Гормоны растений

Видео: Транспорт веществ в растениях и фитогормоны

Гормоны, которые мы до сих пор обсуждали (за исключением желудочно-кишечных), призваны обеспечивать стабильность условий, в которых функционирует организм, или, по меньшей мере, допускать их изменения в очень узких границах. Инсулин, глюкагон, адреналин и глюкокортикоиды, соединяя свои усилия, поддерживают уровень концентрации глюкозы крови в таких пределах, чтобы эта концентрация наилучшим образом соответствовала текущим потребностям организма. Паратиреоидный гормон, кальцитонин и витамин D делают то же самое с содержанием в крови ионов кальция. Минералокортикоиды поддерживают стабильное содержание в крови нескольких неорганических ионов. Тиреоидный гормон поддерживает на стабильном уровне интенсивность и скорость обмена веществ. Вазопрессин делает то же самое с содержанием в организме воды.

Но, при всей необходимости поддержания такого постоянства, организм отнюдь не является равновесной системой, которая в своем существовании лишь то и дело отклоняется от некоторого среднего положения, оставаясь все время одинаковой.

В нашей жизни существует довольно длительный период, когда мы существуем в явно неравновесных условиях. Процессы жизнедеятельности в этот период не являются цикличными, нет, они носят прогрессивный характер, перемещаясь не туда-сюда, а вперед и выше.

Короче, ребенок должен расти и развиваться. В действительности за этой простой фразой кроется неимоверная сложность.

Рост единственной клетки - биохимически достаточно сложный - в физическом аспекте представляется весьма простым. Клетка поглощает питательные вещества, все больше и больше их превращается в компоненты клетки, ее объем увеличивается, и одновременно увеличивается площадь ее мембраны. Со временем увеличение объема настолько опережает рост мембраны, что клетке начинает не хватать кислорода, который поступает в нее путем простой диффузии, и эта нехватка запускает процесс клеточного деления.

В многоклеточных организмах к этим процессам добавляется еще одно измерение. Отдельные клетки организма тоже растут и делятся, но теперь этот процесс должен быть координированным и хорошо согласованным. Организм не может позволить одной группе клеток расти и развиваться за счет другой группы, столь же необходимой для отправления функций целостного организма. Рост всех групп должен быть четко сбалансированным, что бы каждая группа клеток могла эффективно выполнять свою функцию, не испытывая «притеснений» со стороны других групп.

Например, в человеческом организме некоторые клетки, такие, как нервные, вообще не размножаются после рождения. Клетки некоторых органов и тканей начинают размножаться в ответ к какие-то экстраординарные стимулы. Например,

костные клетки начинают интенсивно размножаться для замещения утраченной костной ткани после перелома, а клетки печени размножаются, чтобы заместить ткань, удаленную хирургом во время операции. (Такие процессы называются регенерацией.) Есть в организме и такие клетки, которые растут и размножаются в течение всей жизни человека. Лучшим примером таких клеток служат клетки кожи, которые растут всю жизнь для образования мертвого, но надежного защитного слоя - эпидермиса. Такова судьба клеток кожи - вечно отшелушиваться и вечно возрождаться.

Процесс координированного роста требует топкой подгонки и регуляции работы биохимических механизмов индивидуальных клеток и тканей. Свидетельством сложности такой регуляции является тот факт, что биохимикам до сих пор не известны детали инициации роста и контроля его процессов. Если этот критерий сложности кажется вам слишком субъективным, то я могу сказать, что о сложности системы говорит тот факт, что зачастую некоторые наборы клеток (ткани) выходят из повиновения управляющих центров и начинают бесконтрольно и неограниченно размножаться.

Неконтролируемый рост не обязательно бывает быстрым и страшным, пет, его опасность заключается именно в его бесконтрольности. Беда в том, что отказывает механизм, способный остановить рост и размножение клеток в нужный момент. Клетки в таких случаях начинают делиться до бесконечности, отягощая организм своим весом, сдавливая нормальные ткани, постепенно выводя их из строя и лишая возможности нормально работать. Массы неконтролируемых клеток достигают таких размеров, что им перестает хватать кислорода, и они начинают разрушаться, отравляя организм. Одичавшие клетки иногда отрываются от общей массы, прорываются в кровеносное русло, переносятся в другие участки организма и, начиная расти там, продолжают свою анархическую деятельность.

Любой ненормальный рост такого рода, в каком бы участке организма он ни происходил, называется опухолевым ростом, то есть ростом, приводящим к образованию опухоли. В некоторых случаях такой рост бывает все же ограниченным. Возникают папилломы или бородавки, которые причиняют некоторые неудобства и косметические дефекты, но не представляют реальной опасности для жизни. Такие опухоли называют доброкачественными. Если же аномальный рост не ограничен ничем и когда растущие клетки прорастают в соседние ткани и распространяются по организму, то такие опухоли называют злокачественными. Галей, врач времен Римской империи, описал опухоль молочной железы, которая, прорастая в вены, становилась похожей на краба, распространяя свои щупальца в разные стороны от центрального очага. С тех пор злокачественные опухоли начали называть раком.

В наше время рак получил большее распространение, чем когда-либо прежде, по трем причинам. Во-первых, улучшились методы диагностики, и, когда человек умирает от рака, мы знаем это, а не приписываем смерти иную причину. Во-вторых, на протяжении XX столетия резко уменьшилась встречаемость других заболеваний, особенно инфекционных. Те люди, которые в прежние времена умирали бы от дифтерии, тифа или холеры, живут достаточно долго, чтобы стать жертвами рака. В-третьих, наша передовая технология ударила нас, как неумело брошенный бумеранг, так как мы отравили окружающую среду, которая и привела к увеличению заболеваемости раком. Среди вредных факторов можно отметить рентгеновское и радиоактивное излучение, загрязнение атмосферы синтетическими химическими веществами, выхлопными газами автомобилей, промышленными дымами. Пагубную роль играет и повсеместное распространение курения табака.

Вернемся, однако, к нормальному росту.

Учитывая тот факт, что гормоны столь тонко регулируют химические процессы в организме, было бы странно предполагать, что они не участвуют в контроле такого важного процесса, как рост. Есть еще один аспект универсальной природы роста, который говорит о важной роли гормональной регуляции. В процессах роста гормоны играют важную роль даже в царстве растений.

На рост растений природа накладывает гораздо меньшие ограничения, чем на рост животных. У животных ограниченное количество конечностей, они имеют определенную форму и растут только в определенных местах, имея при этом заданные размеры. Напротив, ветви дерева отрастают в относительно неограниченном количестве, их форма и размеры не фиксированы с такой строгостью, как в животном царстве. Но, тем не менее, копт-роль роста необходим и у растений.

Вещества, способные ускорять рост растений, присутствуя в растворах в очень небольших количествах, были впервые выделены в чистом виде в 1935 году. Эти вещества были названы ауксинами («увеличение», греч.). Самым известным и хорошо изученным ауксином является соединение, называемое индолил-3-уксусная кислота (ИУК). Этот гормон является модифицированной аминокислотой. В данном случае модифицированной аминокислотой из которой растение синтезирует (ИУК) является триптофан.

Ауксины образуются в кончиках побегов растений и продвигаются вниз, к основному стволу, и стимулируют не размножение клеток, а их удлинение. Многие движения растений управляются ауксинами. Например, большие количества ауксинов накапливаются в той части ствола растения, которое удалено от солнца. Эта часть растет быстрее, ее клетки удлиняются, и растение изгибается в сторону солнца. Подобным же образом ауксины скапливаются в нижней части лежащего горизонтально стебля, который вследствие этого начинает загибаться кончиком вверх.

Гормоны растений, как и гормоны вообще, могут приводить к заболеваниям, если имеются в избытке. Один из самых мощных ауксинов был открыт именно при исследовании болезней растений Японские крестьяне, выращивая рис, заметили, что иногда растение дает странные побеги, которые вырастают очень высокими, а потом начинают чахнуть и слабеть. Японцы назвали такие побеги «баканеэ», глупыми саженцами. В 1926 году - японские фитопатологи установили, что эти побеги поражаются определенным видом грибка. В 1938 году у этого грибка был выделен фактор роста, который и заставлял глупые побеги вырастать до немыслимой высоты. Этот гриб оказался принадлежащим к роду Gibberella, поэтому новое стимулирующее рост вещество было названо гиббереллином.

Структура гиббереллинов (поскольку существует несколько схожих разновидностей) была установлена только в 1956 году и оказалась весьма сложной. Молекулы этих соединений состоят из пяти колец атомов. Гиббереллины были выделены и из других растений, например из бобовых, что говорит о том, что их можно рассматривать как нормальные ауксины. Гиббереллины, как, впрочем, и ауксины вообще, можно использовать для ускорения прорастания, цветения и плодоношения. Короче говоря, с помощью ауксинов можно заставить растение бежать по жизни бегом, разумеется к нашей выгоде.

Ауксиноподобные соединения могут, конечно, загнать растение до смерти, опять-таки к нашей выгоде. Есть синтетическое вещество, которое называется 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислотой, сокращенно 2,4-D, обладающее ауксиноподобными свойствами. Если опрыскать растение этим соединением, то оно начинает так интенсивно расти, что не выдерживает такого темпа и погибает. Можно считать это состояние индуцированным раком растения. Растения с широкими листьями поглощают гербицид в больших количествах, чем растения с узкими листьями. В результате первые погибают, а последние продолжают нормально расти. Человеку чаще надо культивировать растения с узкими листьями - травы и злаки, в то время как сорняки, забирающие у культурных растений свет, воду и питательные вещества, почти всегда обладают широкими листьями. Поэтому в последние годы 2,4-D завоевало широкую популярность в борьбе с сорняками.

Существуют растительные гормоны, которые стимулируют деление зрелых и в норме неделящихся клеток. Такие соединения оказываются полезными в тех случаях, когда необходимо стимулировать рост массы растения после какого-то внешнего их повреждения. Соединения, которые оказывают такое заживляющее действие, назвали весьма драматически - раневыми гормонами. В качестве примера можно привести вещество, молекула которого содержит цепь из 12 атомов углерода с карбоксильными группами (СООН) на каждом конце и двойной связью между вторым и третьим атомами углерода. Это соединение называется «травматической кислотой».<< ПредыдушаяСледующая >>
Внимание, только СЕГОДНЯ!