- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Водный обмен презентация
Содержание
- 1. Водный обмен
- 2. Водный обмен растений Водная среда объединяет
- 3. Водичка в растительной клетке Свободная 85 –
- 5. Осмотические явления Идеальная осмотическая ячейка Полупроницаемая
- 6. Полупроницаемая мембрана Растворитель Биополимер (не
- 7. Осмотическое давление и проблема «лишней» воды В
- 8. Растительная клетка как осмотическая система
- 9. a w - активность воды.
- 10. Итак, основные показатели водного баланса клетки,
- 11. Тургор обеспечивает рост клетки «растяжением» При Ψw
- 12. Плазмолиз Ψw внешней среды ≤ Ψw внутренней
- 13. Водный баланс клетки Ψкл = Ψнар. р-ра
- 14. Осмотический стресс
- 15. Как бороться с осмотическим стрессом? Понижение
- 16. Растения-галофиты Suaeda Salicornia
- 17. Направление движения воды в
- 18. Колебания водного потенциала в растительных тканях Днем
- 19. Динамические характеристики потока воды в клетку
- 20. Повышается при изменении состава мембран: Повышение
- 21. Аквапорины Молекулы воды преодолевают мембраны двумя путями:
- 22. Структура водных каналов - аквапоринов NPA-бокс: Asp-Pro-Ala
- 23. Регулирование аквапоринами водного баланса клетки и растения
- 24. 1. Преимущественно на капиллярном подъеме воды
- 25. Поглощение воды корнем Ризодерма с корневыми волосками
- 26. Радиальное строение корня Ризодерма: первичная загрузка симпласта,
- 27. Транспортные системы клеток корня Загрузка ризодермы
- 28. Ароморфоз: Образования трахей (сосудов ксилемы): повышение
- 29. КУТИКУЛА (экстрацеллюлярный слой восковых веществ) Верхний эпидермис
- 30. КУТИКУЛА (экстрацеллюлярный слой восковых веществ) Преобладающие компоненты:
- 31. Hosta ‘Love Pat’ Hosta
- 32. УСТЬИЦА – ОСОБЫЕ КЛЕТКИ ЭПИДЕРМИСА 1. СОДЕРЖАТ ХЛОРОПЛАСТЫ 2. НЕТ ПЛАЗМОДЕСМ
- 33. Состояние устьиц зависит от: Водного
- 34. ОБРАЗОВАНИЕ МАЛАТА В КЛЕТКАХ УСТЬИЦ (С-3!)
- 35. Открывание устьиц ( 2-3 часа) Н+
- 37. Гуттация Каждый лист таро (Colocasia esculenta) в
- 38. Гуттация Реабсорбция минеральных веществ
- 39. Лист: ВЕРХНИЙ КОНЦЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ водного
- 40. Радиальное строение корня и механизм возникновения корневого
- 41. Эндодерма Играет роль полупроницаемой мембраны осмотической
- 42. Радиальный транспорт воды в корне
- 43. Варианты транспортных путей в корне Апопластный Симпластный
- 44. Механизм работы верхнего концевого
- 45. Схема флоэмного и ксилемного транспорта
- 46. Взаимосвязь ксилемного и флоэмного транспорта
- 47. Строение флоэмы
- 48. Афидная методика (от Aphid – тля)
- 49. Состав флоэмного и ксилемного экссудата
- 50. Вещества, не транспортируемые (А) и транспортируемые по
- 51. Клетки-спутницы бывают трех типов. Зачем? A
- 52. Симпластная и апопластная загрузка флоэмы
- 53. У трансгенного табака с активной инвертазой
- 54. Симпластическая загрузка флоэмы Сосуд ксилемы Промежуточная клетка-спутница
- 55. Alonsoa meridionalis (Scrophulariaceae) Вещества, содержащиеся
- 56. Роль промежуточных клеток в симпластной загрузке флоэмы:
- 57. Промежуточные клетки всегда присутствуют в листьях,
- 58. Взаимосвязь ксилемного и флоэмного транспорта Гетеробарический
- 59. Способы загрузки и разгрузки ксилемы и флоэмы
- 60. Способы загрузки и разгрузки ксилемы и флоэмы
Слайд 2Водный обмен растений
Водная среда объединяет все части организма. В теле
2. Вода – важнейший растворитель и важнейшая среда для протекания биохимических реакций
3. Вода участвует в упорядочивании структур в клетках
4. Вода – метаболит и непосредственный компонент биохимических реакций
5. Вода – главный компонент в транспортной системе высших растений
6. Вода – терморегулирующий фактор
7. Вода амортизатор при механических воздействиях
8. Вода обеспечивает упругость растительных тканей и рост растяжением
Слайд 3Водичка в растительной клетке
Свободная
85 – 90%
Связанная
10 - 15%
ЯМР
подвижность
Констутивная
(химически связанная)
Гидратационная:
-коллоидносвязанная (иммобилизованная)
-осмотически
3/4 вакуоль
1/4 КС
1/20 цитозоль
Слайд 5
Осмотические явления
Идеальная осмотическая ячейка
Полупроницаемая
мембрана
Растворитель
Осмотически
активное
вещество
(осмотик)
P
П
Осмотическим
давлением (π)
называют
то давление,
которое нужно
приложить к
ячейке,
чтобы
остановить
диффузию
растворителя.
Тургорным
давлением (Р)
называют
давление,
которое
возникает
в результате
поступления
воды в клетку.
Слайд 6
Полупроницаемая
мембрана
Растворитель
Биополимер
(не образует
истинного раствора )
Матричная
компонента
осмотического
давления
возникает
в результате
взаимодействия
воды с
гидрофильными
группами
полимеров.
Активность
воды
уменьшается.
Идеальная осмотическая ячейка:
взаимодействие растворителя с веществом
Осмотические явления
Слайд 7Осмотическое давление и проблема «лишней» воды
В клетке ψ < 0,
в
Водичка идет по
градиенту…
Осмотическое давление π -
избыточное давление,
которое надо приложить
к раствору вещества,
чтобы привести его в
равновесие с чистым
растворителем,
отделенным от него полупроницаемой
мембраной.
π = RT * ∑ Ci
Слайд 8Растительная клетка как осмотическая система
Противодавление клеточной стенки N равно
гидростатическому
Осмос приводит к возникновению тургорного давления в клетках.
Тургорным давлением называется гидростатическое давление, возникающее в клетках при поглощении ими воды в результате осмоса. Это давление придает форму и упругость растительным тканям.
Часто используемый в физиологии растений термин “тургор” является качественной характеристикой клеток, указывающий на наличие в них тургорного давления.
Осмотическое
давление
Клеточная
стенка
Плазмалемма
Тонопласт
P
П
N
Тургорное
давление
N = - P
Противодавление
клеточной стенки
Слайд 9a w - активность воды.
Эффективная (реальная) концентрация, соответственно
для чистой воды = 1;
в растворе или клетке < 1
μ w - химический потенциал воды.
Выражает максимальное количество внутренней энергии молекул воды, которая может быть превращена в работу
Ψ - водный потенциал
Выражает способность воды в данной системе совершить работу в сравнении с той работой, которую совершила бы чистая вода при тех же условиях
Термодинамические показатели воды
Слайд 10Итак, основные показатели водного баланса клетки, количественно.
Активность воды: аН2О
pН2О и poН2О – давление пара воды над системой и
над чистой водой соответственно
Химический потенциал воды: µН2О = RT ln аН2О µН2О ≤ 0
Водный потенциал клетки: Ψкл = Ψs + Ψp + Ψm + Ψg
Где: Ψs – осмотический потенциал, влияние на Ψ растворенных веществ
Ψp – потенциал давления, влияние на Ψ механического давления
Ψm – матричный потенциал, влияние на Ψ связанной макромолекулами воды
Ψg – гравитационный потенциал, влияние на Ψ силы тяжести
Ψs < 0; Ψm < 0; Ψp > 0 (как правило); Ψg – для высоких деревьев
Из старых классических учебников: «Сосущая сила клетки» S = Ψкл
Слайд 11Тургор обеспечивает рост клетки «растяжением»
При Ψw внешней среды > Ψw внутренней
вода поступает в клетку.
Происходит неупругое растяжение клеточной стенки.
Слайд 12Плазмолиз
Ψw внешней среды ≤ Ψw внутренней среды клетки
вода выходит из клетки
Клетка теряет тургор, а затем происходит плазмолиз
Слайд 15Как бороться с осмотическим стрессом?
Понижение
осмотического потенциала
за счет синтеза осмолитов
(глицин-бетаин,
Пролин,
холинсульфат,
маннитол, и др.)
2. Понижение
осмотического потенциала
за счет накопления ионов
(K+, Na+, Cl-, малат и др.
органические кислоты)
3. Понижение
матричного потенциала
за счет синтеза
гидрофильных белков
(осмотины, Lea-белки)
4. Понижение
матричного потенциала
за счет увеличения числа свободных –COOH групп
(деметилирование, изменение доли пектина, окислительные реакции)
Слайд 17
Направление движения воды в системе целого растения также определяется направлением градиента
-0,5 бар
Лист -15 бар
Стебель -5 бар
Корень -2 бар
-1000 бар (при относительной влажности воздуха 50%)
-70 бар (при относительной влажности воздуха 99%) – даже во время дождя влажность воздуха редко превышает 99%, т.о. листья и при дожде теряют воду)
Слайд 18Колебания водного потенциала в растительных тканях
Днем водный потенциал клеток обычно снижается,
но для разных тканей и органов в разной степени..
Слайд 19Динамические характеристики потока воды в клетку Почти закон Ома
Jw = Lр ΔΨ = Lр (Ψсреды - Ψклетки)
R = 1/L p
Jw - объемный поток воды,· выражаемый в см3·см-2·с-1 или см·с-1;
Lр – коэффициент гидравлической проводимости, см·c-1·бар-1;
R – сопротивление потоку воды
ΔΨ - градиент водного потенциала
Слайд 20Повышается при изменении
состава мембран:
Повышение доли ненасыщенных
жирных кислот (десатурация) , стероидов,
появление окисленных
производных и др.
Динамические характеристики потока воды в клетку
Jw = Lр ΔΨ = Lр (Ψср - Ψкл)
Lр зависит от двух процессов:
Диффузии через липидный бислой;
Проникновения через
специальные белки - аквапорины
Изменение числа аквапоринов и их активности (зависит от фосфорилирования)
Слайд 21Аквапорины
Молекулы воды преодолевают мембраны двумя путями: через липидный бислой и через
Регулирование:
Изменение числа каналов для
осмотически активных веществ.
Изменение активности каналов
(зависит от фосфорилирования,
мембранного потенциала, сигналов и др.)
Изменение типа каналов.
Изменение расположения каналов на
мембране.
Аквапорины ПМ входят в семейство интегральных белков PIP (plasma membrane intrinsic protein),
Аквапорины тонопласта
входят в семейство интегральных белков TIP (tonoplast intrinsic protein).
Слайд 23Регулирование аквапоринами водного баланса клетки и растения
много воды в клетке
мало воды
Арабидопсис с введенным геном аквапорина PIP1a и PIP1b в антисенс конфигурации.
У трансгена в 5 раз больше
корневая система.
Слайд 241. Преимущественно
на капиллярном подъеме воды
основан транспорт у мхов.
Высота мхов
(чаще ниже).
2. Капиллярные эффекты
работают в апопласте листа
в подустьичных щелях
на границе раздела трех фаз.
Капиллярные эффекты
Слайд 25Поглощение воды корнем
Ризодерма
с корневыми
волосками
Кора
Эндодерма
с поясками
Каспари
Перицикл
Флоэма
Протоксилема
Ранняя
метаксилема
Поздняя
метаксилема
Ароморфоз:
Появление корней -
«коллективное»
осмотических функций.
Нижний концевой двигатель
Древовидные папоротники
достигали 40 метров в высоту
Слайд 26Радиальное строение корня
Ризодерма: первичная загрузка
симпласта, локально –
в трихобластах.
Кора: «метаболический котел»:
1.
2. Буферная емкость (вакуоли)
Эндодерма: двойной барьер:
а) диффузный – контроль потока
ионов в центральный цилиндр
по апопласту
б) осмотический - барьер
для центробежного потока
ионов и воды из центрального
цилиндра.
Эндодерма отделяет
низкосолевое пространство
(ризодерма и кора) от
высокосолевого (ц. цилиндр ).
Перицикл: кольцевой коллектор,
Собирает ионы и направляет их
к ксилеме.
Ксилема: финиш радиального и старт дальнего тр-та ионов.
Слайд 27Транспортные системы клеток корня
Загрузка ризодермы
идет за счет работы
высокоаффинных
переносчиков.
Загрузка ксилемы
обычно идет пассивно
(через каналы),
но за счет работы
Н+-АТФ-аз
Слайд 28Ароморфоз:
Образования трахей (сосудов ксилемы):
повышение гидравлической проводимости,
увеличение скорости транспорта.
Увеличение роли
«верхнего
Максимальная известная высота деревьев – 116 м..
Слайд 29КУТИКУЛА
(экстрацеллюлярный слой восковых веществ)
Верхний эпидермис
Столбчатый мезофилл
Нижний эпидермис
Губчатый мезофилл
УСТЬИЦЕ
Кутикулярная транспирация
Устьичная транспирация
Слайд 30КУТИКУЛА
(экстрацеллюлярный слой восковых веществ)
Преобладающие компоненты:
сложные эфиры неразветвленных
алкан-1-олов (четные С24-С28)
и алкан-1-оевых
Примеси и минорные компоненты:
свободные неразветвленные
алкановые спирты, альдегиды, кислоты (четные С20-С28),
иногда – соответствующие кетоны.
Часто алканы (нечетные С25 – С31)
Слайд 31
Hosta ‘Love Pat’
Hosta ‘Queen Josephine’
Микроструктура воска придает «пластмассовый» блеск и устойчивость
Слайд 33 Состояние устьиц зависит от:
Водного потенциала клеток листа;
Концентрации
Циркадного (суточного) ритма;
Фоторецепторов (фототропины и фитохромы)
Абсцизовой кислоты (АБК) – гормона растений,
вызывающего быстрое закрытие устьиц;
Диаметр устьичных щелей 3-12 мкм
расположены (у 75% видов) на нижней стороне листа
клеточная стенка более толстая (ДВУДОЛЬНЫЕ)
замыкающие клетки устьица
Слайд 34ОБРАЗОВАНИЕ МАЛАТА В КЛЕТКАХ УСТЬИЦ (С-3!)
ДЕНЬ:
КРАХМАЛ ГЛЮКОЗА ФЕП
ФЕП-К МДГ
ФЕП + НСО3- ОАА МАЛАТ
Фн
НАДФН НАДФ+
НОЧЬ:
МАЛИК- ЭНЗИМ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ
СО2
МАЛАТ ПИРУВАТ ГЛЮКОЗА КРАХМАЛ
НАД+ НАДН
Слайд 35 Открывание устьиц ( 2-3 часа)
Н+
АТФ
АДФ
АТФ
АДФ
К+
Н+
Cl-
Н+
малат
Cl-in
К+in
+ -
+ -
+
К+in-канал
К+
Cl-
Н2О
Н2О
Синий свет, ИУК, низкие конц. СО2 –факторы открывания
Слайд 36
К+out
Cl-out
К+out
Cl-out
Са2+
Закрывание устьиц (30 мин)
малат
мтх
Н2О
Высокая конц. СО2, АБК- (образуется
малат
СО2
НАДН
ПК
глюкоза
крахмал
Ночь:
Слайд 37Гуттация
Каждый лист таро (Colocasia esculenta)
в течение суток выделяет до 100 мл
причем интенсивность гуттации достигает
200 капель в минуту
Слайд 39
Лист: ВЕРХНИЙ КОНЦЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ водного потока.
Транспирация (контакт с атмосферой)
Фиксация СО2 (образование
органических осмотиков)
Гуттация
Рециркуляция воды (активный отток по флоэме)
Рост молодого листа
Корень: НИЖНИЙ КОНЦЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ водного потока.
Создание корневого давления (загрузка ксилемы)
Рециркуляция воды (активный обмен ксилемы с флоэмой)
Рост молодого корня
Слайд 40Радиальное строение корня и механизм возникновения корневого давления
Ризодерма: первичная загрузка
симпласта, локально
в трихобластах.
Кора: «метаболический котел»:
1. Реакции ассимиляции
2. Буферная емкость (вакуоли)
Эндодерма: двойной барьер:
а) диффузный – контроль потока
ионов в центральный цилиндр
по апопласту
б) осмотический - барьер
для центробежного потока
ионов и воды из центрального
цилиндра.
Эндодерма отделяет
низкосолевое пространство
(ризодерма и кора) от
высокосолевого (ц. цилиндр ).
Перицикл: кольцевой коллектор,
Собирает ионы и направляет их
к ксилеме.
Ксилема: финиш радиального и старт дальнего тр-та ионов.
Слайд 41Эндодерма
Играет роль
полупроницаемой
мембраны
осмотической ячейки
Высокое водное сопротивление (R)
= низкая проводимость (Lp)
Низкое водное
= высокая проводимость (Lp)
Механизм возникновения корневого давления
Слайд 43Варианты транспортных путей в корне
Апопластный
Симпластный
Трансцеллюлярный (от клетки к клетке)
В зависимости от
Апопластный транспорт воды быстрее
(~ в 50 раз) симпластного.
Для гороха, ячменя, фасоли вода передвигается от клетки к клетке при любых условиях, для кукурузы – по апопласту.
По апопласту обычно передвигаются Ca2+ и бор. По симпласту – фосфаты.
Слайд 44
Механизм работы верхнего концевого двигателя
-0,5 бар
Лист -15 бар
Стебель -5
Корень -2 бар
-1000 бар (при относительной влажности воздуха 50%)
-70 бар (при относительной влажности воздуха 99%) – даже во время дождя влажность воздуха редко превышает 99%, т.о. листья и при дожде теряют воду)
Слайд 50Вещества, не транспортируемые (А) и транспортируемые по флоэме (В)
Не транспортируются:
Углеводы с
(глюкоза, манноза, фруктоза…)
Транспортируются:
Сахароза – чаще всего;
У некоторых видов:
Галактопроизводные
(раффиноза, стахиоза) -
тыквенные
Сахароспирты (маннит,
сорбит) – розоцветные
Уреиды – у видов с
симбиотичесой фиксацией
азота.
Кроме того, короткие РНК,
сигнальные молекулы
(системин и др).
Слайд 51Клетки-спутницы бывают трех типов. Зачем?
A – обычные и промежуточные клетки-спутницы
В – трансферные клетки у Pisum sativum
С - промежуточные клетки у Alonsoa warscewicziij с множеством плазмодесм
Слайд 53У трансгенного табака
с активной инвертазой
загрузки флоэмы не
получилось…
Сосуд ксилемы
Трансферная клетка-спутница
(Transfer Cell)
Ситовидный
флоэмы
Апопластическая загрузка флоэмы
Клетка
флоэмной
паренхимы
Плазмодесмы, контактирующие
с мезофиллом
Transfer Cells:
Единичные плазмодесмы
Толстая клеточная стенка (складки!)
Развитый единый хондриом
Сахарозно-протонный симпортер +
Н+-АТФаза на мембране (рН > 7!)
5. Преимущественный продукт
транспорта – сахароза
Слайд 54Симпластическая загрузка флоэмы
Сосуд ксилемы
Промежуточная клетка-спутница
(Intermediary Cell)
Плазмодесмы, контактирующие
с мезофиллом
Ситовидный элемент флоэмы
Intermediary
Обильные плазмодесменные поля
Толстая клеточная стенка (ровная!)
Развитый единый хондриом
Специфические ферменты синтеза
Разнообразные продукты
транспорта фотоассимилятов (смесь!)
Слайд 55Alonsoa meridionalis
(Scrophulariaceae)
Вещества, содержащиеся во флоэмном экссудате Alonsoa meridionalis, mM
Морфология проводящей системы листа Alonsoa
Слайд 56Роль промежуточных клеток в симпластной загрузке флоэмы: «полимеризационная модель»
1. Синтез сахарозы
2. Передвижение сахарозы и галактинола в промежуточные клетки через плазмодесмы
3. Синтез стахиозы и раффинозы в промежуточных клетках
4. Невозможность обратного перемещения стахиозы и раффинозы в мезофилл (из-за размера молекул и особенностей плазмодесм)
Слайд 57Промежуточные клетки всегда присутствуют
в листьях, содержащих стахиозу, и наоборот
Симпластическая загрузка
Апопластическая загрузка флоэмы
Апопластическая загрузка флоэмы
Слайд 58Взаимосвязь ксилемного и флоэмного транспорта
Гетеробарический лист:
Разгрузка ксилемы
по апопласту
2. Загрузка
по симпласту
Изобарический лист:
Разгрузка ксилемы
по симпласту
2. Загрузка флоэмы
по апопласту
Слайд 59Способы загрузки и разгрузки ксилемы и флоэмы зависит от многих
факторов
Слайд 60Способы загрузки и разгрузки ксилемы и флоэмы зависит от многих факторов
Температура
