фазу растяжения, а в дальнейшем постепенно превратиться в клетку постоянной ткани. В том случае, когда клетка остается эмбриональной, рост ее протоплазмы ограничен двумя митозами и называется интерфазой. Прохождение фазы растяжения еще не совсем ясно. Например, почему некоторые клетки делятся, а некоторые, окончив делиться, переходят к растяжению; какие факторы определяют сам процесс растяжения; почему останавливается процесс растяжения?
Можно предположить, что большую роль в этом случае играет характер межклеточных взаимоотношений: контактного, гормональною или даже генетического. Иными словами, растяжение клеток может обусловливаться соседством клеток-индукторов, направляющих характер развития клетки-реципиента поверхностными сигналами (может быть, электрофизиологического характера) или определенной порцией гормона. Не исключено, что сигнал передается благодаря незначительному количеству генного материала, который в цитоплазматической капсуле посылается от клетки-донора к рецептору (фрагмент ДНК, или плазмида).
Рост клетки растяжением происходит очень быстро. За 1 ч она может увеличиться в два раза. Происходит это главным образом благодаря поглощению воды при образовании вакуолей. Одновременно идет новообразование специальных белков. Рассмотрим первичный этап растяжения клетки, еще не связанный с образованием вакуоли.
В эмбриональной клетке, готовой к растяжению, происходят два противоположных процесса — замедление синтеза компонентов цитоплазмы и медленное образование компонентов клеточной оболочки. Первичная оболочка эмбриональной клетки содержит много ге-мицеллюлозы и протопектина, образующих матрикс, и небольшое количество микрофибрилл целлюлозы. На этом подготовка к растяжению не заканчивается. В клетке в несколько раз возрастает интенсивность дыхания, наблюдается активное новообразование фос-фолипидов, увеличивается количество цитоплазматических мембран. Однако видимых в световой микроскоп вакуолей еще нет.
Затем под действием ауксина размягчаются клеточные стенки. Этот процесс связан с активацией деятельности ряда целлюлолитических и пектолитических ферментов, благодаря которым повышается эластичность клеточных стенок. Если в процессе деления клеток колеоптилей интенсивно синтезируются структурные материалы первичных клеточных стенок, то при удлинении клеток наблюдаются расщепление поперечных связей гемицеллюлозного матрик-са и частичный автолиз клеточных оболочек.
Одновременно внутри клетки активно образуются вакуоли, в формировании которых участвуют такие компоненты клетки, как пузырьки — производные аппарата Гольджи, эндоплазматические цистерны и другие элементы цитоплазмы. Повышается активность гидролитических ферментов, вакуоль наполняется сахарами, аминокислотами и другими осмотически активными продуктами. Вода активно поступает в клетку в результате размягчения клеточной оболочки и активирует растяжение клетки в длину, что ведет к формированию большой центральной вакуоли.
Таким образом, в основе первичного процесса растяжения лежит активация осмоса.
После этого начинается второй этап растяжения клеток, подготовленный целой серией биохимических реакций, в которых ведущую роль играет ауксин (индолилуксусная кислота), запускающий процесс выделения водородных ионов из цитоплазмы (водородный насос).
Сложилось однозначное представление о том, что ауксин вызывает секрецию из плазмалеммы ионов. Этот процесс основан на превращении АТФ в АДФ. В результате подкисляются клеточные стенки, в которых активируются ферменты типа кислых гид рол аз, и наблюдается разрыв кислотолабильных связей. В результате разрывов возникает два типа изменений в клеточной оболочке — образование просветов или ячеек и смещение углеводных слоев, т. е. своеобразное растягивание углеводного матрикса. Собрано достаточно данных в пользу каждой из этих гипотез. Вполне вероятно, что не одна, а несколько причин определяют остановку клеточного растяжения.
Растянувшаяся клетка с большой центральной вакуолью переходит к третьему этапу жизнедеятельности — дифференциации. Осуществляется процесс узкой специализации клетки. Окруженная сходно дифференцированными клетками, она достигает как бы конечного этапа своего развития, за которым последует лишь старение (изнашивание), естественно завершающее жизнь организма и его составляющих частей — тканей и клеток. В растении существует целый ряд специализированных клеток:
паренхимные, характеризующиеся большими размерами, тонкими клеточными стенками, содержащие хлоропласта или запасные продукты;
проводящие и поддерживающие — все клетки этой группы вытянуты, часть их сильно лигнифицирована и представлена трахеида-ми, сосудами и волокнами; живое содержимое в таких клетках почти полностью утрачено; сосуды и трахеиды имеют большие полые пространства, через которые проникают вода и растворенные в ней вещества; ситовидные трубки — основные проводящие элементы флоэмы отделены друг от друга ситовидными пластинками и обычно сопровождаются клетками-спутницами;
покровные — обычно находятся на поверхности органов и покрыты водонепроницаемыми веществами (восками, кутином и суберином); к ним относят эпидермис и перидерму;
репродуктивные — образуются в определенный период жизненного цикла растения, из них формируются гаметы, необходимые для полового размножения высших растений.
Данная классификация клеток не претендует на полноту, так как существует и ряд других типов дифференцированных клеток.
В ткани растительного организма специализированная клетка практически лишена возможности вернуться к меристемному, т.е. недифференцированному, состоянию. Ее путь развития предопределен рядом факторов: генетическим, контактным, гормональным. В связи с этим возможности дифференциации клетки по другим каналам ограничены. Так, клетки наружной части корня в конце процесса дифференциации могут принимать только две формы — образовывать или клетки эпидермиса, или корневого волоска.
загрузка...

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.