Физиология растений - Лебедев С.И.
ISBN 5-10-000574-2
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, метаболизм клетки включает многочисленные физические и химические реакции, объединенные в пространстве и во времени в единое упорядоченное целое. Большую роль в этом играют высокоэффективные механизмы регуляции, молекулярная ультраструктура клетки и пространственная организация (компартментация) в виде микроскопических и суб-микроскопических отсеков с локализованными в них определенными ферментными системами, в которых реализуются соответствующие пути обмена веществ и энергии.
БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ И ТОКИ В КЛЕТКЕ
Одна из главных функции протоплазматических структур клетки, возможно, заключается в создании в водном субстрате специфических структур, обеспечивающих прохождение так называемых электродных реакций, при которых отнимаются или присоединяются электроны. Происходящие в клетке химические реакции и движение заряженных частиц обусловливают взаимопревращение химической энергии.
В клетках растительного организма электроны достигают наивысшего биопотенциала в результате поглощения фотонов. С этого высокого энергетического уровня в различных процессах и реакциях электроны опускаются на самый низкий энергетический уровень — уровень воды, отдавая энергию на различные процессы жизнедеятельности. Электрические потенциалы, которые возникают в отдельных клетках и ткаиях, являются важнейшими компонентами в процессах возбуждения и торможения. Энергетические изменения, сопровождающие процессы жизнедеятельности, характеризуются небольшими величинами — мень-.ше 1,5 эВ (I эВ = 97 кДж).
Шкала
биопотенциалов
-168
1,5- -126
1,0- -84
0,5 - -42
0-
Энергия, отдаваемая электронами, не может откладываться '«в запас», оиа превращается в химическую энергию высокоэнер-тетических фосфатных связей аденозинтрифосфйта (АТФ) в юкислительио-восстановительных реакциях. В свою очередь, АТФ ;не может накапливаться в больших количествах, иначе будет повышаться осмотическое давление, поэтому энергия переводится в такую форму, в которой возможно ее запасание.в больших количествах, а именно АТФ используется для синтеза жиров и углеводов.
Превращение световой энергии в химическую энергию АТФ происходит в мембранах хлоропластов, энергия же биологического окисления превращается в митохондриях также в химическую энергию макроэргических связей в молекуле АТФ, Окислительно-восстановительные потенциалы, или редокс-потенциа-лы, являются мерой соответствующего количества электрической
энергии электронов, которая воспринимается: или отдается определенными типами молекул. В общем виде эту реакцию можно' записать так: окисленная форма Н-^^восстановленная форма.
В жизых клетках постоянно происходят активный' транспорт ионов, требующий расхода энергии, специальных ферментов н, возможно, переносчиков. Благодаря активному избирательному переносу в клетку одних ионой, связыванию их компонентами клетки и выделению из нее других ионов- образуется разница концентраций ионов в клетке и в окружающей среде. Многие ионы необходимы как активаторы внутриклеточных синтезов н как стабилизаторы структуры органоидов. Обратимые изменения соотношения ионов в клетке и среде лежат в основе биоэлектрической активности клетки — одного из важнейших факторов' передачи сигналов от одной клетки к другой.
Таким образом, деятельность растительной клетки неразрыь-но связана с генерированием ею электрических потенц-иало». С внешней стороны клетка всегда заряжена положителынэ'относительно внутреннего содержимого, и разница потенщтгшв; равняется 0,5—1 В.
ПОГЛОЩЕНИЕ И ВЫДЕЛЕНИЕ ВЕЩЕСТВ
И ЭНЕРГИИ КЛЕТКОЙ
В живой растительной клетке всегда поддерживается: определенное соотношение воды, солей и органических соединений,, регулирующееся обменом веществ с окружающей средой, без: которого жизнь невозможна. Через полупроницаемые поверхностные слои протопласта в клетку легко проникают вода к растворенные в ней вещества, в том числе в клеточный сок. Без этого невозможны поступление в клетку питательных веществ извне и передвижение их из одной клетки в другую, а следовательно, существование и самого растеиия. Способность цитоплазмы пропускать сквозь себя определенные вещества получила название проницаемости цитоплазмы.
Поступление питательных веществ в клетки — результат активного процесса поглощения, который подчинен законам диффузии. Но не все можно объяснить диффузией. На поступление растворенных веществ в клетку, проницаемость -цитоплазмы влияют снабжение тканей кислородом, температура, наличие органических веществ, содержание солей в клетках, а также свойства и концентрация растворенных веществ в окружающем субстрате. Особенно хорошо это наблюдается на проницаемости слоев цитоплазмы — плазмалеммы и тонопласта. Полная потеря цитоплазмой способности регулировать передвижение растворенных веществ служит показателем ее гибели.
Рассмотренные ранее свойства живой цитоплазмы свидетельствуют о том, что проницаемость ее и поступление ионов и мо-.
