МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РК

       ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ           им. С. АМАНЖОЛОВА 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ 
 

Тема: ДВИЖЕНИЯ РАСТЕНИЙ 
 

                                                         Выполнила:

                                                   Проверила:  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

г. Усть-Каменогорск 

Оглавление.

Введение.

    Проблема  движения растений уже давно привлекает к себе внимание исследователей. Вполне естественно, что высшие растения, прикрепленные корнями к почве, лишены возможности в течение своей индивидуальной жизни менять место произрастания. Однако совершенно неправильно делать отсюда вывод о неспособности этих организмов к движениям, об их неподвижности. На самом деле высшие растения и их органы осуществляют ряд разнообразных движений.

    Движения  начинаются с момента прорастания  семян и прекращаются только со смертью  организма. В этом отношении высшие растения близки к животным организмам. В то же время они коренным образом отличаются от последних по характеру свойственных им движений.

    Специфической особенностью движений у растений является то, что все они неразрывно связаны  с процессами роста и питания  этих организмов. Способность к движениям  реализуется у растений прежде всего  в непрерывном росте надземных н подземных органов (листья и корни), роль которых заключается в добывании необходимой организму пищи и воды. Огромные размеры поверхности листьев и корней, которые высшие растения создают в процессе своей жизнедеятельности, обеспечивают им возможность использовать для целей питания большие массы воздуха и почвы, что играет исключительно важную роль в выживании и самовоспроизведении организмов.

1. Способы движения у растений.

    Движение – это перемещение организма или его частей в пространстве. Способность к активному движению, т. е. к движению с затратой метаболической энергии, - характерное свойство всех живых организмов. Двигательная активность как животных, так и растений необходима для питания, защиты и размножения. У большинства растений движения не удается наблюдать непосредственно, так как они происходят очень медленно. Круговые движения (нутации) совершают верхушки побегов и корней проростков, побеги и листовые пластинки поворачиваются к свету (тропизмы), при смене дня и ночи открываются и закрываются цветки (настии). Некоторые растения обладают быстрыми двигательными реакциями, сходными по скорости с движениями животных (мимоза стыдливая, мухоловка, тычинки василька и барбариса и др.). Близки по скоростям у растений и животных внутриклеточные движения (цитоплазмы и органоидов), а также локомоторные движения одноклеточных (таксисы) с помощью жгутиков или ресничек.

    В некоторых случаях продвижение  в пространстве у растений достигается  за счет верхушечного роста (гифы грибов, пыльцевые трубки, корневые волоски). С использованием изменений тургорного давления в клетках осуществляются движения устьиц, медленные настические движения листьев или быстрые движения листьев в ответ на сотрясение (сейсмонастии). Однако для подавляющего большинства растений, начиная с нитчатых водорослей, характерным способом перемещения в пространстве является рост растяжением. В основе движения растений лежат осмотические процессы в отличие от движений животных, происходящих с участием сократительных белков.

    Способы движения растений можно  классифицировать следующим  образом:

1. Движение цитоплазмы и органоидов.
2. Локомоторные движения с помощью жгутиков (таксисы).
3. Верхушечный рост (корневые волоски, пыльцевые трубки, протонема мха).
4. Ростовые движения (удлинение осевых органов, круговые нутации, тропизмы: фото-, гео-, тигмо-, хемо-, термо- и т. д., ростовые настии: фото-, термо-, гигро-).
5. Тургорные движения (движения устьиц, медленные тургорные движения-настии, быстрые тургорные движения - сейсмонастии).

    Очевидно, что лишь две первые группы локомоторных движений являются общими для растительных и животных клеток. Движение цитоплазмы и движения с помощью жгутиков осуществляются с участием сократительных белковых систем и относятся к немышечным формам подвижности. Остальные типы движений свойственны только растениям.

2. Локомоторный способ движения  у жгутиковых.

    В основе локомоторных способов движения клеток лежит функционирование систем сократительных белков, обеспечивающих превращение химической энергии АТР в механическую энергию. Локомоторные движения у растений присущи клеткам, перемещающимся с помощью жгутиков.

2.1. Таксисы.

    Перемещение всего организма в пространстве под влиянием односторонне действующих факторов (раздражителей) называется таксисом. Этот тип движения характерен для одноклеточных жгутиковых (монадных) водорослей, для гамет и зооспор водорослей, для сперматозоидов мхов, плаунов, хвощей и папоротников. Движения осуществляются по направлению к источнику питания (или от него), для нахождения клетки другого пола (хемотаксисы) либо как реакция на свет (фототаксисы). Фототаксисы служат приспособлением для лучшего использования света фототрофными клетками. При невысокой интенсивности света клетка движется к свету (положительный фототаксис), при излишне высокой — от него (отрицательный фототаксис). Свет воспринимается фоторецептором с пигментной системой, рецептирующей синий свет. Координирующую функцию выполняет «глазное пятно», содержащее каротиноиды и локализованное сбоку от рецептора. В процессе поступательного движения вперед клетка вращается и при каждом обороте фоторецептор на время затемняется «глазным пятном». Это корригирует направление движения к свету. Сигнал с фоторецептора на жгутик, по-видимому, передается с помощью микротрубочек.

2.2. Механизм движения жгутиков

    Движение  монадной клетки обеспечивается волнообразным (от основания к вершине) движением жгутика. Основу двигательной системы составляют фибриллы — микротрубочки, идущие вдоль жгутика: две центральные и 9 пар периферических (9-2+2). Микротрубочки жгутика состоят из субъединиц тубулина и относятся к стабильным микротрубочкам. Периферические трубочки контактируют с центральными с помощью белковых радиальных связей, идущих к центру. Между собой периферические трубочки соединены белком пектином. У каждой пары периферических трубочек есть два отростка («ручки»), образованных из белка динеина.

    В основе движения жгутика лежит функционирование белковой системы тубулин-динеин, которая за счет энергии АТР обеспечивает механическое движение этого органа. Периферические микротрубочки жгутика скользят вдоль оси жгутика относительно друг друга и относительно центральной пары трубочек. Длина их при этом не меняется. Скольжение создается последовательным взаимодействием отростков, образованных из динеина, с тубулином соседних трубочек. Последовательное прикрепление, образование мостиков и подтягивание ручек приводит к смещению микротрубочек, подобно актиновым и миозиновым нитям в миофибрилле. Для возникновения мостиков между тубулином и линейном необходим магний.

3. Ростовые движения.

    В процессе эволюции у растений возник специфический способ движения за счет необратимого растяжения клеток. Этот способ движения лежит в основе удлинения осевых органов, увеличения площади листовых пластинок и тех форм настий, которые осуществляются путем роста клеток растяжением. Необратимое растяжение клеток обеспечивает прикрепленному растению возможность движения к источникам питания.

3.1. Движение за счет  роста растяжением.

    Рост  растяжением включает в себя образование в клетке центральной вакуоли, накопление в ней осмотически активных веществ, поглощение воды и размягчение и растяжение клеточных стенок. Возникающее тургорное давление служит основной силой, растягивающей клеточную стенку. Растяжение клеточных стенок поддерживается включением в них новых молекул полисахаридов. Стенка оказывает на содержимое клетки противодавление, равное тургорному давлению, что определяет тонус клетки и ткани. Одновременно с растяжением клетки синтезируются компоненты цитоплазмы.

    Растяжение  регулируется гормональной системой. Основную роль в регуляции роста растяжением выполняет индулил-3-уксусная кислота (ИУК). Ауксин вырабатывается в верхушке побега и, перемещаясь в зону растяжения, индуцирует рост клеток, готовых перейти к растяжению. В растягивающихся клетках ИУК взаимодействует с рецепторами, локализованными в цитоплазматической мембране. Одним из результатов этого взаимодействия являются активация выделения ионов Н⁺ из клеток и подкисление фазы клеточных стенок. Одновременно развивается гиперполяризация мембранного потенциала. Подкисление фазы клеточных стенок создает условия для их разрыхления: вытеснение Са²⁺ из пектатов стенок, ослабление части водородных связей, создание рН, благоприятного для деятельности в стенках кислых гидролаз, увеличивают растяжимость стенок. Одновременно с этим ИУК в комплексе с рецепторами активирует синтез белков и РНК. Активация синтеза РНК и белков необходима для поддержки начавшегося роста растяжением. Усиление дыхания обеспечивает энергетические затраты на все эти процессы.

3.2. Тропизмы.

    Тропизмы  — это ростовые движения растений, обусловленные изгибанием или искривлением органов в ответ на факторы среды, действующие односторонне. Они осуществляются в растущих частях растений и, как правило, являются следствием более быстрого роста клеток растяжением на одной стороне побега, корня или листа. Тропизмы – важнейшее приспособление растения к наиболее эффективному использованию источников пищи, воды, света и одновременно к защите от неблагоприятного влияния различных факторов.

  Согласно  теории тропизмов Холодного-Вента  под влиянием односторонне действующих факторов (раздражителей) в органах индуцируется поперечная электрополяричация тканей, в результате чего транспорт ИУК, а следовательно, и ростстановятся асимметричными. По современным представлениям, в механизме тропизмов принимают участие и другие фитогормоны (например, абсцизовая кислота в корнях).

  В зависимости  от природы раздражителей различают  гео-, фото-, тигмо-, гидро-, аэро-, термо-, электро-, травмо- и автотропизмы. При положительных тропизмах движение направлено в сторону раздражающего фактора, при отрицательных — от него. Органы, располагающиеся вдоль градиента раздражителя, называются ортотропными, под прямым углом — диатропными, а под любым другим углом — плагиотропными.

  С помощью тропизмов осуществляется такая ориентация органов в пространстве, которая обеспечивает наиболее эффективное использование факторов питания, а также служит для защиты от вредных воздействий. 

3.2.1. Геотропизм.

    Все растительные клетки и организмы  развиваются в гравитационном поле Земли. Геотропизм — ориентация в пространстве и изгибание под действием гравитационного поля вследствие разной скорости роста противоположных сторон органа. В почве при прорастании семян, клубней (т. е. в темноте) растения ориентируются прежде всего по гравитационному полю.

    Органы, которым свойственно занимать строго вертикальное положение к поверхности земли, носят название ортотропных. Органы, расположенные по отношению к ортотропным под прямым углом, называются диатропными, а под каким-либо другим углом – плагиотропными. К этим органам относятся листья и различные боковые ответвления.

    Та  или иная ориентировка органа отражает его активную способность расти  в определенном направлении и  сохранять эту способность, если даже растение, частью которого этот орган является, выведено из нормального для него положения.

    Свойство  органа расти по направлению к  центру земли называется положительным геотропизмом. К отрицательно геотропным относятся органы, растущие в направлении обратном действию силы тяжести.

    Восприятие  силы тяжести связано с воздействием давления на клеточные мембраны находящихся в цитоплазме тяжелых частиц – статолитов. В качестве статолитов могут выступать амилопласты, хлоропласты, аппарат Гольджи и др. Клетки, содержащие статолиты, называют статоцитами. В корне роль статоцитов выполняют клетки центральной части корневого чехлика, а статолитами служат амилопласты.

  О процессах, происходящих после перемещения статолитов, известно мало. Их давление на мембраны может приводить к сдвигам в мембранном транспорте, поляризации клеток и к поперечной поляризации органа в целом. При этом нижняя часть стеблей и корней, приведенных в горизонтальное положение, приобретает электроположительный заряд. 

3.2.2. Фототропизм.

    Фототропизм. Ростовые изгибы органов растений под влиянием одностороннего освещения называют фототропизмами. При положительном фототропизме воспринимается не направление света, а разность в количестве света между теневой и освещенной сторонами органа. Отрицательный фототропизм наблюдается у корней некоторых растений, у ризоидов печеночников и заростков папоротника. Листья могут осуществлять диафототропизмы, занимая положение, перпендикулярное к падающему свету. Фототропические изгибы обусловлены различием в скорости роста растяжением на освещенной и неосвещенной сторонах органа. Затененная сторона растет более интенсивно. В ряде случаев характер фототропической реакции у одного и того же органа изменяется в зависимости от интенсивности освещения.