Міжклітинні системи регуляції СИСТЕМИ РЕГУЛЯЦІЇ ТА ІНТЕГРАЦІЇ У РОСЛИН Складний рослинний організм, утворений з великої кількості спеціалізованих органоїдів, клітин, тканин, органів вимагає складної і досконалої системи управління. Рослинний організм функціонує як єдине ціле. Цілісність організму забезпечується системами регуляції, управління та інтеграції. Регуляція забезпечує гомеостаз організму, що надає умови для його розвитку (епігенезу). План лекції - Внутрішньоклітинний рівень регуляції
- Міжклітинний рівень регуляції
- Організмовий рівень регуляції
Внутрішньоклітинні системи регуляції Еволюційно найдавніші – внутрішньоклітинні системи регуляції : • Метаболічна (регуляція активності ферментів) • Генетична • Мембранна Загальним для 3-х форм внутрішньоклітинної регуляції є єдиний первинний механізм – рецепторно-конформаційний:білок, який може бути ферментом, рецептором чи регуляторним білком “впізнає” специфічний для себе фактор і селективно з ним взаємодіє, змінюючи свою конфігурацію. Регуляція активності ферментів (метаболічна) Метаболічна регуляція здійснюється двома шляхами: • Ізостерична регуляція здійснюється на рівні каталітичних центів ферментів, залежить від наявності коферментів (для двокомпонентних ферментів), кофакторів (певних катіонів), стимуляторів чи інгібіторів реакційного центру, конкуренції за спільні субстрати і коферменти.. • Ферментативна активність регулюється також трансформацією латентної форми ферменту в активну форму,що досягається руйнуванням деяких ковалентних зв'язків протеазами, відновленням дисульфідних містків. Деякі потенціально активні ферменти можуть не функціонувати завдяки компартметації (напр. в лізосомах), їх активуванню сприяє зниження рН. Інактивування відбувається зв'язуванням специфічними білками-інгібіторами і руйнуванням за рахунок протеолізу. Генетична система регуляції Генетична регуляція включає в себе регуляцію на рівні реплікації, транскрипції, процесингу та трансляції. Роль генів полягає в збереженні і передачі генетичної інформації. Спеціалізовані білкові молекули утворюють специфічні комплекси, які виконують різні функції: • Каталітичні(ферменти); • Рухомі(скоротливі білки); • Транспортні(іонні помпи, транспортери); • Рецепторні; • Регуляторні(білкові активатори, інгібітори); • Захисні(лектини). Міжклітинні системи регуляції • Трофічна регуляція • Електрофізіологічна регуляція • Гормональна регуляція Трофічна регуляція– найпростіший спосіб зв'язку між клітинами, тканинами та органами. Корені залежать від асимілятів, утворених в надземній частині і навпаки. Ізольовані корені потребують крім мінеральних речовин, ще і цукрів, які в нормі надходять з листків. При недостатньому живленні рослини швидко переходять до генеративної фази розвитку, проте утворюють органи меншого розміру, менше плодів і насіння. Кінцева величина насіння, утвореного такою рослиною, мало відрізняється від нормального. Це вказує на існування у рослин поряд з трофічною регуляцією досконалішої системи регуляції, яка забезпечує взаємодію між частинами рослини – гормональної регуляції. Електрофізіологічна регуляція.Рослинні організми не мають нервової системи. Між різними частинами рослинного організму існують стаціонарні різниці потенціалів, які повільно змінюються – електротонічні поля і струми та місцеві і поширюючі потенціали дії. Ці види електричної активності і складають електрофізіологічну систему регуляції. Функції потенціалу дії : Сигнальна (для рослин, що здатні реагувати швидкими рухами) - мімоза • Інформаційна.Показано, що різкі зміни умов існування коренів індукують виникнення одиночного імпульсу, який досягаючи листків, викликає в них підсилення газообміну і прискорення транспорту асимілятів по провідній системі. При подразненні верхівки пагону зміною інтенсивності світла або температури такий імпульс індукує прискорення поглинальної здатності коренів. Отже, у рослини існує швидкий електричний зв’язок, однак об'єм інформації, що передається, малий Гормональна регуляція. Гормональна система рослин є менш спеціалізована порівняно з системою тварин, які мають спеціалізовані ендокринні залози. Для реалізації морфогенетичних і фізіологічних програм рослина використовує одні і ті ж фітогормони в різних співвідношеннях. Фітогормони – це органічні, порівняно низькомолекулярні (М.м. 28-346) речовини, що синтезовані спеціалізованими тканинами рослин і діють у надзвичайно малих дозах (10-12–10-5 моль/л), за їхньою допомогою відбувається взаємодія різних клітин, тканин і органів; вони є необхідними для запуску, регулювання і включення різноманітних фізіологічних та морфогенетичних програм. До фітогормонів також відносять: • Брасиностероїди • Фузикокцин • Жасмонова кислота • Саліцилова кислота Ауксин … |