Действие высоких температур на растения и их жароустойчивость презентация

–77°С до +55°С, т.е. составляет 132°С

Наиболее благоприятными для жизни большинства наземных организмов являются температуры +15 – +30°С

C.1

в горячих источниках при температуре +70°С и выше.

Для каждого вида имеется интервал температур, когда интенсивность физиологических процессов максимальна.

C.2

зависимости от температуры окружающей среды.
Однако в действительности растения являются ограниченными пойкилотермами, поскольку способны частично регулировать температуру своих тканей за счет транспирации.

C.3

температурного оптимума:

термофильные (выше 50°С),
теплолюбивые (25-50°С),
умеренно теплолюбивые (15-25°С)
холодолюбивые (5-15°С).
Устойчивость растений к высоким температурам называют
жароустойчивостью или термотолерантностью

C.4

изменение скорости диффузии изменение скорости химических реакций
косвенное влияние
t° изменение структуры белковых макромолекул изменение активности
ферментов и увеличение проницаемости мембран нарушение гомеостаза
изменение взаимодействия между липидами, комплементарными цепями нуклеиновых кислот и белками, гормонами и рецепторами.

C.5

активации реакции
R – газовая постоянная (8,314 кДж/моль*К)
Т – абсолютная температура (К)
А – коэффициент пропорциональности

C.6

связей – водородных, электростатических, ван-дер-ваальсовых и гидрофобных, при этом освобождается или поглощается энергия.

C.7

СТАБИЛЬНОСТЬ = ГИБКОСТЬ

субстрата, при которой скорость реакции составляет половину от максимальной;
S — концентрация субстрата.

УРАВНЕНИЕ МИХАЭЛИСА-МЕНТЕН

C.8

структуры белка;
За счет изменения свойств среды, в которой функционирует фермент.

C.9

при повышении температуры гидрофобные взаимодействия стабилизируются, структура такой белковой молекулы становится более прочной).
боковые цепи алифатических аминокислот у термофилов удлинены, что усиливает гидрофобные взаимодействия.
наличие протекторных соединений предает устойчивость к высоким температурам
аппарат белкового синтеза у термофилов защищен от денатурации полиаминами.
обнаружены структурные модификации тРНК и рибосомальных РНК: они содержат больше Г-Ц-пар оснований, чем гомологичные РНК мезофилов (пары оснований Г-Ц более термостабильны, чем А-У).

Рентгеноструктурный анализ показал, что термоустойчивость белкам термофильных бактерий придают некоторые особенности:

C.10

фосфолипидов, происходит потеря активности ферментов и нарушение работы переносчиков электронов

Увеличивается вязкость цитоплазмы, снижается ее движение, активируются гидролазы, нарушается транспорт воды, поглощение веществ корнями и отток ассимилятов в листья

Тормозится фотосинтез (световая фаза и цикл Кальвина).
Дыхание сначала активируется, затем подавляется. Возрастает доля альтернативного дыхания, поэтому энергия рассеивается в виде тепла.

Усиливается микросомальное окисление, растет ПОЛ, усиливаются процессы деструкции.

Тепловой шок приводит к плазмолизу и коллапсу клетки, на листья появляются «ожоги»

C.11

анатомических приспособлений
ксероморфная структура листа, много слоев паренхимы и эпидермиса

2. малое количество устьиц

интенсификация испарения воды в ходе устьичной транспирации

приспособление к условиям высоких температур
с помощью биохимических адаптаций

Саксаул белый

C.12

цитоплазмы
наличием осмотически активных веществ: пролина, бетаинов, многоатомных спиртов, углеводов и гидрофильных олигопептидов
повышенным содержанием органических кислот, которые связывают аммиак
способностью длительно поддерживать стабильный уровень дыхания в широком диапазоне изменения температур, что необходимо для энергетического обеспечения обмена веществ
обезвреживанием продуктов ПОЛ с помощью системы антиоксидантов
стабильностью липидов и белков мембран, что поддерживает их функциональную активность

C.13

контролируется с помощью ферментов:

десатураз (реакция десатурации или образования двойной связи между атомами углерода, кислородзависимая реакция, через превращение Fe-O-Fe);
тиоэстераз (отвечают за терминацию удлинения ацильной цепи и обеспечивает накопление С8-10, С12, С14 и С16-18 жирных кислот);
Элонгаз (осуществляют удлинение цепи жирных кислот до С20, С22 и С24).

на действие высоких температур
Гены, кодирующие белки БТШ, были открыты в 1962 на политенных хромосомах дрозофилы Ф. Ритоззой
В 1974 году были идентифицированы белки теплового шока
Синтез БТШ осуществляется у всех групп живых организмов от бактерий до человека

C.15

шапероны (белый и зеленый цвета). Для того чтобы клетка могла синтезировать белки, двойная спираль ДНК должна локально расплестись, открыв доступ к генам соответствующих ферментов. Такие локально расплетшиеся участки выглядят на рисунке как утолщения.

C.16

шока

Клеточная стенка

ТФ

мРНК БТШ

БТШ

Трансфактор генов БТШ

По Кулаевой,1997

C.17

ядрышки клетки при тепловом шоке показывают электронно-плотные образования БТШ

C.18

пространственной структуры белков

правильную сборку олигомерных структур в условиях гипертемии

стабилизацию при стрессе ферментов мРНК, участвующих в синтезе белков «нормального» клеточного метаболизма

транспорт веществ через мембраны хлоропластов и митохондрий

дезагрегацию неправильно собранных макромолекулярных комплексов

«освобождение» клетки от денатурированных макромолекул и реутилизацию входивших в них мономеров с помощью убиквитинов

C.19

их к месту назначения, предотвращают нежелательные контакты с другими клеточными компонентами.

C.20