Контрольные работы по "Ботанике"

     Контрольная работа №1

     2. Сущность жизни  и характерные  свойства живого  организма. Клетка  как носитель жизни.

     2.1 Жизнь – это особая, высшая по сравнению с физической и химической, форма движения материи, которая возникла на определенном этапе ее исторического развития и представлена на нашей планете большим количеством индивидуальных систем.

     «Жизнь, - по определению Ф. Энгельса, - есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит  по своему существу в постоянном самообновлении химических основных частей этих тел». Таким образом, Ф. Энгельс охарактеризовал  «белковые тела» как материальный субстрат жизни, а обмен веществ  – как основной фактор его существования.

     Понятие о белковых телах близко к современным  представлениям о протопласте, состоящем  из белков, нуклеиновых кислот, липидов, сложных углеводов и других органических веществ. Оно не совпадает с понятием о химически индивидуальных белках, которые можно выделить и изолировать из живых организмов. Всюду, где возникла жизнь, были найдены белки. Они составляют структурную основу протопласта клетки, биокатализаторов (ферментов), запасных веществ, играют решающую роль во всех жизненных процессах и выполняют самые разнообразные функции. Протопласту как полимолекулярной системе свойственны форма движения, характерная для жизни, биологический обмен веществ, который представляет собой основу жизненных процессов, происходящих в растительных организмах, является совокупностью большого количества биохимических и биофизических реакций в клетках, связанных в единое целое.

     Современное естествознание расширило и конкретизировало определение сущности жизни, данное Ф. Энгельсом. Было выяснено, что развитие любых организмов тесно связано  не только с белками, но и с нуклеиновыми кислотами ДНК и РНК – носителями наследственной информации об организме. Основными молекулами живых систем (организмов) являются биополимеры: белки (полипептиды) и ДНК и РНК (полинуклеотиды), а основной признак жизни – самовоспроизведение самообновление белковых тел, в основе которого лежит саморепликация, т.е. удвоение молекулы ДНК с передачей рождающейся клетке генетической информации. В соответствии с этим академик Г. И. Гольданский дает следующее определение сущности жизни: жизнь есть форма существования биополимерных тел (систем), способных к саморепликации в условиях постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой.

     Обмен веществ состоит из ассимиляции  и диссимиляции, т.е. включает процессы синтеза и распада. С помощью  обмена веществ осуществляется взаимодействие организма с окружающей средой. Каждому  организму свойственна наследственность, которая обеспечивает определенный порядок обмена веществ, исторически  сложившийся под непосредственным влиянием внешних условий. Кроме  того, растительный организм обладает свойством избирательности, которая выражается потребностью в определенных условиях, необходимых для его роста и развития.

     2.2 Одним из величайших достижений XIX в. является учение о клеточном строении организмов. Ф. Энгельс считал создание клеточной теории не менее великим завоеванием человеческих знаний, чем открытие закона превращения энергии и эволюционной теории. Клеточная теория служит доказательством единства строения и развития всех живых существ.

     Открытие  клеток и разработка клеточной теории строения животных и растительных организмов оказали огромное влияние на развитие биологии и медицины. С применением  электронного микроскопа успешно проводятся исследования субмикроскопической организации клетки, открыты неизвестные ранее структуры, о существовании которых даже не догадывались. Это прежде всего различные полимембранные системы, на которых осуществляются процессы обмена веществ. Познание ультраструктуры клетки и интегрирование явлений обмена веществ в ней дали возможность проникнуть в сущность биохимических процессов и превращение энергии в клетке на молекулярном уровне. Молекулярная организация тесно связана со структурой и функцией, структурой и обменом, что дает определенные представления о живой клетке как единой морфологической физиологической диалектической системе.

     Таким образом клетка является элементарной единицей полноценной живой системы. Клетку следует считать важнейшим этапом в развитии жизни на Земле. Она является морфологической и физиологической структурой, элементарной единицей растительных и животных организмов. Возникновение многоклеточности в процессе филогенеза и онтогенеза сопровождается постепенным ограничением и даже потерей клетками их физиологической активности и генетической потенции, т.е. оставаясь гомологическими структурами, клетки перестают быть аналогичными. На современном этапе развитии науки можно считать, что комплексы клеток – это своеобразные, в известной мере индивидуализированные системы (гистосистемы).

     В онтогенезе постепенно создаются системы  клеток определенной структуры. Клетки в этих системах утрачивают свою индивидуальность, т.е. теряют способность к независимой  жизнедеятельности. Это явление  называют клеточной интеграцией. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     32. растительная клетка  как осмотическая  система. Связь  между осмотическим  давлением и концентрацией  клеточного сока.

     Клетка  представляет собой осмотическую систему. Растительная клетка окружена клеточной  стенкой, которая обладает эластичностью  и может растягиваться. Плазмалемма и тонопласт обладают избирательной проницаемостью, легко пропускают воду и менее проницаемы для растворенных веществ. В этом можно убедиться рассмотрев явления плазмолиза и тургора.

     Если  поместить клетку в раствор более  высокой концентрации, чем в клетке, то протоплазма (цитоплазма) отстает  от клеточной стенки – это явление  получило название плазмолиз. Плазмолиз  происходит в результате того, что  под воздействием более концентрированного внешнего раствора вода выходит из клетки.

     При помещении клетки в чистую воду или  слабоконцентрированный раствор вода поступает в клетку. Объем вакуоли  возрастает, клеточный сок давит  на цитоплазму и прижимает ее к  клеточной оболочке. Под влиянием внутреннего давления клеточная стенка растягивается, а клетка переходит в напряженное состояние (тургор).

     Явление плазмолиза показывает, что клетка жива и цитоплазма сохранила полупроницаемость. По форме и скорости плазмолиза можно  судить о вязкости цитоплазмы. Плазмолиз  позволяет определить величину осмотического  потенциала (плазмолитический метод).

     Силу, с которой вода входит в клетку, называют сосущей силой S. Она тождественна водному потенциалу клетки. Величина сосущей силы определяется осмотическим давлением клеточного сока (Р) и тургорным гидростатическим давлением (Т) в клетке. Тургорное давление равно противодавлению клеточной стенки, возникающему при ее эластичном растяжении. 

     В условиях разной оводненности соотношение компонентов этого уравнения меняется.

     Осмотическое  давление всегда можно рассчитать по формуле: 

Где С – концентрация раствора в молях; Т – абсолютная температура; i – изотонический коэффициент; R – газовая постоянная.

     Определение величины осмотического потенциала (сосущей силы) имеет большое значение. Величина сосущей силы позволяет  судить о способности растений поглощать  воду из почвы и удерживать ее. Осмотический потенциал колеблется в пределах от 5 до 200 бар. У большинства растений средней полосы данный показатель колеблется от 5 до 30 бар. Установлены определенные градиенты осмотического потенциала в пределах растения. Так, в тканях стебля отрицательный осмотический потенциал возрастает от периферии  к центру и от основания к верхушке.

     В проводящих элементах стебля и корня, как правило, отрицательная величина осмотического потенциала очень  низка. В листьях осмотический потенциал  колеблется от 10 до 18 бар.

     Осмотический  потенциал различен у разных жизненных  форм. У древесных пород он более отрицателен, чем у кустарников, а у кустарников более отрицателен, чем у травянистой растительности. У светолюбивых растений осмотический потенциал более отрицателен, чем у тенелюбивых.

     Говоря  о поступлении воды в клетку, надо учитывать, что наряду с  осмотическими  силами в клетках существуют силы набухания. Набухание связано со способностью гидрофильных каллоидов притягивать к себе молекулы воды. Набухание может рассматриваться как особый вид диффузии, так как движение воды также идет по градиенту концентрации. Водный потенциал клеток становится более отрицательным, благодаря присутствию органических веществ, связывающих воду.

     Возможным механизмом поступления воды является электроосмос, т.е. из-за разности потенциалов  мембраны тонопласта, возникшего на наружной и внутренней сторонах. Движение воды может быть вызвано накоплением катионов, которое, в свою очередь, происходит под влиянием электрических потенциалов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     15. Нуклеиновые кислоты, их структура. Функциональные группы нуклеиновых кислот.

     Нуклеиновые кислоты – это высокомолекулярные полимерные органические соединения, в состав которых входят основания пуриновой (аденин, гуанин) и пиримидиновой группы (цитозин, урацил, тимин), сахар (рибоза или дизоксирибоза) и фосфорная кислота. К нуклеиновым кислотам относятся рибонуклеиновая кислота (РНК), которая состоит из рибозы, оснований (аденина, гуанина, цитозина, урацила) и фосфорной кислоты (молекулярная масса 1-2 млн), и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), состоящая из дезоксирибозы, оснований (тимина, аденина, гуанина, цитозина) и фосфорной кислоты (молекулярная масса 4 – 8 млн). ДНК сосредоточена главным образом в ядре клетки, а РНК – в цитоплазме преимущественно в рибосомах.

       Много нуклеиновых кислот содержится  в молодых, интенсивно растущих  тканях и органах (зародыши  семян, пыльца, глазки клубней  картофеля, кончики корней). В  молодых листьях и конусах  нарастания побегов нуклеиновых  кислот значительно больше, чем  в старых листьях и стеблях.  Обычно в листьях и стеблях  большинства растений нуклеиновые  кислоты составляют 0,1-1% массы сухого  вещества.

     ДНК – высокомолекулярный полимер, состоящий  из четырех нуклеотидов. Нуклеотиды ДНК включают пуриновые (аденин, гуанин) и пиримидиновые (цитозин, тимин) азотистые основания, сахар – дезоксирибозу и остатки фосфорной кислоты. Молекула ДНК представляет собой двойную спираль закрученных полимерных цепей, в каждой из которых нуклеотиды ковалентно связаны через остаток фосфорной кислоты с сахаром (десоксирибоза). Между собой две полинуклеотидные цепи взаимодействуют водородными связями, возникающими междуповернытыми внутрь спирали пуриновыми (аденин, гуанин) и пиримидиновыми (цитозин, тимин) основаниями.

     При взаимодействии азотистых оснований  аденин всегда взаимодействует с тимином, а гуанин с цитозином. Таким образом, возможны четыре варианта пар оснований: А-Т, Т-А, Г-У, У-Г. это явление называется комплементарностью и лежит в основе воспроизводства самой ДНК, синтеза, РНК и синтеза белков в клетке.

     Молекула  ДНК удваивается путем репликации каждой из двух ее цепей. Поэтому каждая двойная спираль молекулы ДНК  состоит из «старой» и «новой»  полинуклеотидных цепей.

     Все РНК также построены из нуклеотидов  четырех оснований: аденина и гуанина, цитозина и урацила.

     Урацил заменяет в РНК тимин ДНК. В качестве пентозы используется рибоза. Размеры РНК разнообразны. Матричная РНК имеет от нескольких тысяч до десятков тысяч нуклеотидов и составляет до 3% суммарной РНК клетки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     42. Транспирация как  физиологический  процесс. Факторы,  определяющие величину  транспирации.

     Транспирация  – это физиологический процесс  испарения воды растением. Количество воды, которое испаряет растение, во многом превосходит объем содержания в нем воды. Экономный расход воды составляет одну из важнейших проблем  для сельскохозяйственного производства. К.А. Тимирязев называл транспирацию необходимым физиологическим злом.

     Если  мы будем выращивать растения в условиях высокой влажности воздуха, но транспирация будет идти со значительно меньшей  интенсивностью. Однако рост растений будет одинаков или даже лучше  там, где влажность воздуха выше, транспирация меньше. Вместе с тем  транспирация необходима организму:

     1. транспирация спасает растение от перегрева, который ему грозит на прямом солнечном свете. Температура транспирирующего листа на 5-7 градусов ниже температуры окружающего воздуха;