Физиология растений - Якушкина Н.И.
Скачать (прямая ссылка):
ветствующих и-РНК. Участок ДИК, работа которого регулируется
одним оператором, носит название оперона.
Важно отметить, что существуют низкомолекулярные вещества
дерепрессоры или эффекторы, которые связывают белки-репрессоры,
тем самым репрессия снимается и на ДНК-матрице образуется
и-РНК, индуцируется синтез соответствующих белков-ферментов.
В качестве эффекторов могут выступать или вещества, поступающие
из внешней среды, или вещества, образующиеся в самом организме
(какие-то метаболиты). Для высших животных и растений это могут
быть гормоны (см. ниже). Схема.Жакоба и Моно оказалась способ-
ной объяснить многие явления. Действительно, гены могут находить-
ся в двух формах: активной и репрессированной, В специализирован-
ных клетках лишь от 5 до 20% ДИК служит основой для транскрип-
ции, остальное количество ДНК репрессировано. Активность генома
может регулироваться и внешними условиями. Схема Жакоба и Моно
разработана для прокариот. У высших организмов геном значи-
тельно сложнее и регуляция его активности также более сложна и
значительно менее изучена. К этому вопросу мы еще вернемся в раз-
деле роста и развития растений.
Регуляция образования белков-ферментов может осуществляться
не только благодаря непосредственному влиянию репрессоров на мо-
лекулы ДНК. Интересны исследования, показывающие, что под влия-
нием различных воздействий меняется активность РИК-полимера-
зы — фермента, катализирующего образование и-РНК на ДНК-мат-
рице. Изменение активности этого фермента может оказать влияние
на скорость процесса транскрипции. Следующим регуляторным меха-
низмом может быть степень выхода уже образованных и-РНК из
ядра. В случае, если под влиянием определенных воздействий поры
в оболочке ядра закрываются, это может тормозить или даже пре-
кращать выход и-РНК из ядра в цитоплазму, что, естественно, при-
останавливает синтез белков-ферментов. Как уже упоминалось,
и-РНК поступает из ядра в цитоплазму в виде так называемых шт-
формосом, в которых она связана с белком. Для того чтобы служить
матрицей, и-РНК должна освободиться от окружающего ее белка.
По-видимому, и этот процесс может меняться в зависимости от усло-
вий (регуляции на уровне трансляции). Наконец, количество обра-
зовавшихся идентичных белков может регулироваться путем измене-
ния времени жизни и-РНК. Рассмотренные примеры показывают
различные возможности регуляции новообразования белков-фермен-
тов. Благодаря этой регуляции организм может приспосабливаться к
различным условиям, среды. В основе изменений обмена, происходя-
щих под влиянием внешних воздействий, лежит прежде всего изме-
нение направленности и скорости ферментативных реакций. Регуля-
ция образования и активности белков-ферментов лежит также в
основе процессов дифференциации.
В заключение важно подчеркнуть, что клетка имеет сложную ор-
ганизацию. В отдельных ее компартмеитах осуществляются специ-
фические взаимосвязанные физиолого-биохимические процессы. Вза-
имосвязь проявляется особенно хорошо на синтезе белка. Информа-
ция для этого процесса хранится в ядре, энергия поставляется мито-
хондриями, материал образуется в цитоплазме, сам процесс происхо-
дит на рибосомах. Синтез бедка — это также пример регулируемого
процесса.
Клетка, как и организм в целом, может существовать только при
непрерывном обмене с внешней средой. Перейдем к рассмотрению
закономерностей поступления в клетку воды и питательных веществ.
ПОСТУПЛЕНИЕ ВОДЫ В РАСТИТЕЛЬНУЮ
КЛЕТКУ
Для осуществления всех процессов жизнедеятельности в клетку
* из внешней среды должны поступать вода и питательные вещества.
Вода прямо или косвенно участвует во всех реакциях обмена. Вода
является важнейшей составной частью растительной клетки.
1. ДИФФУЗИЯ и осмос
Прежде чем перейти к изучению поступления веды, остановимся
па рассмотрении некоторых общих закономерностей.
Как известно, при температуре выше абсолютного O0C все молеку-
лы находятся в постоянном беспорядочном движении. Это показы-
вает, что они обладают определенной кинетической энергией. Благо-
даря постоянному движению при смешении двух жидкостей или двух
газов их молекулы равномерно распределяются по всему доступному
объему. Диффузия — это процесс, ведущий к равномерному распре-
делению молекул растворенного вещества и растворителя. Диффузия
всегда направлена от большей концентрация данного вещества к
меньшей, от системы, обладающей большей свободной энергией, к
системе с меньшей свободной энергией. Свободной энергией называ-
ется часть внутренней энергии системы, которая может быть превра-
щена в работу. Свободная энергия, отнесенная к 1 моль вещества,
носит название химического потенциала. Таким образом, химический
потенциал —- это мера энергии, которую данное вещество использует
и а реакции или движение. Чем выше концентрация данного вещест-
ва, тем выше его активность и его химический потенциал. Вследствие
этого передвижение вещества идет от большего к меньшему химиче-
скому потенциалу. Наибольший химический потенциал у чистой во-
