Константинова С.В. - Физиология и биохимия растений - 1. Общие черты растительной и животной клеток

Введение в курс физиологии растений

0:15

Светлана Викторовна Константинова, старший преподаватель кафедры физиологии растений, представляет курс физиологии растений.
Курс объединяет второй и четвертый курсы биологического факультета.
Физиология растений считается сложной, но интересной дисциплиной, требующей знаний из других областей, таких как ботаника, биохимия, генетика и общая химия.

Важность физиологии растений

1:45

Физиология растений требует глубокого понимания взаимодействия света и вещества, что делает её сложной, но интересной.
Преподаватель делится своим опытом и любовью к предмету, начиная с 11 класса.
Учебники по физиологии растений устарели и неполны, что усложняет изучение предмета.

Введение в курс

4:55

Преподаватель обещает объяснять сложные вещи простыми словами и поощряет задавать вопросы.
Начинается вводная часть курса с определения физиологии растений.
Физиология рассматривается как наука о жизнедеятельности организмов, их частей и клеток.

Место физиологии в естественно-научных исследованиях

7:15

Физиология отвечает на вопросы "зачем" и "как" в естественных науках.
Классическая биология и фитохимия изучают, что происходит, теория эволюции - как это происходит, генетика - как организм сформировался, биохимия - как происходят реакции.
Физиология объединяет все эти вопросы, задавая вопрос "зачем".

Основные дилеммы растительной жизни

9:13

Растения автотрофы, синтезирующие органические вещества из неорганических с использованием энергии солнца.
Основная дилемма растительной жизни - автотрофность и прикрепленный образ жизни.
Растения не могут перемещаться в поисках лучших условий, что ограничивает их возможности.

Приспособления растений

10:09

Растения адаптируются к условиям, в которых они растут, используя фототропизм и другие механизмы.
Растения защищают себя от врагов, отпугивая их и оповещая сообщество о нападении.
Автотрофность включает фотосинтез и минеральное питание, особенно бережное отношение к азоту и фосфору.

Метамерное строение растений

13:15

Растения устроены наподобие кубиков лего, с листьями, почками и междоузлиями.
Эти "кубики" настраиваются и растут на протяжении всей жизни растения.

Автотрофность и устойчивость растений

13:55

Автотрофность связана с особенностями эмбрионального развития и расселения растений.
Семена растений содержат зародыш и запас питательных веществ, что позволяет им выживать в неблагоприятных условиях.
Стратегия устойчивости растений включает биохимические и морфологические адаптации, такие как колючки и суккулентное строение листа.

Биохимические механизмы устойчивости

14:39

Растения имеют многократное дублирование биохимических путей и ферментов.
Гликолиз, древний анаэробный путь получения энергии, использует NADH и NADPH.
Растения могут использовать оба типа ферментов для получения энергии, что позволяет им адаптироваться к различным условиям.

Вторичный метаболизм

17:06

Вторичный метаболизм — это надстройка к первичному метаболизму, которая часто является дорогостоящей с энергетической точки зрения.
Вторичные метаболиты включают лекарственные вещества и вещества, отпугивающие или привлекающие насекомых.
Вторичный метаболизм помогает растениям общаться с окружающей средой и адаптироваться к различным условиям.

Пример цианогенных гликозидов

19:49

Цианогенные гликозиды — это вторичные метаболиты, которые могут быть безопасными в нормальных условиях, но становятся ядовитыми при механическом повреждении.
Пример: горький миндаль и косточковые растения, которые могут быть ядовитыми для людей и животных.
Растения используют вторичные метаболиты для защиты от вредителей и конкурентов.

История антилоп куду

22:43

Антилопы куду погибли, когда их приручили и посадили в загородку, так как акации выделяли сигнальные вещества, предупреждающие о присутствии антилоп.
Акации синтезировали танины, которые не позволяли антилопам переваривать листья, что привело к их гибели.
В природе антилопы избегали акации, и все было в порядке.

Экологические аспекты и фотосинтез

23:42

Растения играют ключевую роль в поддержании баланса окружающей среды, связывая углекислый газ CO2.
Фотосинтез, который начался миллионы лет назад, продолжает влиять на современную атмосферу.
Увеличение концентрации CO2 в атмосфере может быть как полезным для растений, так и вредным для человека.

Основы физиологии растений

26:08

Физиология растений является основой современного растениеводства и сельского хозяйства.
Биотехнология растений включает культуру растительных клеток, каллусные культуры и микроклональное размножение.
Суспензионная культура позволяет сохранять редкие виды и получать вторичные метаболиты.

Примеры использования культур клеток

27:07

Женьшень и тис используются для производства фармацевтических препаратов.
В природе выращивание женьшеня занимает много лет, что делает его нерентабельным для промышленного производства.
Культура клеток позволяет быстро и контролируемо выращивать растения для получения необходимых веществ.

Проблемы и перспективы культур клеток

28:58

Выращивание культур клеток может быть дорогим и длительным процессом.
Не всегда удается заставить клетки синтезировать нужные вещества в промышленных количествах.
Культура клеток может синтезировать разные вещества, что требует дальнейшего изучения и применения.

Введение в растительную клетку

31:11

Растительные клетки отличаются от животных клеток по форме и размеру.
Общие черты эукариотических клеток включают ядро, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи.
Митохондрии и пероксисомы также присутствуют в обеих типах клеток.

Основные органеллы и их функции

33:35

Ядро содержит основную часть генома и является генетической библиотекой.
Эндоплазматический ретикулум синтезирует липиды и белки, предназначенные для секреции.
Аппарат Гольджи сортирует и модифицирует белки и липиды.

Митохондрии и пероксисомы

35:28

Митохондрии являются энергетической станцией клетки, синтезируя АТФ.
Пероксисомы участвуют в окислительных процессах, защищая клетки от активных форм кислорода.

Лизосомы и цитоскелет

37:28

Лизосомы в животных клетках и литические вакуоли в растительных клетках содержат ферменты для разрушения клеток.
Цитоскелет обеспечивает внутренний каркас и транспортные магистрали.

Плазмолема и компартменты

38:24

Плазмолема отделяет внутреннее содержимое клетки от окружающей среды.
В растительных клетках есть запасающие вакуоли, которые отличаются от лизосом в животных клетках.

Основные отличия растительных клеток

38:44

Растительные клетки имеют запасающие вакуоли, которые накапливают питательные вещества.
Литические вакуоли в растительных клетках содержат ферменты для разрушения клеток.

Клеточная стенка и плазмодесмы

39:25

Клеточная стенка обеспечивает механическое давление и поддерживает форму клетки.
Плазмодесмы соединяют внутренние пространства соседних клеток, создавая единое пространство.
Не у всех растительных клеток есть плазмодесмы.

Пластиды и геномы

40:24

Пластиды, такие как хлоропласты и хромопласты, играют важную роль в фотосинтезе.
Растительная клетка имеет три генома: ядерный, митохондриальный и пластидный.
Ядро контролирует митохондрии и пластиды, используя регуляторные гены.

Вакулярная система и цитокинез

42:04

Вакуоли делятся на запасающие и литические.
Деление клеток у растений отличается от животных из-за наличия клеточной стенки.
Тотипотентность позволяет любой живой растительной клетке дать начало новому растению.

Общие черты растительной и животной клетки

43:54

Ядро окружено двойной мембраной с ядерными порами.
Ядерные поры пропускают белки через центральный канал, используя сигналы ядерной локализации.
ДНК хранит генетическую информацию, а генетический код универсален и триплетен.

Генетический код и трансляция

46:57

Генетический код состоит из триплетов, каждый из которых кодирует аминокислоту.
Матричная РНК синтезируется на ДНК и выходит через ядерные поры для трансляции.
Рибосомы считывают триплеты и подставляют аминокислоты к растущему белку.

Регуляция генов

50:04

У каждого гена есть регуляторный участок, с которым связываются белки-факторы транскрипции.
Факторы транскрипции могут активировать или ингибировать синтез матричной РНК.
Это позволяет контролировать работу генов и синтез белков.

Эндоплазматический ретикулум

51:01

Эндоплазматический ретикулум связан с ядром и образует непрерывную сеть в клетке.
Проходит через плазмодесмы, позволяя белкам перемещаться между клетками.
Включает шероховатый эндоплазматический ретикулум, где рибосомы синтезируют белки.

Функции эндоплазматического ретикулума

51:56

Белки, синтезированные в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме, поступают в его просвет.
Белки могут модифицироваться, экспортироваться или направляться в другие компартменты клетки.
Масляные тельца синтезируют и запасают липиды, а протеиновые тельца синтезируют и запасают белки.

Взаимодействие с другими органеллами

52:56

Эндоплазматический ретикулум плотно контактирует с ядром, митохондриями и хлоропластами.
Везикулярный транспорт связывает эндоплазматический ретикулум с аппаратом Гольджи.

Сворачивание белков

53:55

В эндоплазматическом ретикулуме белки правильно сворачиваются, образуя дисульфидные связи.
Дисульфидные связи укрепляют структуру белков, делая их функциональными.

Олигомеризация и гликозилирование

54:54

Белки могут олигомеризоваться в эндоплазматическом ретикулуме.
Гликозилирование белков происходит в эндоплазматическом ретикулуме, добавляя сахарные хвосты.

Транспорт белков

55:54

Белки транспортируются из эндоплазматического ретикулума в цитоплазму и аппарат Гольджи.
Везикулярный транспорт используется для дальнейшей обработки и сортировки белков.

Хранение и деградация белков

56:11

Запасные белки хранятся в эндосперме зерновки кукурузы.
Деградация белков происходит в эндоплазматическом ретикулуме или цитозоле.
Неправильные белки деградируются до аминокислот для повторного использования.

Синтез липидов и липидные капли

57:10

Липиды секретируются между монослоями мембраны.
Образуются липидные капли, окруженные одним монослоем.
Липидные капли важны для межклеточных взаимодействий и хранения кальция.

Межклеточные взаимодействия и кальций

58:06

Эндоплазматический ретикулум позволяет переносить вещества между клетками.
Кальций в растительной клетке хранится в эндоплазматическом ретикулуме.
Кальций является сигналом для передачи сигналов в клетке.

Аппарат Гольджи

1:00:19

Аппарат Гольджи состоит из цистерн, связанных мембранным транспортом.
В аппарате Гольджи происходит окончательное гликозилирование белков.
Аппарат Гольджи участвует в синтезе полисахаридов и белков клеточной стенки.

Цитоскелет

1:02:42

Цитоскелет состоит из микротрубочек и микрофиламентов.
Микротрубочки и микрофиламенты образуют гибкий каркас клетки.
Цитоскелет участвует в транспорте везикул и синтезе целлюлозы.

Деление клетки

1:07:37

Цитоскелет играет ключевую роль в делении клетки.
Микротрубочки веретена деления связывают хромосомы и растягивают их к полюсам клетки.
Митохондрии — двумембранные органеллы с внутренней мембраной, образующей кристы.

Митохондрии

1:09:27

Внутренняя мембрана митохондрий образует кристы.
Наружная мембрана митохондрий имеет поры, пропускающие молекулы и белки.
Внутренняя мембрана митохондрий энергизована и образует градиент протонов.

Протоны в митохондриях

1:09:51

В митохондриях образуется градиент протонов.
Протоны перекачиваются из матрикса в межмембранное пространство.
Внутренняя мембрана митохондрий непроницаема и энергизована.

Пероксисомы

1:10:54

Пероксисомы присутствуют во всех эукариотических клетках.
Они участвуют в биосинтезах, связанных с активными формами кислорода.
В пероксисомах содержится каталаза, разрушающая перекись до кислорода и воды.

Глиоксилатный цикл

1:13:05

В пероксисомах растений происходит глиоксилатный цикл.
Этот цикл превращает жиры в сахара, необходимые для роста растений.
Глиоксилатный цикл особенно важен для семян с большим запасом жиров.

Плазмолема

1:14:05

Плазмолема состоит из липидного бислоя с гидрофильными и гидрофобными частями.
В растительной клетке липиды отличаются по составу жирных кислот.
В растениях нет холестерина, он используется для биосинтеза фитостеринов.

Особенности плазмолемы

1:16:53

Плазмолема контактирует с клеточной стенкой и содержит гликозилированные белки.
В плазмолеме встроен целлюлоз-синтазный комплекс для синтеза клеточной стенки.
В растительной клетке протонная энергетика, что создает мембранный потенциал.

Функции плазмолемы

1:19:38

Плазмолема избирательно проницаема и контролирует поглощение и секрецию.
Она энергизована и участвует в запасании энергии.
На плазмолеме размещаются ферменты и рецепторы, а также сигнальные компоненты.