Шпаргалка по "Биологии"

Гликогалофиты (соленепроницаемые).

Они характеризуются  тем, что цитоплазма клеток корня малопроницаема для солей, поэтому они не поступают в растение. Высокая осмотическая концентрация в клетках растений этой группы создается за счет большой интенсивности фотосинтеза и накопления растворимых углеводов. К этой группе относятся такие растения как полынь и лебеда. Все приспособительные особенности галофитов заложены в их наследственной основе. Из культурных растений солеустойчивыми растениями являются хлопчатник, сахарная свекла, ячмень, люцерна. Солеустойчивость растений можно повысить, применив прием закаливания (П.А. Генкель). Для этого набухшие семена различных растений выдерживают в течение часа в 3%-ном растворе хлористого натрия, после чего промывают водой и высевают. Растения, выросшие из таких семян, характеризуются более низкой интенсивностью обмена, но являются более устойчивыми к засолению. Из агротехнических методов важнейшим является мелиорация засоленных почв. Перспективным считается использование фитомелиорантов. Показано, что некоторые виды растений способны поглощать NaCI из засоленных почв и тем самым эффективно улучшать их режим. Так, возделывание амаранта в течение 2—3 лет на засоленных в результате поливного земледелия почв приводит к их рекультивации, и они становятся пригодными для возделывания пшеницы.

 

59.Радиоустойчивость

Различают прямое и косвенное действие радиации на живые организмы. Прямое действие энергии  излучения на молекулу переводит  ее в возбужденное или ионизированное состояние. Особенно опасны повреждения  структуры ДНК: разрывы связей сахар-фосфат, дезаминирование азотистых оснований, образование димеров пиримидиновых  оснований. Косвенное действие радиации состоит в повреждениях молекул, мембран, органоидов клеток, вызываемых продуктами радиолиза воды. Заряженная частица излучения, взаимодействуя с молекулой воды, вызывает ее ионизацию. Ионы воды за время жизни 10^-15 – 10^-10 сек способны образовать химически активные свободные радикалы и пероксиды. Эти сильные окислители за время жизни 10^-6 – 10^-5 сек могут повредить нуклеиновые кислоты, белки-ферменты, липиды мембран. Первоначальные повреждения усиливаются при накоплении ошибок в процессах репликации ДНК, синтеза РНК и белков.

Устойчивость растений к действию радиации определяется следующими факторами:

1. Постоянное присутствие  ферментных систем репарации  ДНК. Они отыскивают поврежденный  участок, разрушают его и восстанавливают  целостность молекулы ДНК.

2. Наличие в клетках  веществ – радиопротекторов (сульфгидрильные  соединения, аскорбиновая кислота,  каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза). Они ликвидируют свободные радикалы  и пероксиды, возникающие при  облучении.

3. Восстановление  на уровне организма обеспечивается  у растений: а) неоднородностью  популяции делящихся клеток меристем, которые содержат клетки на  разных фазах митотического цикла  с неодинаковой радиоустойчивостью, б) присутствием в апикальных  меристемах покоящихся клеток, которые  приступают к делению при остановке  деления клеток основной меристемы, в) наличием спящих почек, которые после гибели апикальных меристем начинают активно функционировать и восстанавливают повреждение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60.Устойчивость  к патогенам

Болезни растений вызываются паразитическими грибами, бактериями, вирусами, вироидами, микоплазмами, нематодами. Нематоды и растения-паразиты могут быть переносчиками вирусов. Различают следующие группы патогенов:

1. Факультативные (необязательные) паразиты, которые,  являясь сапрофитами, живут на  мертвых остатках растений, но  могут поражать живые ослабленные  растения.

2. Факультативные  сапрофиты ведут в основном  паразитический образ жизни и  реже – сапрофитный.

3. Облигатные (обязательные) паразиты поражают только живые  растения.

По характеру  питания паразитов делят на некротрофов  и биотрофов. Некротрофы (все факультативные паразиты и некоторые факультативные сапрофиты) поселяются на предварительно убитой ими ткани. Клетки растения-хозяина  погибают и перевариваются под действием  токсинов и гидролитических ферментов, выделяемых патогеном. Биотрофы (облигатные паразиты) определенное время сосуществуют с живыми клетками растения-хозяина.

Устойчивость растений к патогенам определяется, как  было установлено Х. Флором в 50-е  годы 20 века взаимодействием комплементарной  пары генов растения-хозяина и  патогена, соответственно, гена устойчивости (R) и гена авирулентности (Аvr). Специфичность  их взаимодействия предполагает, что  продукты экспрессии этих генов участвуют  в распознавании растением патогена с последующим активированием сигнальных процессов для включения защитных реакций.

Продукты экспрессии некоторых R генов установлены. Это белки и все они содержат повтор, богатый лейцином, а также протеинкиназный и нуклеотидсвязывающий домены. Домен белка, содержащий повтор, богатый лейцином, ответственен за связывание белка с белком, то есть отвечает за распознавание патогена. Протеинкиназный и нуклеотидсвязывающий домены участвуют в фосфорилировании белков и регуляции экспрессии защитных генов, соответственно.

Со стороны патогенов  в процессе узнавания участвуют  элиситоры. Это вещества, индуцирующие в устойчивых растениях экспрессию защитных генов. Растительные глюканазы, разрушая полисахариды клеточных стенок грибов и бактерий, превращают их в  низкомолекулярные элиситоры (b-связанные  глюканы и хитозан). Элиситором является и липогликопротеиновый комплекс (активная часть –  ненасыщенные жирные кислоты: арахидоновая и эйкозапентаеновая). Элиситорными свойствами обладает углеводная часть маннан-содержащих гликопротеинов.

При разрушении пектиновых полисахаридов растительных клеточных  стенок полигалактуроназами патогенов  образуются особые вещества (сигналы тревоги), которые мигрируют в здоровые клетки, где индуцируют защитные реакции. Эти вещества получили название констуитивных или эндогенных элиситоров или олигосахаринов. Активной частью является додека-a-1,4-галактуронин, состоящий из 12 галактуронозильных остатков.

Растение распознает элиситоры своими рецепторами, расположенными в клеточной стенке и плазмалемме. Образование комплекса элиситор-рецептор включает защитные механизмы растения. Однако взаимодействию грибных элиситоров с рецепторами препятствуют супрессоры – низкомолекулярные глюканы, выделяемые гифой гриба и конкурирующие  с элиситором за связывание с рецептором. Если супрессор связывается с  рецептором, то защитные реакции не включаются.

Для грибов и бактерий известно, что их элиситоры связываются  с внешним (локализованным снаружи  плазмалеммы) участком белкового рецептора, расположенного в плазмалемме. В  результате этого связывания происходит автофосфорилирование внешнего участка  рецептора и изменение его  конформации. Остаток фосфорной  кислоты передается на внутренний участок  рецептора, что также изменяет его  конформацию. Следствием взаимодействия рецептора с элиситором является активация каскада передачи сигнала для возбуждения экспрессии защитных генов. В настоящее время известно 7 сигнальных систем: циклоаденилатная, MAP-киназная (mitogen-activated protein-kinase), фосфатидокислотная, кальциевая, липоксигеназная, НАДФ·Н-оксидазная (супероксидсинтазная), NO-синтазная.

В пяти первых сигнальных системах посредником между цитоплазматической частью рецептора и первым активируемым ферментом являются G-белки. Эти белки  локализованы на внутренней стороне  плазмалеммы. Их молекулы состоят из трех субъединиц: a, b и g. В состоянии  покоя все субъединицы образуют комплекс, где a-субъединица связана  с гуанозиндифосфатом. В результате конформационных изменений после  связывания с элиситором рецептор присоединяется к G-белку. При этом гуанозиндифосфат отсоединяется от a-субъединицы и  его место занимает гуанозинтрифосфат. После этого a-субъединица отделяется от двух других субъединиц и связывается  с каким-либо эффектором, например, аденилатциклазой. Затем a-субъединица  гидролизует гуанозинтрифосфат  до гуанозиндифосфата, инактивируется, отделяется от эффектора и присоединяется к свободным b- и g-субъединицами. Таким  образом, G-белки, связываясь с эффекторами, включают сигнальные пути.

Устойчивость растений к патогенам основана на разнообразных  механизмах защиты. В целом эти  механизмы подразделяют на: 1) конституционные, то есть присутствующие в тканях растения-хозяина  до заражения, и 2) индуцированные, то есть возникшие в ответ на контакт  с паразитом или его внеклеточными  выделениями.

Конституционные механизмы: а) особенности структуры тканей, обеспечивающие механический барьер для  проникновения патогена, б) способность  к выделению веществ с антибиотической  активностью (например, фитонцидов), в) отсутствие или недостаток веществ, жизненно важных для роста и развития паразита.

Индуцированные  механизмы: а) усиление дыхания, б) накопление веществ, обеспечивающих устойчивость, в) создание дополнительных защитных механических барьеров, г) развитие реакция сверхчувствительности.