INFONKO.RU

Физиология и биохимия растительной клетки

Согласно распространенной теории симбиогенеза митохондрии клеток произошли от симбиотических бактерий, а пластиды - от симбиотических водорослей. Какие факты вы можете привести за и против этого предположения?

Для выполнения каких функций клетки у многоклеточных растений должны иметь особо крупные размеры и для выполнения каких - очень мелкие?

Какие структуры (органеллы, клетки, ткани) позволяют растениям поддерживать форму тела?

а) Вычислите отношение объема клетки губчатого мезофилла листа (эукариотическая клетка) к объему клетки Escherichia coli (прокариотическая клетка), исходя из допущения, что клетка мезофилла имеет кубическую форму и длина ребра куба равна 20 мкм, а клетка E. coli имеет форму палочки длиной 2 мкм и 1 мкм в поперечнике.

б) Вычислите отношение поверхностей этих клеток.

в) Вычислите отношение поверхность/объем для каждой из этих клеток.

Вычислите общую площадь поверхности внешней и внутренней мембран всех митохондрий клетки исходя из допущения, что в ней содержится 1000 митохондрий, каждая из которых представляет собой правильный круговой цилиндр высотой 2,0 мкм и диаметром 1,0 мкм. При расчете учтите еще одно допущение, а именно, что каждая митохондрия содержит в среднем 10 дисковидных крист, у которых каждая сторона равна по площади основанию митохондрии. Сравните общую поверхность одной митохондрии с общей поверхностью клеточной мембраны (размеры рассчитайте по данным предыдущей задачи).

Единичная молекула ДНК в хромосоме Escherichia coli (Mr = 2 800 000 000) содержит около 4,5 млн. мононуклеотидных единиц; длина каждой из них составляет примерно 0,34 нм. Вычислите общую длину этой молекулы ДНК и сравните ее с длиной клетки E. coli. Воспользуйтесь данными, приведенными в задаче номер 4.

Какая доля (в процентах) объема клетки Escherichia coli приходится на ее 15 000 рибосом? Диаметр одной рибосомы составляет примерно 18 нм, условно можно считать, что она имеет сферическую форму.

Вычислите концентрацию ионов Н+: а) в томатном соке (рН 4,3); б) в соке грейпфрута (рН 3,2); в) в напитке кола (рН 2,8); в лимонном соке (рН 2,3).

Диаметр клетки, которую в первом приближении можно рассматривать как цилиндр, составляет 1,0 мкм, а длина – 2,0 мкм. Содержание воды в ней равно 80%. Рассчитайте число ионов Н+ в клетке, исходя из предположения, что величина внутриклеточного рН составляет 6,4.

Рассчитайте число ионов К+ в цитоплазме клетки, если их концентрация составляет 150 ммоль/л.

Исходя из допущения, что в клетке, имеющей сырую массу 2.10-12 г, содержит-

ся 3000 различных белков (средняя молекулярная масса 30 000), присутствующих в эквимолярных количествах, и что 15% общей массы клетки составляет белок, причем 90% этого белка сосредоточено в цитоплазме, вычислите:

а) Молярную концентрацию каждого типа белка в цитоплазме.



б) Общую концентрацию белка в цитоплазме в молях на литр.

в) Общую концентрацию белка в цитоплазме в граммах на литр.

Весовое содержание железа в цитохроме составляет 0,426%. Вычислите минимальную молекулярную массу этого белка.

Почему молекулы ферментов столь же велики, как и молекулы других белков, хотя их активный центр образован всего 10-20 аминокислотами?

Весовое содержание лейцина и изолейцина в рибонуклеазе составляет соответственно 1,65 и 2,48%. Вычислите ее минимальную молекулярную массу.

Рассчитайте число молекул липидов в клетке исходя из допущения, что средняя молекулярная масса липидов равна 700 и что липиды составляют 2% общей сырой массы клетки, которая равна 2 · 10-12 г.

Принято считать, что клетки растительного организма генетически однородны друг другу. Какими способами это можно проверить? Какие вы знаете исключения из этого правила?

В сферической клетке радиусом 10 мкм (рН внутриклеточной жидкости 7,0) исходная концентрация АТФ составляла 6,0 мМ. Затем вся АТФ гидролизовалась до АДФ и Фн. На сколько градусов повысилась бы температура клетки, если бы свободная энергия, освободившаяся в процессе переноса фосфатных групп, использовалась для нагревания воды в клетке (условно принимается, что клетка состоит из одной воды)?

Какие механизмы существуют в растениях для транспорта различных веществ через клеточные мембраны?

Почему у одноклеточных водных животных (например, у инфузории туфельки) есть сократительная вакуоль, а у одноклеточных низших водорослей ее нет?

Что произойдет с растительной клеткой, если ее поместить в гипертонический раствор? А в гипотонический?

Из корнеплода красной свеклы вырезали два кусочка, которые после тщательного промывания поместили в пробирки с водой комнатной температуры. В одну из пробирок добавили пять капель хлороформа. Какова будет окраска воды в пробирках через час после начала опыта? Как объяснить полученный результат?

Чему равно осмотическое давление децимолярного раствора глюкозы при 20˚ С?

Найдите осмотический потенциал 0,2 М раствора хлористого натрия при 10˚С.

У какого раствора будет больше осмотическое давление: у 5%-ной сахарозы (С12Н12О11) или у 5%-ной глюкозы (С6Н12О6)? Объясните.

Чему равен осмотический потенциал клеточного сока при 17˚ С, если изотонический для данной клетки раствор сахарозы имеет концентрацию 0.3 М?

Клетка, имеющая осмотический потенциал клеточного сока минус 1 МПа, погружена в раствор хлористого калия, осмотический потенциал которого равен минус 2 МПа. Что произойдет с клеткой?

Кусочки одной и той же растительной ткани погружены в 1 М раствор сахарозы и 1 М раствор хлористого натрия. В каком из названных растворов будет наблюдаться более сильный плазмолиз? Как это объяснить?

Кусочки эпидермиса лука были выдержаны в течение нескольких часов в гипотонических растворах КNO3 и Са(NO3)2, а затем перенесены в гипертонический раствор сахарозы. В каком из указанных вариантов опыта будет наблюдаться более быстрый переход от вогнутого плазмолиза к выпуклому? С чем это связано?

При погружении молодого листочка элодеи в гипертонический раствор наблюдали, что у клеток, закончивших рост, через 20 мин наступил выпуклый плазмолиз, тогда как в растущих клетках в течение 2 ч сохранялся вогнутый плазмолиз. Как объяснить полученные результаты?

Растворы, имеющие осмотический потенциал минус 1.0 и минус 2.0 МПа, выз-

вали плазмолиз клеток исследуемой ткани, а в растворах, осмотический потенциал которых равен минус 0,6 и минус 0,8 МПа, плазмолиза не наблюдалось. Чему равен осмотический потенциал клеточного сока?

Найдите осмотический потенциал клеточного сока при 17˚ С, если известно, что 0,3 и 0,4 М растворы сахарозы плазмолиза клетки не вызывают, а в 0,5 М растворе сахарозы плазмолиз наблюдается.

Температура замерзания сока, отжатого из листьев, равна минус 2˚ С. Найти осмотический потенциал этого сока при 20˚ С.

Чему равны сосущая сила и тургорное давление клетки:

а) При ее полном насыщении водой?

б) При плазмолизе?

Сосущая сила клетки равна 0,5 МПа. Чему равно тургорное давление этой клетки, если известно, что осмотическое давление клеточного сока равно 1,2 МПа?

Осмотическое давление клеточного сока равно 1,6 МПа, а тургорное давление составляет 3/4 от максимальной величины. Чему равна сосущая сила клетки?

Клетка находится в состоянии полного насыщения водой. Осмотическое давление клеточного сока равно 0,8 МПа. Чему равны сосущая сила и тургорное давление этой клетки?

Клетка находится в состоянии полного завядания (начинающегося плазмолиза). Чему равны осмотическое давление клеточного сока и тургорное давление этой клетки, если известно, что сосущая сила этой клетки равна 0,5 МПа?

Можно ли отнять воду от клетки после достижения ею состояния полного завядания, т.е. полной потери тургора? Объясните.

Клетка погружена в 0,3 М раствор сахарозы. Куда пойдет вода, если известно, что осмотический потенциал клеточного сока равен минус 1,0 МПа, потенциал давления 0,8 МПа, а температура раствора 15˚ С?

Клетка погружена в дистиллированную воду. В каком случае клетка будет насасывать воду, а в каком не будет?

Клетка, имеющая осмотический потенциал клеточного сока минус 1,3 МПа, погружена в изотонический раствор. Что произойдет с клеткой? (Разберите два возможных случая).

Клетка погружена в раствор. Осмотический потенциал клеточного сока равен минус 1,0 МПа, наружного раствора – минус 0,7 МПа. Куда пойдет вода? (Разберите три возможных случая).

Чему равны сосущая сила и тургорное давление погруженной в раствор клетки после установления равновесия между клеткой и раствором, если известно, что осмотическое давление клеточного сока этой клетки равно 1,6 МПа, наружного раствора - 1,2 МПа?

Кусочки одной и той же растительной ткани погружены в ряд растворов, осмотический потенциал которых равен минус 0,.3; минус 0,5; минус 1,0; минус 1,5; минус 2,0; минус 2,5 МПа. Клетки этой ткани перед погружением в растворы имели потенциал давления 0,5 МПа, а осмотический потенциал клеточного сока - минус 1,5 МПа. В каких растворах:

а) Клетки будут всасывать воду?

б) Клетки будут отдавать воду?

в) Будет наблюдаться плазмолиз клеток?

Куски картофельного клубня измерили и погрузили на 30 мин в растворы NaCl разной концентрации. Оказалось, что в 0,2 М растворе длина куска не изменилась, в 0,3 М растворе уменьшилась, а в 0,1 М растворе увеличилась. Как объяснить полученные результаты?

Куски корня свеклы измерили и погрузили на 20 мин в растворы сахарозы разной концентрации. Оказалось, что в 0,3 М растворе длина куска не изменилась, в 0,4М растворе уменьшилась, а в 0,2 М растворе увеличилась. Почему? Какие выводы можно сделать из полученных результатов?

Найти сосущую силу клеток, если известно, что в растворах, имеющих осмотическое давление 0,3 и 0,5 МПа, размеры клеток увеличились, а в растворе, осмотическое давление которого составляет 0,7 МПа, объем клеток уменьшился.

Чему равен водный потенциал клеток, если известно, что при погружении в 0.3 М

раствор сахарозы размеры клеток увеличились, а в 0,4 М растворе остались без изменения? Опыт проводили при температуре 27˚ С.

В какую сторону изменится длина кусочка растительной ткани при погружении ее в раствор, имеющий осмотический потенциал минус 1,0 МПа, если известно, что кусочек той же ткани в растворе с осмотическим потенциалом минус 0,8 МПа не изменил своих размеров? Объясните.

В шесть сосудов налиты растворы NaCl, имеющие осмотический потенциал: минус 0,1; минус 0,2; минус 0,4; минус 0,6; минус 0,8; минус 1,0 М. В эти растворы поместили полоски, вырезанные из картофельного клубня, длина которых до погружения составляла 40 мм. Через 30 мин длина полосок оказалась равной 42, 40, 38, 35, 35, 35 мм. Как объяснить полученные результаты? Почему в трех последних растворах длина полосок оказалась одинаковой?

После погружения куска растительной ткани в 10%-ный раствор сахарозы концентрация последнего осталась без изменений. В какую сторону изменится концентрация 12%-ного раствора сахарозы, если в него поместить тот же кусок ткани? Объясните почему.

Две живые клетки соприкасаются друг с другом. Куда пойдет вода, если у первой клетки осмотический потенциал клеточного сока равен минус 1,1 МПа и потенциал давления +0,4 МПа, а у второй клетки соответствующие показатели составляют минус 1,5 и +1,2 МПа? Объясните.

Две живые клетки соприкасаются друг с другом. Куда пойдет вода, если осмоти-

ческий потенциал клеточного сока у первой клетки равен минус 1,0 МПа, а у второй – минус 0,8 МПа? (Разберите три возможных случая).

При рассматривании в микроскоп срезов одной и той же растительной ткани, погруженных в гипертонические растворы сахарозы и мочевины, обнаружили, что раствор сахарозы вызвал стойкий плазмолиз, сохранявшийся в течение длительного времени, тогда как в растворе мочевины наблюдался непродолжительный плазмолиз, после чего произошел самопроизвольный деплазмолиз. Как объяснить эти результаты?


Раздел 2

Фотосинтез

В листе картофеля площадью 5,0 см2 содержится около 1,5 млн. клеток мезофилла, в каждой из которых находится по 40 хлоропластов. Рассчитайте число клеток мезофилла в 1 дм2 листа; количество хлоропластов в 1 дм2 листа; количество хлоропластов в целом листе.

Как доказать при помощи метода крахмальной пробы необходимость света для фотосинтеза?

Как поставить опыт, доказывающий необходимость углекислоты для фотосинтеза?

С помощью какой реакции можно доказать, что хлорофилл является сложным эфиром? Напишите уравнение этой реакции.

Как объяснить различную окраску спиртовой вытяжки из зеленого листа при рассматривании ее в проходящем и отраженном свете?

У зеленого листа, помещенного в атмосферу, лишенную СО2, на свету наблюдается флуоресценция, тогда как в присутствии СО2 флуоресценция почти прекращается. Как объяснить это явление?

Почему концентрированные растворы хлорофилла имеют темно-красный цвет?

Где интенсивнее флюоресцирует хлорофилл - в листе или в растворе? Почему?

Сколько изопреновых единиц содержится в структуре витамина А и β-каротина? Ответ поясните, приведите структурные формулы этих соединений, обозначьте в них изопреновые единицы.

Как объяснить хлороз яблони, выросшей на почве с высоким содержанием извести?

За 20 мин побег, площадь листовой поверхности которого равна 240 см2, поглотил 16 мг СО2. Определите интенсивность фотосинтеза, ответ выразите в миллиграммах СО2 на 1 дм2 листовой поверхности в час.

Сколько органического вещества (в расчете на глюкозу) выработает растение за 15 мин, если известно, что интенсивность фотосинтеза составляет 20 мг/(дм2·ч), а площадь листьев равна 2,5 м2?

Определение фотосинтеза бескамерным способом проводили с 8 до 12 ч дня. Суть метода заключается в определении изменения сухой массы листа на свету и в темноте за определенный промежуток времени.

Взвешивание высушенных проб листьев дало следующие результаты:

а) Освещенные листья: 8 ч – 0,2203 г, 12 ч – 0,2603 г;

б) Затемненные листья: 8 ч – 0,2350 г, 12 ч – 0,2050 г.

Площадь всех проб была одинаковой и составляла 100 см2. Считая, что изменением сухо массы листа за счет фотодыхания и гетеротрофной ассимиляции СО2 можно пренебречь, вычислите по приведенным данным интенсивность фотосинтеза. Ответ представьте в миллиграммах СО2 на 1 дм2 листовой поверхности в час.

Если освещать зеленый лист в течение короткого времени в присутствии радиоактивной СО2, а затем провести экстракцию, то в экстракте среди прочих соединений будут присутствовать также D-глюкозо-6-фосфат, седогептулозо-7-фосфат и рибозо-5-фосфат. Какой атом углерода в этих соединениях окажется меченым?

Два одинаковых листа выдержали три дня в темноте, а затем осветили в течение двух часов: первый лист - красным, а второй - желтым светом одинаковой интенсивности. У какого листа будет более высокое содержание крахмала? Как это объяснить?

Растение осветили сначала зеленым, а затем синим светом такой же интенсивности. В каких лучах будет наблюдаться более быстрое поглощение углекислоты листьями? Почему?

Веточку элодеи погрузили в воду и осветили сначала красным, а затем синим светом той же интенсивности. В каких лучах будут более быстро выделяться пузырьки из веточки? Как это объяснить?

Освещенность составляет 80% от оптимальной для данного растения величины, температура - 30% от оптимальной величины, а все остальные влияющие на фотосинтез факторы оптимальны. Назовите факторы, увеличение которых:

а) Вызовет резкое усиление фотосинтеза;

б) Вызовет небольшое увеличение интенсивности фотосинтеза;

в) Не приведет к повышению интенсивности фотосинтеза.

У многих растений нередко наблюдается выделение СО2 листьями в полуденные часы летнего дня. Каковы причины этого явления?

Как объяснить прекращение фотосинтеза у срезанного и поставленного в воду листа при самых благоприятных внешних условиях?

Несмотря на то, что интенсивность фотосинтеза сосны примерно в 3 раза меньше, чем у березы (при одинаковых внешних условиях), урожай органической массы этих пород при расчете на 1 га почти одинаков. Как это объяснить?

Рассчитайте величину биологического и хозяйственного урожая растений яровой пшеницы за вегетационный период (100 сут) при 15-часовом световом дне, зная, что коэффициент хозяйственной эффективности и коэффициент эффективности фотосинтеза равны 0,5, площадь листьев составляет 15,0 см2, интенсивность фотосинтеза равна 5,0 мг СО2 за 1 ч на 1 дм2 листовой поверхности.

Рассчитайте чистую продуктивность фотосинтеза растений картофеля, если известно, что за вегетационный период, равный 100 сут, суммарная площадь листьев увеличилась в 10 раз, достигнув 12 тыс. см2/растение, а сухая биомасса растений увеличилась с 30 до 140 г/растение.

Почему у колосовых злаков (пшеницы, ржи, ячменя и пр.) рекомендуют вычислять чистую продуктивность фотосинтеза в расчете на хлорофилл, а не на площадь листьев, как у других растений?


Раздел 3

Дыхание растений

Известно, что днем зеленые растения обогащают атмосферу кислородом, а ночью - углекислым газом. Как это объяснить?

Перечислите промежуточные продукты аэробного дыхания, которые подвергаются:

а) Декарбоксилированию (отщеплению СО2);

б) Окислению (отнятию водорода).

Почему высшие растения не могут длительно поддерживать свою жизнь в анаэробных условиях, хотя и не погибают сразу после попадания в среду без О2?

Объясните, почему интенсивность дыхания растений резко возрастает при увеличении содержания О2 от 1 до 5-6%, а при дальнейшем повышении содержания О2 почти не изменяется.

15 г почек выделили за 30 мин 3 мг СО2. Определить интенсивность дыхания в расчете на 1 г сухой массы в час, если известно, что содержание воды в почках составляет 60% сырой массы.

Сколько СО2 выделит 1 кг семян за 10 сут, если известно, что интенсивность

дыхания этих семян равна 0.1 мг СО2 на 1 г сухой массы в 1 ч, а содержание воды в семенах – 37,5%?

Некоторые считают, что вредно оставлять на ночь в комнате цветы, так как они поглощают кислород, необходимый для дыхания человека. Чтобы ответить на вопрос, насколько обоснованно это мнение, подчитайте, до какой величины снизится содержание О2 против обычного (21% по объему) в воздухе комнаты объемом 45 м3 в течение 10 ч за счет дыхания растений, имеющих общую массу 2 кг и среднюю интенсивность дыхания 12 мл О2 на 1 г в сут.

Взяли две навески семян по 10 г каждую. Одну навеску высушили при 100о С для определения абсолютно сухой массы, которая оказалась равной 8,8 г. Вторую порцию семян прорастили в течение двух недель в темноте на чистом песке, смоченном дистиллированной водой. Полученные проростки имели сырую массу 21,7 г, а абсолютно сухую – 7,6 г. Как объяснить изменения сырой и абсолютно сухой массы, имевшие место в процессе прорастания?

Как объяснить различную величину дыхательного коэффициента прорастающих крахмалистых и маслянистых семян?

Зеленый лист на свету при температуре 25º С интенсивно поглощал СО2, а при повышении температуры до 40º С начал выделять углекислоту. Как объяснить отмеченное изменение газообмена листа?

Почему интенсивность дыхания клубней картофеля резко повышается при понижении температуры от 3 до минус 1º С?

Напишите уравнение полного окисления фруктозо-6-фосфата, протекающего по гликолитическому пути и через цикл трикарбоновых кислот.

Напишите суммарное уравнение превращения 3-14С-D-глюкозы в D-рибозо-5-фосфат. Какие углеродные атомы продуктов будут мечеными?

Напишите суммарное уравнение превращения D-рибозо-5-фосфата в

D-глюкозо-6-фосфат. Если в исходном веществе помечен изотопом 14С атом углерода в положении 1, какой атом или какие атомы D-глюкозы окажутся мечеными?

Напишите суммарное уравнение превращения D-глюкозы в пировиноградную кислоту таким путем, который требует участия фермента фосфофруктокиназы.

Сколько молекул АТФ образуется при полном окислении до СО2 и Н2О следующих соединений: а) фосфоенолпирувата; б) ацетил-КоА; в) глицеральдегид-3-фосфата; г) глицерина? Ответ обоснуйте.

Напишите суммарное уравнение окисления одной молекулы изоцитрата в суспензии митохондрий, содержащей избыток Фн и АТФ, в которой сукцинатдегидрогеназа полностью ингибирована. Включите все стадии, на которых происходит накопление энергии.


Раздел 4



infonko.ru/rasstrojstva-regulyacii-vnutrikletochnih-processov.html infonko.ru/rasstrojstva-sekretornoj-funkcii-tonkoj-kishki.html infonko.ru/rasstrojstva-sekretornoj-funkcii-zheludka.html infonko.ru/rasstrojstva-sna-u-detej-rannego-vozrasta.html infonko.ru/rasstrojstva-v-organizme-pri-gipoksii.html infonko.ru/rasstrojstva-vsasivaniya-v-zheludke.html infonko.ru/rasstrojstva-zhiznedeyatelnosti-pri-gipoksii.html infonko.ru/rasstrojstvo-seksualnogo-vozbuzhdeniya-u-zhenshin.html infonko.ru/rasstrojstvo-voli-i-vlechenij.html infonko.ru/rasstrojstvo-zdorovya-i-smert-ot-dejstviya-razlichnih-faktorov-vneshnej-sredi.html infonko.ru/rasstrojstvo-zdorovya-soedinennoe-so-stojkoj-utratoj-obshej-trudosposobnosti-ne-menee-chem-na-odnu-tret.html infonko.ru/rassuzhdenie-o-metode-dlya-horoshego-napravleniya-razuma-i-otiskaniya-istini-v-naukah.html infonko.ru/rassuzhdeniya-o-samocennosti-zhizni-u-platona-svyazani-s-ucheniem-o-tom-chto-mir-voznik-iz-haosa-i-prevratilsya-v-nekoe-zhivoe-yavlenie-razvivayusheesya-po-inim-zakonam-zakonam.html infonko.ru/rassvet-zolotogo-veka-fraso-kererti.html infonko.ru/rastenie-dlya-uvelicheniya-energii-rejki-tulasi.html infonko.ru/rasteniya-ispolzuemie-v-brazilskoj-magii.html infonko.ru/rasteniya-opasnie-dlya-zdorovya-koshki.html infonko.ru/rasteniya-tvoi-druzya-i-nedrugi.html infonko.ru/rasteniya-vliyayushie-na-polovuyu-funkciyu-muzhchin.html infonko.ru/rastet-li-uroven-seksualnogo-nasiliya.html