Слайд 1Структура и функции
растительной клетки
Брейгина Мария Александровна
Слайд 3Клетка - структурная и функциональная единица живого (суть клеточной теории)
Свойства
живого, проявляющиеся на клеточном уровне:
Способность к самовоспроизведению,
Способность к обмену
веществ, или метаболизму
Раздражимость - способность воспринимать сигналы внешнего мира и давать на них адекватный ответ
Клетка – открытая система, т.е. она обменивается с окружающей средой веществом, энергией и информацией.
Слайд 4Различия в образе жизни и типе питания отражаются в строении
клеток
Растения неподвижны, а значит, им нужна механическая опора, защита от
нападения, широкий спектр адаптационных механизмов и быстрый рост.
Слайд 5Задача
Решение
Механическая опора
Защита от нападения
Широкий спектр адаптационных механизмов
Быстрый рост
Клеточные стенки, специализированные
механические ткани
Синтез и накопление ядовитых веществ в вакуолях
Пластичность метаболизма, «обходные
пути»
Триединство генома
Фоторецепция и гормональная система
Рост растяжением и апикальный рост
Различия в образе жизни и типе питания отражаются в строении клеток
Слайд 6Основные структурные отличия растительной клетки от животной
Клеточная стенка
Большая
центральная вакуоль
Пластиды
Плазмодесмы
Отсутствие центриолей
Слайд 7В растительной клетке функционируют 3 генома
Ядерный
Митохондриальный
Пластидный
Как им там втроем?
Слайд 8Ядерный геном растений может сильно различаться по величине
Arabidopsis thaliana
2n=10
115 million
base pairs
Allium cepa
2n=16
15300 million base pairs
Различия за счет повторов.
Количество генов у Арабидопсиса и у Лука практически одинаковое.
Слайд 9Покрытосеменные
Голосеменные
Млекопитающие
Рептилии
Птицы
Рыбы
Членистоногие
Кольчатые черви
Нематоды
Моллюски
Иглокожие
Кищечнополостные
Одноклеточные
Водоросли
Грибы
Грам+ Бактерии
Грам- Бактерии
Микоплазма
Слайд 10Митохондриальный геном растений
Геном митохондрий растений значительно больше генома животных митохондрий.
Например, у арабидопсиса в 20 раз больше, чем у человека.
В нем также гораздо больше генов - примерно в 7 раз больше, чем в митохондриях человека.
Размер митохондриального генома растений сильно варьирует, даже внутри одного семейства, иногда в 5-10 раз (естественно, за счет повторов).
–упрощенный геном бактерий
–кольцевая ДНК
–от 200 до 2000 кб
–частые рекомбинации
–структура нестабильная
–наследуется по материнской линии
–гены эволюционируют очень медленно
Слайд 11Пластидный геном
–упрощенный геном цианобактерий
–кольцевая ДНК
–от 130 до 160 кб
– рекомбинации
очень редки
–стабильная структура
–эволюционирует очень медленно
–наследуется по материнской линии
У разных растений,
за редким исключением,
структура генома примерно одинакова. Хромосома состоит из большого и малого однокопийных участков, разделенных инвертированными повторами, которые содержат гены хлоропластных рРНК.
Слайд 12Особенности растительной клетки как динамичной системы
Рост растяжением (быстрый и «дешевый»
рост)
Тотипотентность («каждая может стать всеми»)
Механические свойства и состав: сопротивление
окружающей среде
Слайд 13Тотипотентность
Каждая живая растительная клетка (кроме клеток ситовидных трубок, не имеющих
ядер) потенциально может дать начало целому растительному организму. Это свойство
называется тотипотентностью. Пример из природы – раневая меристема.
На практике, чтобы добиться этого, клетку необходимо обрабатывать различными факторами, в первую очередь – фитогормонами, которые «перепрограммируют» ее, т.е. запустят процесс дедифференцировки.
Слайд 14А что на практике?
Свойство тотипотентности широко используется в биотехнологии для
выращивания биомассы и клонального микроразмножения. По желанию можно получить как
определенную ткань (гистогенез) или орган (органогенез), так и целое растение (эмбриоидогенез).
Клональное микроразмножение – быстрый способ получить необходимое количество особей из соматических зародышей – эмбриоидов.
Слайд 15А что на практике?
За счет пластичности генома клетки растений легко
трансформировать
За счет тотипотентности из трансформированных клеток можно легко получать эмбриоиды,
а затем взрослые ГМО-растения
«Легко» - понятие относительное
Слайд 16Что обеспечивает эти особенности?
Быстрый рост обеспечивает центральная вакуоль: вода –
«дешевый объем», а ионы – «дешевые осмотики». Увеличение объема вакуоли
занимает очень мало времени.
Укладка полимеров клеточной стенки задает направление и контролирует скорость роста. Как синтезируются микрофибриллы целлюлозы? Насколько прочно связаны они между собой? Здесь ключевую роль играют белки стенки, в том числе Са-зависимые, а также АФК.
Тотипотентность обеспечивается пластичностью растительного метаболизма. Гормональный сигнал на «переключение программы» может снова запустить клеточный цикл, когда он уже остановился.
Для растений характерно наличие меристем, которые делятся всю жизнь, обеспечивая неограниченный рост. Часть клеток остается недифференцированными. Раневые меристемы образуются de novo в месте повреждения.
Слайд 17Биохимические особенности растительной клетки
Фотосинтез (независимость!)
Включение в органические вещества элементов, полученных
из почвы (независимость!)
Биосинтез незаменимых аминокислот (независимость!)
Вторичный метаболизм (разнообразие!)
Альтернативное (цианидрезистентное) дыхание
(пластичность!)
Много альтернативных биохимических путей или шунтов (пластичность!)
Множество терминальных оксидаз и систем контроля редокс-статуса клетки (пластичность!)
Слайд 19Элементы структуры растительной клетки
Слайд 20I. Из чего состоит клетка
Клеточная стенка и ее роль в
морфогенезе и росте
Ядро и геном
Эндомембранная система и секреторный путь
Пластидная система
Растительные
митохондрии и их роль в «апоптозе»
Цитоскелет и его роль в росте и делении клетки
Семинар по актуальной литературе.
Промежуточный зачет.
Клеточный цикл и рост растяжением
II. Особые клетки и особые задачи
Полярность: зигота фукуса, пыльцевое зерно
Полярный рост: корневой волосок, пыльцевая трубка
Клеточное движение: замыкающие клетки устьиц
Семинар по актуальной литературе.
Итоговый зачет.
Слайд 21Никита Михайлович, сотрудник
Группа в контакте: http://vk.com/club83308044
Саша, студент магистратуры
Группа репродуктивной физиологии
растений
Слайд 22Предмет исследования: механизмы, контролирующие прорастание и полярный рост
Аспекты: ионный транспорт,
мембранный потенциал, активные формы кислорода, движение органелл
Слайд 23Основные методы: электронная + флуоресцентная микроскопия (широкополосная/конфокальная, иллюстративная/количественная)
В сотрудничестве: протеомика,
ПЦР, проточная цитометрия
Слайд 24Объекты: пыльца табака, лилии, пыльцевые трубки, протопласты
Физиология пыльцы цветковых
Слайд 25Физиология пыльцы хвойных
Объект: пыльца голубой ели, пыльцевые трубки
Слайд 26Увидеть органеллы
ДНК и митохондрии
ДНК, ядрышко и митохондрии
актиновые микрофиламенты
везикулы и митохондрии
митохондрии
Слайд 27Полуколичественные и количественные красители
Активные формы кислорода: суммарные, перекись, супероксид-радикал
Целлюлоза
Внутриклеточный
рН
Кальций
Мембранный потенциал
