РАЗДЕЛ 1. ФИЗИОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

 

Биологические объекты (клетка, ткань, орган, индивидуальный организм, фитоценоз и т.д.) имеют различный уровень структурной организации. Растительная клетка, обладая свойством целостности, также является иерархической системой различных уровней структурной организации:

 

 

Для каждого уровня организации характерна жесткая структурно-функциональная зависимость. Основу этих структур клетки составляют молекулы биополимеров, имеющих определенную пространственную структуру - нативную конформацию, при которой и проявляется их биологическая функция. При изменении или нарушении нативной конформации макромолекул и структур более высокого уровня организации, включая саму клетку, изменяется (стимулируется или угнетается) или нарушается и их биологическая функция. Таким образом, каждой структуре клетки всех уровней организации свойственна специфическая функция, которая определяется ее структурой. При разрушении структуры функция не может быть выполнена. 

Несмотря на большое структурное разнообразие, структурные элементы растительных клеток формируют две основные структурно-функциональные системы:

1) систему, обеспечивающую пластические потребности клетки (ядро, хлоропласты, ЭПР, рибосомы);

2) систему, обеспечивающую энергетические потребности клетки (хлоропласты, митохондрии, плазмолемма у бактерий). 

Целостность растительной клетки как биологической системы реализуется механизмами саморегуляции - одного из основных свойств живой материи. В основе саморегуляции всех уровней биологической организации лежит принцип обратной связи, отрицательной и положительной. В цепи регулирования с отрицательной обратной связью информация об отклонении регулируемой величины от заданного уровня включает в действие регулятор (например, фермент), который воздействует на регулируемый объект (например, предшественник в цепи сопряженных биохимических реакций) таким образом, что регулируемая величина возвращается к исходному уровню (обеспечивается состояние гомеостаза). В механизмах с положительной обратной связью - воздействие на регулируемый объект вызывает изменение, совпадающее по знаку с первоначальным отклонением регулируемой величины, вследствие чего система выходит из данного стационарного состояния в новое стационарное состояние, соответствующее изменившимся условиям (эпигенез, адаптация). Кроме вышеуказанного принципа, в основе всех форм внутриклеточной регуляции лежит единый (первичный) принцип рецепторно-конформационный: регулируемый объект «узнает» специфический для него фактор и отвечает изменением конформации, в силу чего изменяются и его свойства. Контроль внутриклеточного метаболизма осуществляется за счет воздействия на качество, количество и локализацию фермента, ответственного за определенную биохимическую реакцию, что и позволяет выделить три формы регуляции клеточного метаболизма:

1. Регуляция активности фермента (контролирует качество фермента);

2. Генетическая система регуляции (контролирует количество фермента);

3. Мембранная регуляция (контролирует локализацию фермента). 

Согласованное взаимодействие всех форм внутриклеточной регуляции и обеспечивает интеграцию пространственно организованных (компартметализованных) биохимических процессов.