Структура и функции растительной клетки

в этой же аудитории
Область научных интересов: половая репродукция цветковых и

хвойных растений, полярный рост, АФК, ионные каналы, мембранный потенциал
Микрошеф группы физиологии мужского гаметофита (рук. проф. Ермаков И.П.)
Единственный на кафедре флуоресцентный микроскоп
Принимаем студентов для выполнения самостоятельных работ в рамках грантов РФФИ

кафедры.

Албертс Б., Брей Д. и др. Молекулярная биология клетки. Т.

3, Особенности растительных клеток. с. 382-440.

С.С. Медведев «Физиология растений». Изд-во С.-Петербургского университета. 2004.

Ганс-Вальтер Хелдт Биохимия растений. Изд-во Бином (переведен на кафедре)

Biochemistry & Molecular Biology of Plants, B.Buchanan, W.Gruissem, R.Jones, Eds. 2000, American Society of Plant Physiologists

http://www.aspb.org/

Учебника по этому курсу нет, но стоит почитать…

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.

клеток
Растения неподвижны, а значит, им нужна механическая опора, защита от

нападения, широкий спектр адаптационных механизмов и быстрый рост.

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

центральная вакуоль

Пластиды

Плазмодесмы

Отсутствие центриолей

base pairs
Allium cepa
2n=16
15300 million base pairs
Различия за счет повторов.

Количество генов у Арабидопсиса и у Лука практически одинаковое.

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
–от 200 до 2000 кб
–частые рекомбинации
–структура нестабильная
–наследуется по материнской линии
–гены эволюционируют очень медленно

медленно
–наследуется только по материнской линии, рекомбинации очень редки
У разных растений,

за редким исключением,
структура генома примерно одинакова. Она состоит из большого и малого однокопийных
участков, разделенных инвертированными повторами, которые содержат гены хлоропластных рРНК.

рост)
Тотипотентность («каждая может стать всеми»)




Механические свойства и состав: сопротивление

окружающей среде

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.

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.

трансформировать
За счет тотипотентности из трансформированных клеток можно легко получать эмбриоиды,

а затем взрослые ГМО-растения
«Легко» - понятие относительное

«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.

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!)

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.

бакалавриата
Проф. Ермаков И.П.
С.н.с. Матвеева Н.П.
ЛИК (корпус биофизики), 1 этаж, комн.

221