Гормоны и дифференцировка у растений

Каждая клетка после деления попадает в свою окружающую среду , которая характеризуется определенной специфичностью. Эта специфичность может быть связана (прямым или косвенным способом) с концентрацией воды в системе, с природой и количеством углекислого газа, кислорода, других компонентов атмосферы, с наличием биоактивных молекул-гормонов, других метаболитов, а также с рядом дрз их факторов. Последними являются температура, интенсивность и спектр проникающей радиации, значения электромагнитных градиентов и т. д. Полагают, что упомянутые факторы могут влиять на дифференцировку через цитоплазму, которая в свою очередь воздействует на гены. Разумно допустить, что различие упомянутых факторов связано с различным положением клеток в развивающейся живой гетерогенной системе. Здесь уместно провести простую аналогию между положением клетки в развивающейся ткани эмбриона и ростом листа растения (например, дерева). Растущий лист ориентируется в пространстве в соответствии с максимальной интенсивностью потока солнечной энергии. Количество солнечной энергии, аккумулируемой листом, зависит как от прямого доступа солнечного света, так и потока рассеянного света, определяемого пространственным расположением листа среди его соседей (других листьев). Эти другие листья играют роль компонентов внутренней окружающей среды рассматриваемого листа. Они являются своего рода окружающими клетками . Очевидно, что представленная аналогия позволяет [c.23]

Различные органы растения образуются в результате сложного процесса, в котором реализуется генетическая программа деления клеток, их селективного роста и, наконец, дифференцировки. Поскольку растительные клетки имеют ригидную клеточную стенку и не могут передвигаться, в области морфогенеза растений особый интерес приобретают два вопроса 1) чем детерминируется строгая последовательность клеточных делений, происходящих в определенных плоскостях и 2) каким образом регулируются степень н направление роста отдельных клеток Как мы увидим, за то и другое по крайней мере частично ответственны особые ансамбли микротрубочек, имеющиеся только в растительных клетках. Третий аспект развития-клеточная дифференцировка-регулируется гормонами и факторами внешней среды. В этом разделе мы рассмотрим в общих чертах то, что сейчас известно о делении, росте и диффереицировке растительных клеток. [c.197]

Регуляция экспрессии генов. Фитогормональная регуляция экспрессии генов обусловливает такие важнейшие процессы в жизни растительной клети, как дифференцировка и дедифференцировка, деление, рост и адаптация к новым метаболическим условиям. Среднее время фитогормональной регуляции работы генома исчисляется несколькими часами. В то же время растение способно ответить на изменение уровня некоторых гормонов всего за несколько десятков минут. Эти быстрые реакции связаны со способностью фитогормонов регулировать активность уже существующих ферментов растительной клетки. [c.335]

Координированные процессы клеточного деления, роста и дифференцировки контролируются многими факторами. Среди них особенно выделяется группа сигнальных молекул, называемых фитогормонами (или регуляторами роста растений), которые специфически действуют на рост растений и играют ключевую роль в их развитии Известно пять классов таких соединений ауксины, гиббереллины, цитокинины, абсцизовая кислота и газ этилен. Как показано на рис. 20-67, все это небольшие молекулы, способные легко проходить через клеточную стенку. Эти вещества вырабатываются в растительных клетках и либо действуют на месте, либо транспортируются по определенным путям к клеткам-мишеням. Так, например, суммарный поток ауксинов в побегах направлен от верхушки к основанию (скорость его около 1 см/ч). Несмотря на относительно малое число гормонов, растения справляются со своими регуляторными задачами благодаря многообразному использованию каждого гормона их клетки, как правило, реагируют на определенные комбинации этих веществ. Так, сам по себе ауксин способствует образованию корней, в сочетании с гиббереллином вызывает удлинение стебля, вместе с цитокинином контролирует рост боковых почек, а с этиленом стимулирует рост боковых корней. [c.436]

Выращивали суспензию зрелых дифферепцироваппых клеток корней, стеблей или листьев моркови и табака. Затем по одпой клетке переносили в свежую жидкую среду. Возникали клоны из клеток табака — аморфные каллусоподобные массы клеток, из клеток моркови — небольшие сердцевидные скопления, очень похожие на нормальные зародыши моркови. Затем эти клоны переносили па твердый субстрат — почву или агар, обогащенный минеральными веществами и гормонами роста растений, и выращивали. В копце концов из них развивались нормальные растения с корнями, стеблями, листьями и даже цветами и семенами (рис. 13-3). Следовательно, в ходе дифференцировки клеток, послуживших родопачальниками клонов, весь геном сохранялся. [c.231]

Не следует забывать, что пока идентифицировано только пять основных типов эндогенных гормонов, а за время жизненного цикла в дифференцировке растения должно участвовать большое число генов, активируемых в соответствующих клетках и в правильной последовательности. Поэтому трудно представить, как такое небольшое число гормонов может регулировать активность столь большого числа генов. Однако, возмолено, что только определенные главные гены регулируют основные пути развития, а им подчиняется большое число геиов, активирующихся и а последующих стадиях диффереицировки. В самом деле поразительно, что при дифференцировке, например при развитии листа или цветка, часто происходит коордииироваииая экспрессия целых блоков генов. Число основных этапов развития высшего растеиия, в регуляции которых участвуют главные гены, совсем невелико, и ие исключено, что взаимодействие между уже известными гормонами молеет играть важную роль в регуляции некоторых из этих этапов. [c.488]

Химическая (гуморальная) координация у животных осуществляется с помощью гормонов, т. е. веществ, которые синтезируются в одном месте, а действуют, причем в очень малых концентрациях, в других местах. У растений координация функций осуществляется с помощью соединений, которые вовсе не обязательно транспортируются куда-то из места, где они синтезируются, поэтому их не всегда можно назвать гормонами. Кроме того, поскольку эти химические агенты обычно в той или иной мере влияют на рост, их рекомендуется называть ростовыми веществами. Впрочем, эта терминологическая тонкость многими авторами не соблюдается, и широко применяются такие понятия, как гормоны растений , или фитогормоны , которыми мы тоже будем пользоваться. Важно только осознавать, что точные механизмы действия ростовых веществ растений пока неясны и аналогия с действием гормонов животных может только ввести в заблуждение. Следует помнить, что процесс роста складывается из трех этапов — деления клеток, увеличения их размеров и дифференцировки (специализации), и что этот процесс протекает не во всех частях растения (разд. 22.4). Это, следовательно, будет отражаться на действии и распределении различных ростовых веществ в растении. Выделяют пять основных классов ростовьгх веществ [c.247]

Существует несколько путей, по которым может идти развитие клетки после ее дедифференцировки. Первый путь — это вторичная регенерация целого растения, возможна дифференцировка на уровне клеток, тканей, органов. Второй путь — это утрата клеткой способности к вторичной дифференцировке и регенерации растения, стойкая дедифференцировка, приобретение способности расти на среде без гормонов, т. е. превращение в опухолевую. Такими свойствами часто характеризуются клетки старых пересадочных культур. Третий путь — это нормальный цикл развития каллусной оетки, заканчивающийся ее старением и отмиранием. В этом случае клетка претерпевает вторичную дифференцировку и прекращает делиться (стационарная фаза роста). Однако такая дифференцировка не ведет к морфогенезу, а закрепляет за ней свойства старой каллусной клетки. [c.96]

Методы генетики соматических клеток растений имеют много важных приложений, поскольку растительные клетки в культуре в отличие от клеток животных обладают очень важным свойством-из одной растительной клетки можно получить целое растение. У животных линия клеток, которые затем образуют гаметы, отделяется от соматических клеток на ранних этапах индивидуального развития особи. По мере этого развития соматические клетки специализируются, при этом они теряют способность при делении восстановить целую особь. У растений генеративные клетки не существуют в виде отдельной клеточной суб-по-пуляции цветок формируется из неспециализированных соматических клеток. Тотипотентность растительных клеток, выращенных в культуре, была впервые показана в 1958 г. Одиночная клетка моркови при пролиферации давала массу недифференцированных клеток, так называемый каллус, которые на среде, содержащей растительные гормоны, подвергались дифференцировке, образуя корни и стебель. На стебле формировались цветы и затем семена. Из этих семян затем вырастали нормальные растения. [c.329]

НИИ молекулярных механизмов дедифференцировки, действия гормонов и других факторов, индуцирующих деление, небезразлично, в какой фазе клеточного цикла данная клетка перешла к дифференцировКе, т. е. с какой фазы ей предстоит двигаться повторно по циклу. Часто эксплант, используемый для получения каллуса, является фрагментом органа и включает ткани, клетки которых различно дифференцированы. Так, взятый целиком фрагмент стебля имеет в своем составе клетки — эпидермальные, первичной коровой паренхимы, камбия и сосудистой системы, сердцевинной паренхимы. В разных условиях культивирования и в зависимости от различий в физиологическом состоянии исходного растения можно наблюдать преимущественную пролиферацию клеток камбия и его молодых дериватов, коры и сердцевинной паренхимы. Различное тканевое происхождение первичных каллусных клеток является одной из причин гетерогенности культуры каллусной ткани, так как некоторые функциональные особенности исходных дифференцированных клеток передаются в ряду клеточных поколений как стойкие модификации или эпигенетически наследуемые признаки. [c.15]

Книгой Антитела. Методы , первый том которой вы держите в руках, издательство IRL Press продолжает свою чрезвычайно популярную серию руководств по биологии Практические подходы , охватывая при этом область иммунологических исследований. Специфичность и антигенсвязывающие свойства антител используются в практике с начала нынешнего века, но за последние 20 лет популярность антител значительно возросла. Среди лабораторий, занимающихся изучением живых систем и биомолекул на физиологическом биохимическом уровне, едва ли найдутся такие, где еще не оценили антитела и не поняли, что это самый удобный, а часто и незаменимый инструмент идентификации, количественной оценки и изучения структуры и биологических свойств различных молекул. Диапазон применения антител чрезвычайно широк с их помощью изучают гормоны животных и растений, ферменты, клеточные рецепторы и маркеры дифференцировки, сывороточные белки, тканевые и клеточные антигены, опухолеспецифи-ческпе, бактериальные и паразитарные антигены и др. Для того чтобы эффективно использовать антитела при решении столь широкого круга задач, необходимо обладать компетентностью в двух тесно связанных областях, а именно уметь приготовить препараты высокоспецифичных антител с воспроизводимыми свойствами, а также выбрать и осуществить необходимый метод, основанный на использовании этих антител. В этой книге оба методологических аспекта сведены вместе. Она посвящена тому,. как получить антитела, проверить их качество, а также как с ними работать. В ней собран богатейший опыт и глубокие знания нескольких моих коллег по отделу иммунологии в Бирмингеме некоторые главы написаны специалистами из других центров. [c.6]

Кто бы мог подумать, что столь простое химическое соединение может иметь важнейшее значение для роста, функционирования и эволюции растений Этилен (СН2=СНг) при обычных температурах находится в газообразном состоянии. Как правило, клеточную дифференцировку и эволюцию связывают с генами, поэтому немыслимо предположить, чтобы растительный гормон представлял собой простое газообразное вещество. Констатируя это противоречие, Уоринг и Филлипс С Уаге1п ,. РЬНИрз, 1978) пишут Этилен в роли гормона может показаться курьезом . И все же этилен — это просто газообразный гормон, образующийся у высших растений из аминокислоты Ь-метионина (считающегося его единственным природным биохимическим предшественником). Этилен регулирует процессы развития через механизмы, не связанные непосредственно с биосинтезом белков. По-видимому, он воздействует на пролиферацию клеток, изменяя перенос протонов. [c.93]

У растений развился совершенный механизм регуляции направления роста при помощи гормонов. В процессе эволюции многоклеточных растений происходила их дифференцировка на корни и стебли. Что представляют собой эти органы с точки зрения воздействия гравитации Корни —это структуры, которые растут в направлении центра гравитации, стебли же растут в противоположном направлении, т. е. они научились противодействовать силе тяжести. Каждое твердое тело, каждая частица испытывают воздействие гравитационных сил, которые притягивают их к центру Земли. Каким же образом растительные клетки преодолевают это воздействие и, более того, так эффективно освобождаются от него Ведь ствол секвойи (Sequoia washingtonia) может возвышаться над землей на 106 м, образуя на этой высоте листья и цветки. [c.239]

Половое размножение цветковых растений начинается с индукции цветения, которая может определяться возрастом, а может зависеть от яровизации и (или) фотопериода. По отношению к фотопериодическо-му воздействию растения делятся на нейтральные, длиннодневные, короткодневные, длинно-короткодневные и др. Фотопериодическое воздействие воспринимается листьями и осушествляется при участии фитохрома. Предполагается, что в листьях образуется гормон цветения — флориген, в состав которого входят гиббереллин и антезин. Длиннодневные растения имеют достаточное количество антезина, но им недостает гиббереллина, который синтезируется на длинном дне. Короткодневные растения, наоборот, не испытывают недостатка в гиббереллине, но им необходим антезин, образующийся в условиях короткодневного фотопериода. Флориген поступает в вегетативные апексы и индуцирует их превращение в апексы флоральные (эвокация). Дифференцировка пола у двудольных растений определяется генотипом и гормональным балансом. Дальнейшие этапы полового размножения включают в себя развитие цветка, опыление и оплодотворение, формирование семян и плодов. [c.389]

Клеточные взаимодействия, 0суи-т,ествляемые посредством гормонов, могут проявляться как на малых, так и на очень больших расстояниях. Сейчас, однако, нам предстоит рассмотреть ближние взаимодействия, от клетки к клетке. Наличие таких взаимодействий у животных твердо установлено. Поскольку клеткн животных подвижны и разные клетки могут смешиваться, они должны обладать способностью взаимного узнавания. Это обеспечивается специфическими веществами, прежде всего белками, расположенными на поверхности клеток. Кроме того, в зародышах животных ткани некоторых типов могут побуждать.- соседние, контактирующие с ними клетки к дифференцировке, и есть все основания полагать, что это явление обусловлено перемещением способных к диффузии веществ от клетки к клетке. В отличие от клеток животных соматические клетки растений неподвижны, поэтому они, скорее всего, не нуждаются в механизме узнавания. Напротив, подвижные половые клетки растсиий нуждаются в. таком механизме, что проявляется не только при взаимодействии пыльцы и рыльца у высших растений, ио и при слиянии гамет одноклеточных водорослей, таких, как СМатуйотопаз. [c.489]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология