12. Принципы регулирования физиологических процессов клеткой.

Ответ. Одним из важнейших условий, обеспечивающих жизнь, является способность к внутренней регуляции клеточных процессов. Существует несколько систем регулирования: внутриклеточные, межклеточные и организменные. Их совместная деятельность приводит к быстрым, направленным и экономичным перестройкам, обеспечивающие поддержание гомеостаза и опти­мальный уровень функций в условиях непостоянной внешней среды при выполнении наследственной программы. Внутриклеточные системы регуляции: регуляция активности ферментов, генетическая, мембранная. В основе их лежит рецепторно-конформационный принцип. Генетическая. Обеспечивает включение и выключение отдель­ных генов, ответственных за синтез специфических белков, и осуществляется за счет уникальной структуры ДНК и саморегуляции её деятельности. Мембранная регуляция осуществляется благодаря сдвигам в мембранном транспорте, связыванию или освобождению ферментов и регуляторных белков и путем изменения активности мембранных ферментов. Особое значение имеет система мембранных фото-, хемо- и механорецепторов, позволяющих оценить изменения внешней среды и в соответствии с ними изменять свойства мембран. Энергетическая. Выполняется системами, ответственными за новообразование энергоемких молекул, прежде всего АТФ, способные снабжать энергией все виды работ в клетке (в т. ч. - синтетические). Межклеточные системы регуляции развиваются с появлением многоклеточных организмов и включают: трофическую, гормональную и электрофизиологическую. Трофическая - осуществляет наиболее простой способ связи между клетками, тканями и органами. Она носит количественный характер. Реализуется с помощью химических веществ, продуктов метаболизма (наземные органы зависят от МВ, поступающих от корней, подземные - от ассимилятов, образующихся в листьях). Они могут использоваться как источники синтетического и энергетического обмена, а также вы­полнять в клетке «тонкую настройку», выступая как регуляторы ферментативной активности. Гормональная регуляция осуществляется за счет фитогормонов, в малых количествах необходимых для запускания физиологических и морфо-физиологических процессов - один из самых тонких механизмов структурных и функциональных изменений. Электрофизиологическая система (является аналогичной нервной системе животных). Между различными частями растений существуют стационарные (точнее медленно изменяющиеся разности потенциалов (электротонические поля и токи), Наблюдаются местные и распространяющиеся ПД. Все регуляторные системы работают не только в отдельной клетке, но и на уровне многоклеточного организма, обеспечивая динамическое взаимодействие частей, надежность и целостность сложной живой системы.

13. Физико-химическая сущность фотосинтеза и его роль в процессах энергетического и пластического обмена растительного организма. Общие закономерности и значение фотосинтеза.

Ответ. Фотосинтез — процесс, при котором в клетках, содержащих хлорофилл, под действием энергии света образуются органические вещества из неорганических. При фотосинтезе растение поглощает углекислый газ и воду, синтезирует органические вещества и выделяет кислород, как побочный продукт фотосинтеза. Процессы фотосинтеза идут в тканях, содержащих хлоропласты, — преимущественно, в листе, на который приходится большая часть процессов фотосинтеза. Такая ткань называется хлоренхима, или мезофилл. Внутреннее пространство хлоропласта между гранами заполняет строма — гидрофильный слабоструктурированный матрикс. В строме содержатся необходимые для реакций синтеза сахаров ферменты, а также рибосомы, кольцевая молекула ДНК, крахмальные зёрна. Что происходит во время фотосинтеза? На молекулярном уровне фотосинтез обеспечивают особые вещества — пигменты, благодаря которым энергия солнечного света становится доступной для биологических систем. В хлоропластах пигменты ассоциированы с белками с помощью ионных, водородных и других типов связей. Не стоит забывать, что у растений есть множество других пигментов, находящихся не в хлоропластах и не принимающих участие в фотосинтезе — например, антоцианы. Хлорофиллы выполняют функции поглощения, преобразования и транспорта энергии света. Лучше всего хлорофиллы поглощают свет в синей (430—460 нм) и красной (650—700 нм) областях спектра. Зелёную область спектра хлорофиллы эффективно отражают, что придаёт растению зелёный цвет. Процесс фотосинтеза можно разделить на две фазы: Световая, темновая. В ходе световой фазы фотосинтеза образуется энергия в виде АТФ и универсальный донор атома водорода — восстановитель НАДФН (НАДФ·Н2). Эти вещества необходимы для протекания темновой фазы. Также образуется побочный продукт — кислород. Световая фаза может проходить только на мембранах тилакоидов и на свету. Благодаря сложному биохимическому процессу — циклу Кальвина — в темновую фазу фотосинтеза образуются органические вещества (сахара). Темновая фаза проходит в строме хлоропластов и на свету, и в темноте. Темновые ферментативные процессы протекают медленнее, чем световые, поэтому при очень ярком освещении скорость протекания фотосинтеза будет полностью определяться скоростью темновой фазы. Подробное описание процессов смотри далее. В процессе фотосинтеза энергия света заключается в энергию химических связей органических веществ. Поэтому фотосинтез служит первичным источником почти всей энергии, используемой живыми организмами в процессе жизнедеятельности. Практически все живые организмы, за исключением хемосинтетиков, так или иначе пользуются теми продуктами, что выделяются при фотосинтезе. За счёт фотосинтеза сформировалась и поддерживается пригодная для дыхания атмосфера с высоким содержанием кислорода. Фиксация углекислого газа в ходе фотосинтеза служит главным местом входа неорганического углерода в биогеохимический цикл. Также ассимиляция CO2 препятствует перегреву Земли, предотвращая парниковый эффект.