Скорость роста и физиологическая активность

Лекция 3. «Воздействие внешних факторов на рост микроорганизмов, физиологическая активность и экономический коэффициент»

Скорость роста и физиологическая активность

Лекция 1. «Введение, общие понятия, рост и развитие микроорганизмов»

1. Что понимается под ростом организма?

Синтез составных частей организма и увеличение его биомассы.

2. Дайте определение размножения.

Воспроизведение организмом новых особей при помощи половых клеток или вегетативным способом (путем деления, почкования, образования бесполых спори др.)

3. Что понимается под отрицательным ростом?

Распад веществ цитоплазмы.

4. Что такое “лагфаза”?

Период начальной задержки роста, пока высеянные клетки не приспособятся к имеющимся условиям среды или видоизменят их в нужную сторону.

5. Какие морфофизиологические изменения происходят во время роста культуры?

Во время лагфазы клетки обычно увеличиваются в размерах, и содержание РНК в них повышается. При цитологических окрасках они обнаруживают базофилию, т.е. повышенную восприимчивость к красителям, обладающим основными свойствами – метиленовой сини, азуру, тионину и др.

Базофилия сохраняется и в течение логарифмической фазы. В период замедления роста культуры содержание РНК в клетках начинает уменьшаться. В связи с этим базофилия сменяется все более резко выраженной оксифилией.

Клетки теперь слабо окрашиваются основными красками, но зато их протоплазма хорошо связывает кислые краски, например эозин, эритрозин и лихтгрюн.

6. Что служит показателем периода старости культуры?

В культуре остались лишь покоящиеся или отмирающие формы, а размножающиеся клетки полностью исчезли.

7. Что является признаком физической зрелости культуры?

Появление первых проспор.

Лекция 2. «Закономерности роста и размножения клеток.
Скорость растущей биомассы клеток и даваемый ею прирост»

1. Что необходимо четко различать при исследовании ростовых процессов клетки?

Растущую биомассу клеток и даваемой ею прирост.

2. Какими характеристиками пользуются для количественной характеристики ростовых процессов?

Абсолютной (валовой) и относительной (удельной) скоростью роста.

3. Какой характер может иметь ростовой процесс?

Равномерный, ускоряющий или затухающий характер.

4. Какой рост называют «экспоненциальным»?

Рост с постоянной удельной скоростью (независимая переменная (время) стоит в экспоненте (показателе степени).

5. В чем состоит отличие бактериальной клетки от мицелиальных организмов?

В физиологически активном состоянии растет всей массой своего тела.

6. Что называют «продолжительностью генерации» клетки?

Отрезок времени, в течение которого обособившаяся молодая клетка вырастает до максимальной величины и приступает в свою очередь к делению (или, соответственно, почкованию).

Лекция 3. «Воздействие внешних факторов на рост микроорганизмов, физиологическая активность и экономический коэффициент»

1. Дайте определение понятия «рост микроорганизмов».

Рост микроорганизмов – необратимое увеличение живой клеточной массы, приводящее к увеличению числа клеток микроорганизмов в

результате размножения.

2. Назовите показатели, характеризующие рост микроорганизмов,
формулу вычисления удельной скорости роста.

Рост микроорганизмов характеризуется двумя основными
показателями: удельной скоростью и количеством выросшей биомассы («урожаем» культуры)

Удельная скорость роста (µ) – это увеличение биомассы клеток в единицу времени. Удельную скорость μ определяют логарифмическим отношением

количества биомассы m1, полученной за время t, к количеству субстрата m0

μ – удельная скорость роста;

m1 – количество биомассы;

m0 – количество субстрата;

t – время.

3. Назовите фазы развития микробной клетки.

I – лаг-фаза; II – фаза ускоренного роста; III – фаза логарифмического роста; IV – фаза замедленного роста; V – стационарная фаза; VI – фаза отмирания.

4. Дайте определение физиологической активности микроорганизмов.

Физиологическая активность – это количество питательных веществ, потребляемых единицей микробной биомассы за единицу времени или количество образующихся продуктов.

5. Дайте определение экономического коэффициента микроорганизмов. По какой формуле он вычисляется?

Экономический коэффициент (Y) –прирост биомассы по отношению к потребленному субстрату. Он представляет собой частное от деления скорости роста на физиологическую активность микроорганизмов:

μ – удельная скорость роста;

q – физиологическая активность микроорганизмов;

а – трофический коэффициент (затраты питательного вещества на
образование единицы биомассы);

b – коэффициент основного обмена (расход питательных веществ
на поддержание жизни единицы биомассы в течение 1 часа).

6. Каким образом питательная среда влияет на урожай биомассы?

Величина выросшей биомассы определяется концентрацией того из питательных веществ, которое находится в относительном минимуме.

При повышении содержания этого вещества в среде фактором, лимитирующим величину урожая культуры, будет другой питательный ингредиент.

При малых дозах лимитирующего питательного вещества биомасса обычно увеличивается пропорционально его количеству.

При повышенных концентрациях этого веществ прирост биомассы начинает отставать.

7. Что такое «диауксия»?

«Диауксия» – явление вторичного роста, наблюдаемое в средах, содержащих два однотипных питательных вещества, различающихся по своей усвояемости (например, два разных углевода):

– сначала бактерии потребляют одно питательное вещество и рост их прекращается;

– через некоторое время, выработав адаптивный фермент, необходимый для потребления второго вещества, культура возобновляет свой рост.

Источник: https://pdnr.ru/a22479.html

Влияние физиологического состояния цыплят-бройлеров, обусловленного скоростью роста на активность АТФаз эритроцитов

Скорость роста и физиологическая активность

Мосягин В.В., Максимов В.И. МГАВМиБ
Федорова Е.Ю. Курская ГСХА

В последнее время особое внимание уделяется изучению ферментных систем клеток тканей и органов. Отличительными особенностями, которых являются прочность ассоциации ферментов и определенная последовательность прохождения промежуточных реакций.

Ряд таких ферментных комплексов структурно связан с биомембранами различных клеточных органоидов и выполняет жизненно важные функции: ионный транспорт, транспорт электронов, последовательные окислительные реакции и др.

Ферментные комплексы широко используются в химическом анализе [1,4].

Главным путем поступления в клетку неорганических ионов аминокислот, пептидов, органических кислот и других метаболитов является активный транспорт, осуществляемый ионными насосами, интегральными компонентами которых являются транспортные АТФазы [2].

Транспорт аминокислот зависит от их химической структуры, величины молекулы и ее электрического заряда. Так, наибольшей скоростью транспортирования обладают отрицательно заряженные аминокислоты с короткой углеводородной цепью, в то время как для транспорта положительно заряженных аминокислот в среде не требуется присутствия ионов натрия [9].

Интенсивность работы ионных насосов влияет на течение разнообразных физиологических и физико-химических процессов, протекающих в организме.

Таблица 1. Динамика активности АТФазы цитоплазматических мембран эритроцитов цыплят-брой­леров (у – активность АТФазы, а Х – возраст цыплят)

ГруппаMg2-АТФазаNa+,K+-АТФазаCa2+-АТФазаНС03- -АТФазакросс “Бройлер-6”кросс “ISA”ГруппаMg2-АТФазаNa+,K+-АТФазаCa2+-АТФазаНС03- -АТФаза
1 (опыт)y=9,78+0,06xy=9,19+0,32xy=10,38+0,07xy=7,44+0,33x
2 (опыт)y=9,61+0,11xy=8,86+0,34xy=8,68+0,14xy=10,04+0,28x
3 (опыт)y=8,80+0,07xy=7,16+0,33xy=8,85+0,08xy=11,77+0,23x
4(контр)y=8,34+0,11xy=9,94+0,22xy=9,65+0,08xy=8,69+0,27x
1 (опыт)y=8,95+0,15Xy=10,71+0,16Xy=9,69+0,16Xy=8,05+0,44X
2 (опыт)y=8,88+0,14Xy=10,30+0,16Xy=9,67+0,16Xy=7,95+0,44X
3 (опыт)y=7,94+0,10Xy=10,29+0,09Xy=9,36+0,13Xy=9,06+0,31X
4(контр)y=8,27+0,10Xy=9,90+0,11Xy=9,18+0,10Xy=8,75+0,29X

Таблица 2. Динамика активности АТФазы ядер эритроцитов цыплят-бройлеров (у – активность АТФазы, а Х – возраст цыплят)

ГруппаMg2-АТФазаNa+,K+-АТФазаCa2+-АТФазаНС03- -АТФазакросс “Бройлер-6”кросс “ISA”ГруппаMg2-АТФазаNa+,K+-АТФазаCa2+-АТФазаНС03- -АТФаза
1 (опыт)y=4,61+0,03xy=4,61+0,03xy=4,42+0,03xy=11,38-0,03x
2 (опыт)y=4,65+0,03xy=4,65+0,03xy=4,63+0,04xy=17,27-0,12x
3 (опыт)y=4,84+0,02xy=4,84+0,02xy=4,91+0,02xy=13,87-0,07x
4(контр)y=4,00+0,03xy=4,00+0,03xy=4,68+0,02xy=10,94-0,02x
1 (опыт)y=3,48+0,08Xy=3,54+0,08Xy=3,46+0,09Xy=10,60-0,04X
2 (опыт)y=3,19+0,10Xy=3,23+0,10Xy=3,27+0,11Xy=15,67-0,12X
3 (опыт)y=3,47+0,08Xy=3,46+0,08Xy=3,44+0,09Xy=12,77-0,09X
4(контр)y=3,18+0,08Xy=3,23+0,08Xy=3,13+0,10Xy=10,40-0,03X

Показатель активности АТФазных ионных насосов является очень чутким критерием оценки метаболического состояния орга низма.

Для обеспечения процессов активного транспорта питатель­ных веществ необходимы существенные затраты энергии, которые составляют до 40 % от суммарной энергии, поступившего корма.

Существенное влияние на активность транспортных АТФаз оказы­вает обеспеченность животных белком различного качественного состава [7,8].

В связи с этим, целью исследований было изучение влия­ния физиологического состояния, обусловленного генетическим потенциалом (кроссом), применением кормовых добавок, про­дуктивностью и скоростью роста на функционирование АТФазных ферментных систем субклеточных структур эритроцитов у цыплят-бройлеров.

Материалы и методы. Исследование влияния кормовых до­бавок на активность АТФаз цитоплазматических и ядерных мемб­ран эритроцитов цыплят-бройлеров проводили на четырех группах цыплят-бройлеров кроссов “Бройлер-6” и “ISA”.

Из суточных цы­плят каждого кросса были сформированы по четыре группы, 100 голов в каждой: три группы опытные и одна – контрольная.

Для до­ведения уровня протеина в комбикорме до рекомендуемых норм использовали (ПКД) протеиновую кормовую добавку из отходов кожевенного производства (опытные группы 1 и 2), мясокостную муку и сухое обезжиренное молоко (опытные группы 3 и 4). Цыпля­та-бройлеры опытных групп 2 и 3 дополнительно получали сукцинат натрия в дозе 25 мгкг1 живой массы.

Кровь брали у цыплят-бройлеров кросса “ISA” в 10, 20, 30 и 40 сут возрасте, у цыплят-бройлеров кросса “Бройлер-6” – в 1, 15 и 60 сут возрасте из вен шеи после умерщвления декапитацией, и из подкрыльцовой вены. Кровь стабилизировали средой Алсвера.

Выделение ядер и цитоплазматических мембран эритроцитов цыплят-бройлеров осуществляли методом 3-х кратного заморажи­вания-оттаивания в растворе сахарозы (р = 1,176), содержащем 50 ммоль*л-1 трис-H2S04 буфер (pH 7,4) с последующим центрифуги­рованием 30 мин при 1000 об*мин-1.

Активность АТФаз оценивали по приросту неорганического фосфата после инкубации [5] и выражали в наномолях неорганического фосфата (Фн) отщепленного 1 мг белка в 1 мин.

Неорганический фосфат определяли спектрофотомет-рическим методом [6] при длине волны 390нм.

Концентрацию белка в субклеточных фракциях эритроцитов определяли методом Варбурга и Кристиана [3], экстинкцию измеряли при длине волны 260 и 280 нм.

Полученные данные подвергались биометрической обработке с использованием программ STATISTICA 6,0 и MS Office Excel 2003.

Результаты исследования Физиологическое состояние, обусловленное применением кормовых добавок, оказывает влияние на активность АТФаз цитоплаз-матических и ядерных мембран эритроцитов цыплят-бройлеров кроссов “Бройлер-6” и “ISA”, что видно из уравнений регрессии (табл. 1, 2).

При этом, активность цитоплазматических АТФаз в группах, получавших ПКД, выше, чем в контрольной группе, а ядерных – в группе, получавшей сукцинат. При этом активность АТФаз ци-топлазматических мембран эритроцитов у цыплят-бройлеров кросса “ISA” выше, чем у кросса “Бройлер-6”, а ядерных – ниже.

Динамика прироста живой массы птицы является интегральным показателем ее физиологического состояния и уровня метаболических процессов.

Абсолютная масса цыплят-бройлеров кроссов “Бройлер-6” и “ISA” за период опыта увеличивается (табл. 3).

Наибольший прирост живой массы у цыплят-бройлеров отмечен в группах, получавших ПКД, что, вероятно, связано с тем, что белок ПКД находится в биологически более доступной форме и легче всасывается и транспортируется кровью, а наименьший – в опытной группе 3, получавшей сукцинат, активирующей процессы катаболизма. На скорость роста, оказывает влияние физиологическое состояние цыплят-бройлеров, обусловленное кроссом. При этом она существенно выше у цыплят-бройлеров кросса “ISA”.

Корреляционный анализ (табл. 4) показывает, что при увеличении живой массы цыплят-бройлеров кроссов “Бройлер-6” и “ISA” активность АТФаз ядер и цитоплазмати-ческих мембран также возрастает, за исключением НС03–АТФазы ядер, активность, которой, наоборот, снижается.

Таблица 3. Прирост живой массы цыплят-бройлеров кроссов “Бройлер-6” и “ISA” (у – живая масса, г; x – возраст цыплят, сут)

Кросс”Бройлер-6″”ISA”
1 (опыт)у=-171,68+30,81ху=-182,80+54,76х
2 (опыт)у=-174,02+30,21ху=-176,34+53,20х
3 (опыт)у=-158,56+27,12ху=-155,76+48,86х
4(контроль)у=-157,41+28,38ху=-159,32+49,75х

Таблица 4. коэффициенты корреляции активности АТФаз эритроцитов и живой массы цыплят-бройлеров

АТФазаMg2+-Na+,K+-Ca2+-HCO3–Кросс “Бройлер-6”Цитоплазматическая мембранаЯдраКросс “ISA”Цитоплазматическая мембранаЯдра
1 (опыт)0,866***0,991***0,963***0,996***
2 (опыт)0,969***0,996***0,987***0,996***
3 (опыт)0,899***0,990***0,951***0,985***
4(контроль)0,959***0,996***0,978***0,987***
1 (опыт)0,889***0,927***0,780***-0,753***
2 (опыт)0,901***0,862***0,918***-0,992***
3 (опыт)0,705***0,809***0,816***-0,950***
4(контроль)0,884***0,883***0,810***-0,645***
АТФазаMg2+-Na+,K+-Ca2+-HCO3–
1 (опыт)0,951***0,910***0,878***0,989***
2 (опыт)0,898***0,927***0,885***0,990***
3 (опыт)0,832***0,883***0,928***0,978***
4(контроль)0,896***0,906***0,907***0,983***
1 (опыт)0,928***0,903***0,910***-0,845***
2 (опыт)0,950***0,943***0,938***-0,961***
3 (опыт)0,905***0,878***0,931***-0,831***
4(контроль)0,930***0,919***0,942***-0,759***

*** – Р < 0,001

Таким образом, кормовые добавки (ПКД и сукцинат) оказывают стимулирующее влияние на физиологические процессы, обеспечивающие скорость роста, связанные с активностью транспортных АТФазных ферментных систем.

Наибольший прирост живой массы цыплят-бройлеров кроссов “ISA” и “Бройлер-6” отмечен в группах, получавших ПКД, а наименьший – в группе, получавшей сукцинат; скорость роста цыплят-бройлеров кросса “ISA” существенно выше у цыплят-бройлеров кросса “Бройлер-6”.

Скорость роста цыплят-бройлеров кроссов “ISA” и “Бройлер-6” имеет достоверную сильную корреляционную связь с активностью АТФаз цитоплазматических и ядерных мембран эритроцитов, что говорит об их существенной роли в процессах всасывания, транспорта и биосинтеза белка в организме.

Таким образом, уровень активности транспортных АТФазных ферментных систем находится в тесной взаимосвязи с физиологическим состоянием цыплят-бройлеров, обусловленным возрастом, скоростью роста и продуктивностью.

Список литературы

  1. Болдырев А.А. Регуляция активности мембранных ферментов / А.А. Болдырев // Соросовский образовательный журнал. – 1997. – N° 6. – С. 21-27.
  2. Бурков, И.А. Структурные основы функционирования транспортных систем / И.А. Бурков, А.Ф. Кисилев //Новые методы и модификация в биохимических исследованиях в животноводстве. – М.: Колос, 1970. – С. 174-182.
  3. Досон, Р. Справочник биохимика / Р. Досон, Д. Элиот, У. Эллиот. – М.: Мир, 1991. – 565 с.
  4. Зайцев, С.Ю. Супрамолекулярные ферментные системы крови собак в клинической диагностике / С.Ю. Зайцев, В.И. Максимов, Т.В. Бар-дюкова // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.2. Химия. – 2008. – Т.49. – N°2. – С. 122126.
  5. Иващенко, А.Т. Выделение и свойства аниончувствительной аденозинтрифосфатазы из мембран эритроцитов / А.Т. Иващенко, И.А. Бушнева // Биохимия. – 1981. – Т.45. – N° 3. – С. 486-488.
  6. Кондрашова, М.Н. Метод определения неорганического фосфата по спектрам по-глощения молибдатных комплексов в ультрафиолете / М.Н. Кондрашова, М.Н Лесогорова, С.Э. Шноль // Биохимия. – 1965. – Т.30, вып.3. – С. 567-562.
  7. Макарова Н. В. Статистика в Excel / Макарова Н. В., Трофимец В. Я. // Учеб. пособие. — М.: Финансы и статистика, 2002. – 368с.
  8. Максимюк, Н.Н. Белковые гидролизаTM для цыплят-бройлеров / Н.Н. Максимюк // Зоотехния. – 1998. – N°8. – С. 23.
  9. Фурман, Ю.В. Технологические основы производства кормовых добавок и биопре-паратов, физиологические аспекты их применения в животноводстве: авт. дисс. … док. биол. наук / Ю.В. Фурман. – М., 2001. – 38 с.
  10. Christensen, N.N. Role of membranes in secretory proceses / N.N. Christensen // – London, 1972. – P. 433-447.

Реферат

Пептидная кормовая добавка и сукцинат натрия оказывают влияние на физиологические процессы, обеспечивающие скорость роста, связанные с активностью транспортных АТФазных ферментных систем.

Наибольший прирост живой массы цыплят-бройлеров кроссов “ISA” и “Бройлер-6” отмечен в группах, получавших пептидную кормовую добавку из отходов кожевенной промышленности, а наименьший – в группе, получавшей сукцинат натрия; скорость роста цыплят-бройлеров кросса “ISA” существенно выше у цыплят-бройлеров кросса “Бройлер-6”.

Ключевые слова: скорость роста, АТФаза, цыплята-бройлеры, пептидная кормовая добавка, сукцинат, эритроциты, цитоплазматическая мембрана,ядра

Сведения об авторах

Максимов Владимир Ильич, доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии МГАВМиБ им. К.И. Скрябина, maximov-v-i@yandex.ru, 8(495)377-63-31, 109472 г. Москва, ул. Академика Скрябина, д. 23.

Федорова Елена Юрьевна, кандидат биологических наук, доцент кафедры технологии производства и ППЖ Курской ГСХА им. проф. И.И. Иванова, elefedor@ yandex.ru, 8-920-265-4044, 305021 г. Курск, ул. Карла Маркса, д. 70.

Источник: http://www.kubanvet.ru/journal_n4_11-04.html

Зависимость роста от внутренних факторов

Скорость роста и физиологическая активность

Росткак сложная интегральная функциярастений во многом генетическипредопределен. В росте растений каждогоконкрет­ного вида и сорта имеютсяособенности, определяемые его генотипом.

Так, полиплоидные формы многих растенийотли­чаются увеличенным размеромклеток, листьев, цветков, пло­дов,всего растения.

Гетерозисмногих видов сельскохозяйст­венныхрастений проявляется в ускорении ростасельскохозяй­ственных растений(кукуруза, свекла, люцерна, огурец и др.)и повышении их продуктивности.

Квнутренним факторам роста относитсяособенность гормональнойсистемыконкрет­ного растения. Разные формыроста регулируются различными сочетаниямифитогормонов, сменяющихся в процессеонтоге­неза (В. И. Кефели, 1984).

Регуляциюпрорастания семян можно представитькак доминирование гиббереллина, ауксинаи отчасти цитокинина при редуцированномсодержании эндо­генных ингибиторов,регуляцию роста корня — как действиеауксина при редуцированном содержанииингибиторов, регуля­цию роста стебля— как результат совместного действиягиббе­реллина и ингибиторов.

Периодичностьи ритмичность роста.Росту растений, его орга­нов, тканейи клеток свойственны периодичность иритмич­ность, обусловленные внутреннимифакторами и генетически закрепленныев эволюции растений (Н. И, Шмальгаузен,1935; Д. А.

Сабинин, 1957; Э. Бюннинг, 1961; В. В.Скрипчинский, 1977; Е. Е. Крастина, 1970; В.С. Шевелуха, 1980, и др.). Благо­даряпериодичности роста и эндогенным ритмамрастения мест­ной флоры хорошоприспособлены к конкретным условиямместообитания.

Ритмичностьи периодичность ростовых процессоврастений наблюдаются в течение суток(циркадные, околосуточ­ные ритмы). Умноголетних, озимых и двулетних формпериод активного роста прерываетсяпериодом покоя.

Линейный рост растенийтесно связан с ходом накопления биомассыи может использоваться для оценкифизиологического состояния расте­нийпри агрономическом контроле за посевом.Применительно к важнейшим сельскохозяйственнымкультурам Нечерноземья Рос­сииВ. С.

 Шевелухой (1980) выявлено пятьосновных типов су­точной и онтогенетическойпериодичности и ритмичности ли­нейногороста растений и их органов в полевыхусловиях:

  • синусоидальный — кривая суточной скорости роста имеет мак­симум в дневные (10—12 ч) и минимум в ранние утренние (4— 6 ч) часы (озимая и яровая пшеница, озимая рожь, кукуруза, сорго, овсяница луговая, тимофеевка луговая, ежа сборная, ко­стрец безостый и др.);
  • угловой — суточный рост характеризуется кривой с восходя­щей и нисходящей ветвями под острым или тупым углом, нали­чием одного максимума (17—20 ч) и одного минимума (3—6 ч) (стебель, листья и соцветия люпина желтого);
  • импульсный — кривая скорости роста проходит импульсивно под прямым или острым углом в течение десятков минут. Мак­симум скорости роста наступает в 20—21 ч и сохраняется всю ночь, в дневные часы заторможен (листья и корнеплоды сахар­ной и кормовой свеклы);
  • импульсно-релаксационный — скорость роста меняется равно­мерно: в ночные часы усиливается, а в утренние и дневные снижается или прекращается (корнеплоды сахарной и кормовой свеклы, брюквы, моркови, клубни картофеля);
  • двухволновой — в течение суток скорость дважды достигает максимальных (19—21 и 4-6 ч) и минимальных (12—15 и 1—2 ч) значений (стебли и листья картофеля).

Ритмичностьроста проявляется и в факторостатныхусловиях.

Законбольшого периода роста.Скорость роста (линейного, массы) вонтогенезе клетки, ткани, любого органаи растения в целом непостоянна и можетбыть выражена сигмоиднойкривой(рис.). Впервые эта закономерность ростабыла отмечена Ю.

Саксом (1872), а линейнаяфаза роста названа им большим периодомроста. Сигмоидная кривая получается,если на оси абсцисс откладывать время,а на оси ординат — рост в каждый промежутоквремени (интегральная кривая).

Если наординате откладывать приросты в единицувремени, то кривая будет одно­вершинной(дифференциальная кривая).

Сигмоиднаякривая роста характерна для изменениялиней­ных размеров, площади листьев,плодов и др. Выделяют 4участка(фазы) кривой:

  1. начальный (индукционный), или лаг-период. Для него характерен медленный рост;

  2. логарифмичес­кий (экспоненциальный), или интенсивного роста. Рост выража­ется прямой линией по отношению к времени — большой пери­од роста;

  3. замедленного роста;

  4. стационарного состояния — не наблюдается видимых процессов роста.

Сигмоиднаякривая характеризует общие особенностироста в онтогенезе конкретно­горастительного объекта, позволяет выявитьего видовые, сорто­вые особенности,действие условий среды.

Лаг-фаза- происходят и процессы, предшествующиевидимому росту (синтез белков, ДНК иРНК, фитогормонов, ферментов).

У разныхрастений лаг-фаза прорастающего семениможет длиться от нескольких часов донескольких месяцев, что связано сотсутствием или избытком в семениопределенных фитогормонов, физиологическойнезрелостью зародыша, обеспеченностьюсемян необходимой температурой, водой,кислородом и др.

Втораяи третья фазыкривой связаны с быстрым растяжени­емклеток, формированием тканей и органов,усилением межтка­невых и межорганныхвзаимоотношений (Д.А.Сабинин, 1963; В, И.Кефели, 1978).

Во время второй лаг-фазыидет активный синтез фитогормонов ипластических веществ. Замедлениерос­товых процессов в третьей фазероста объясняется внутренними (старениеорганизма или органа, накоплениеингибиторов и др.

) и внешними факторами,

Четвертая- стационарная фаза (окончание ростовыхпроцес­сов) — это генетическипредопределенное состояние. Анализкривой скорости роста зерновых культурпоказывает, что замед­ление ростасовпадает с началом определенных этаповорганоге­неза конусов нарастания (Н.Ф. Батыгин, 1986).

Так, у кукурузы в периодзаложения мужских и женских соцветийнаблюдается торможение прироста стебля.Для многолетних трав, плодовых деревьеви кустарников характерны затуханиероста к осени и его возобновление веснойследующего года. Сигмоидные кривыеповторяются ежегодно.

Закон большогопериода роста отражает течение вовремени большинства физиологическихпроцессов (фотосинтез и дыхание,поглощение воды и элементов мине­ральногопитания и др.).

Знаниеоптимальных кривых роста конкретноговида н сорта растений позволяетобоснованно проводить агротехническиеме­роприятия, получать высокиеэкономически выгодные урожаисельскохозяйственных культур в защищенноми открытом грун­те.

В коммерческихтеплицах дорогостоящими факторами —све­том, влагой, теплом — растенияследует обеспечивать в достаточ­номколичестве прежде всего в период ихинтенсивного роста. На скорость ипродолжительность фаз роста можновлиять хирургическими(удаление генеративных органов, боковыхпобегов, корней, скашивание), химическими(обработка регуляторами роста) и другимиметодами.

Следует проводить укосымноголет­них трав, убирать зеленныеовощные культуры в период, когдаувеличение вегетативной массы уже несущественно (при перехо­де в третьюи четвертую фазы кривой роста).

Ростовыекорреляции.Ростовые корреляции отражают зависи­мостьроста и развития одних органов, тканейили частей расте­ния от других, ихвзаимное влияние. Корреляции ростапроявля­ются на разных уровняхорганизации растения.

Рост и дифференциацияэмбриональной клетки зависят отокружающих ее клеток и тканей. Клетки,выделенные из ткани, в клеточной культуреразвиваются по иному пути, могут датьначало целому растению.

Корреляцииособенно наглядно проявляются прирассмотрении роста отдельных органоврастения.

Взаимодействиеможет быть стимулирующимили тормозящимрост. При размножении растений черенками,на которых имеются листья, стимулируетсяобразование корней. Формирую­щиесясемена сочноплодных растений, выделяяауксин, стиму­лируют рост околоплодника.Удаление кончика корня усиливаетветвление корня. Удаление боковыхпобегов (пасынков) вызыва­ет усиленныйрост плодов.

Боковые почки побеговоднолетних и многолетних растений приинтенсивном росте верхушечной почкимогут оставаться в покоящемся состоянии.Однако после удаления верхушечнойапикальной почки боковые почки начи­наютрасти. Если у подсолнечника удалитькорзинку в период ее форми­рования,то спящие почки, находящиеся в пазухахлистьев, обра­зуют боковые побеги снебольшими корзинками.

Удаление вер­хушкипобега проявляется после обрезки удревесных и кустар­никовых плодовыхи ягодных растений (яблоня, виноград идр.), после укосов у многолетних трав.Торможение роста боковых побегов ибоковых корней вертушкой побега иликорня называ­ют апикальным доминированием.Степень апикального доминиро­ваниязависит от вида растения, возраста,освещения.

Хорошо освещенные развитыепочки улетают менее освещенные инахо­дящиеся в тени.

ПоВ.В.Полевому (1989), важнейшим эндогенныммеханиз­мом роста и морфогенеза врастении является гормональ­юевзаимодействиедвух доминирующих центров: верхушкипобега (ИУК) и верхушки корня (цитокинин).

Роль ауксина в апикаль­ной почкезаключается в создании мощногоаттрагирующего центра, в результатепитательные вещества и цитокинин,синте­зированный в корнях, поступаютпреимущественно в апикаль­ную почку.

Поэтому приток цитокинина к пазушнымпочкам после устранения апикальнойстимулирует в них клеточные де­ления.

Верхушечнаяпочка влияет на растяжение клеток побегаи корня, образование проводящих элементов,верхушка побега — на ориентацию листьев,боковых побегов и корней растения.

Кончик корня, синтезируя цитокинин иявляясь аттрагирующим центром,контролирует рост клеток корня в зонерастяжения, закладку проводящих пучкови образование боковых корней. Верхушкакорня влияет на развитие стеблевыхапексов, форми­рование и активностьлистьев.

Важные ростовые эффекты даетвзаимодействие доминирующих центровс листьями, вырабаты­вающими гиббереллиныи АБК (рис.).

Коррелятивныеотношения между отдельными частямирасте­ния зависят отбаланса питательных веществ,складывающегося в растительном организме.Этим во многом определяются корре­ляциимежду побегом и корнем, размерамилистовой поверхнос­ти и урожаем плодови семян, торможение вегетативного ростапри плодоношении.

Вонтогенезе соотношение роста надземнойи подземной частей растения определяетсягеномом растения и внешними условиями.Так, к концу вегетации у корнеплодов иклубне­плодов усиливается ростподземных органов запаса, а у пло­довыхдеревьев и кустарников, откладывающихзапасные веще­ства в стволе и ветвях,рост корневой системы отстает отнадземной части.

Уоднолетних трав и зерновых к концувегетационного перио­да отношениемассы надземной и подземной частейрастения увеличивается. Для увеличениядоли в общей биомассе корне­плодовсахарной и кормовой свеклы, клубнейкартофеля приме­няют механическиеприемы и регуляторы роста, способствующиеоттоку углеводов в запасающие органы.

В условиях засухи рост корней относительнопобегов усиливается. Как уже отмечалось,в обеспечении взаимного влияния органоврастения основное значение принадлежитфитогормонам, особенно ауксинам.Рос­товые корреляции широко используютв сельскохозяйственной практике.

Припикировке рассады овощей и саженцевплодовых и ягодных культур у растенийудаляют верхушку главного корня, чтостимулирует ветвление и образованиемочки боковых кор­ней. Пасынкованиеу томата обеспечивает образованиекрупных плодов. Чеканка хлопчатникаспособствует формированию пло­доэлементов.

Учет закономерностей коррелятивногороста лежит в основе формирования кроныплодовых деревьев и кустарни­ков.

Регенерация.Восстановление поврежденных илиутраченных частей — это защитная реакциярастения на повреждения. У многихрастений даже часть листа, стебля иликорня в природ­ных условиях можетдать начало новому организму.

Явлениерегенерации используют в сельскохозяйственнойпрактике при размножении растенийчеренками, в биотехнологии при культу­реизолированных клеток и тканей, вфизиологии для изучения механизмовморфогенеза (Н. П. Кренке, 1950; Р. X. Турецкая.1961; Р. Г.

Бутенко, 1964; А. Г. Юсуфов, 1982 идр.).

Выделяют2 типа регенерации у растений (В. В.Полевой, 1989): физиологическуюи травматическую.К физиологической регенерациии относятсяпостоянное восполнение слущивающихсяклеток корневого чехлика, ежегоднаязамена старых эле­ментов ксилемыновыми и замена корки у стволов деревьев.

Примерами травматической регенерацииявляются заживление ран стволов плодовыхдеревьев; органогенез, связанный собразованием каллуса; восстановлениеапикальных меристем и др. Восстановлениеутраченных надземных органов растенийпроисходит за счет отрастания покоящихся(пазушных) почек многолетних трав послеукоса и др.

Повреждение верхушечнойчасти корневой системы вызываетобразование и рост боковых корней.

Полярность.Рост и положение в пространстве растенияза­висят от полярности. Полярность —это неравноценность про­тивоположныхполюсов клетки, органа, целого растения.

По­лярность у растений в онтогенезепроявляется в наличии раз­личныхзакономерных осевых и радиальныхградиентов. Различают (С. О.

Гребинский,1961) три типа градиентов: фи­зико-химические,физиологические, морфологические ианато­мические.

физико-химическиеградиенты – это различия в температуре,осмотическом давлении, концентрацииразнообразных соедине­ний в клеткахи тканях, в значении рН, биоэлектрическихпотен­циалов и др. Так, в растенияхсодержание воды в листьях умень­шаетсяот основания стебля к верхушке, а зольныхэлементов, наоборот, повышается.Поступление и передвижение в растенииионов связаны с электрическимиградиентами.

физиологическиеградиенты — это различия в интенсивностифизиологических процессов (фотосинтез,дыхание, транспира­ция, транспортвеществ, рост. устойчивость и др.).

Морфологическиеи анатомические градиенты — это различияв размерах, форме, строении клеток,листьев, корней по оси орга­на илирастения. Все градиенты в растениивзаимосвязаны.

Физико-химическиеи физиологические градиенты обусловли­ваютинтенсивность роста и других процессовжизнедеятельнос­ти растения.

Уровеньэтих градиентов характеризуетфизиологи­ческую активность растения;их определение важно для практи­ческихцелей. Полярность—необходимое условиероста и развития, реализации геномарастения.

Различные градиенты, полярностьменяются в онтогенезе растений, впроцессах их адаптации к условиям среды.

Индуцирующеедействие оказывают гравитация, свет,элект­рическое и магнитные поля, рНсреды и др. Полярность клетки определяетполяризация молекул белков, нуклеиновыхкислот и других полимерных соединенийцитоплазмы.

Изменения среды, напримеррН, меняет их поляризацию. В онтогенезерастения полярность возникает у зиготы,деление которой приводит к образованиюдвух неравноценных клеток: меньшая(апикальная) дает начало побегу, большая(базальная) — корню.

Полярность органасоставляется из полярности клеток.

Вопытах с культурой клеток корня моркови(Ф. Стьюард и Др., 1958) при непрерывномвращении клетки только делились.Дифференциация же клеток каллусаначиналась лишь после прекрашениявращения и увеличения их поляризации.

В опытах кафедры физиологии растенийМСХА при длительном клинос-ш-тированиинаблюдались падение осевого градиентаэлектропо­тенциалов и остановка ростарастений кукурузы.

Таким образом,полярность клеток, тканей, органоврастения является результа­томсложного взаимодействия внутренних ивнешних факторов его жизни,

Источник: https://studfile.net/preview/5615012/page:12/

Читать онлайн Возрастная физиология: (Физиология развития ребенка) страница 16. Большая и бесплатная библиотека

Скорость роста и физиологическая активность

Влияние размеров тела на метаболизм и вегетативные функции. Размеры тела во многом определяют интенсивность обменных процессов (рис. 8), активность многих физиологических функций (например, частоту сердцебиений и дыхания), а также толерантность к внешней температуре и другим факторам среды.

Зависимость показателей функциональной активности от размеров тела в ряду животных “от мыши до слона” широко исследована, и взрослый человек хорошо укладывается в эти общебиологические закономерности.

Обычно измеряемые показатели интенсивности обменных процессов (интенсивность потребления кислорода либо его калорический эквивалент) и связанных с ними вегетативных функций (частота пульса, относительная объемная скорость кровотока, частота дыхания и т. п.) снижаются с увеличением размеров тела пропорционально массе тела в степени 2/3.

Сходные закономерности могут быть выявлены и в ходе онтогенетического роста, однако здесь имеются факторы, существенно искажающие плавный ход соответствующих кривых. Эти факторы связаны с различной организацией функций организма на разных этапах онтогенеза, о чем говорилось выше.

Тем не менее внутри одной возрастной группы размерные закономерности, хотя и не столь явно выраженные, имеют место. Это еще одна из причин, по которой контроль за уровнем физического развития детей и подростков имеет важное значение при оценке их общего морфофункционального состояния.

Рис. 8. Изменение интенсивности обмена покоя и относительных ежегодных приростов массы тела у детей 5-11 лет

Обозначения: по оси ординат – теплопродукция, ккал/кг·ч (слева); величина относительных приростов массы тела (справа); по оси абсцисс – возраст; 1 – изменение обмена покоя у девочек; 2 – то же у мальчиков; черные столбики – ежегодные относительные приросты у девочек; белые столбики – у мальчиков

Масса тела, скорость обменных процессов и “физиологическое время”. Снижение интенсивности обменных процессов с возрастом и увеличением размеров тела означает, что в единицу времени происходит меньшее количество биохимических реакций, составляющих основу метаболизма.

В связи с этим возникло представление о “физиологическом времени”, т. е. о том, что время для более маленького организма течет быстрее. Было показано, что “физиологическое время” пропорционально массе тела в степени 0,25.

Например, у годовалого ребенка массой 12 кг время течет в 1,5 раза быстрее, чем у взрослого массой 70 кг, а у первоклассника массой 30 кг – на 25 % быстрее.

Совершенно аналогичные результаты могут быть получены, если подсчитать соотношение частоты сердцебиений, которая также может служить выражением интенсивности обменных процессов в организме.

Так, у 7-летнего ребенка в покое пульс составляет примерно 90 уд/мин, а у взрослого – 70, что в 1,28 раза ниже. Таким образом, годовалые дети за сутки проживают как бы 1,5 суток, а 7-летние – 1,25 суток. В этих условиях становится понятна необходимость дневного сна для восстановления сил, запас которых в детском организме также еще невелик.

Рис. 9. Динамика роста разных типов тканей. За 100 % принята масса соответствующей ткани у взрослого

Типы роста тканей организма. Разные ткани организма могут иметь различный тип ростовых процессов (рис. 9). Характер ростовых процессов обычно выражается кривой роста. В биологии развития различают четыре типа роста: А – лимфоидный (тимус, лимфатические узлы, лимфоидная ткань кишечника и т. п.

); Б – мозговой (мозг и его части, твердая мозговая оболочка, спинной мозг, глаз, размеры головы); В – общий (тело в целом, внешние размеры, органы дыхания и пищеварения, почки, аорта и легочная артерия, мышечная система, объем крови); Г – репродуктивный (яички, придаток, предстательная железа, семенные пузырьки, яичники, фаллопиевы трубы).

Для типа А характерна очень высокая скорость роста в первые 10 лет жизни и достижение максимальных размеров органа в препубертатный период, а затем – инволюция с наступлением полового созревания.

Тип Б характеризуется постепенным замедлением скорости роста от рождения до созревания, причем уже в возрасте 8-10 лет орган практически достигает дефинитивных размеров. Тип В характеризуется быстрым ростом в начале постнатальной жизни, затем происходит торможение ростовых процессов, и вновь они ускоряются с наступлением пубертата.

И наконец, тип Г, описывающий рост гонад, характеризуется медленным ростом в первые годы жизни и скачкообразным его ускорением с началом полового созревания.

Совершенно особый тип кривой роста характерен для подкожной жировой ткани. Очень высокая скорость роста жировой прослойки в первые месяцы жизни приводит к тому, что к 1 году у ребенка формируется весьма выраженный подкожный слой жира, который затем начинает уменьшаться, и лишь с преодолением ребенком возрастного рубежа 6–8 лет подкожный жир вновь накапливается.

С учетом изменений общих размеров тела надо признать, что содержание подкожного жира в организме годовалого младенца относительно очень велико и в норме никогда в дальнейшем подобное состояние не наблюдается.

В динамике роста подкожного жира выявляются довольно четкие различия между мальчиками и девочками: у девочек как скорость роста, так и абсолютные размеры подкожной жировой клетчатки обычно выше.

Показатели физического развития. К показателям физического развития, которые обычно рассматриваются врачами, антропологами и другими специалистами с целью контроля за динамикой процессов роста и развития, относятся:

масса тела;

длина тела;

окружность грудной клетки;

окружность талии.

Наряду с этими могут рассматриваться также и другие показатели (например, размеры кожно-жировых складок, окружности отдельных звеньев тела – бедра, голени, плеча и т. п.). Однако для сопоставления с нормой и заключения о характере и уровне физического развития перечисленных показателей достаточно.

Оценка показателей физического развития. Для оценки показателей физического развития используют нормативные таблицы и шкалы, основанные на сигмальных отклонениях.

Обычно оценивают отдельно каждый из показателей физического развития по сигмальной шкале, а также анализируют их соотношение на основании стандартных уравнений линейной регрессии для выявления дисгармоничных вариантов.

Сигмальные шкалы позволяют оценивать результаты каждого измерения по 5-балльной шкале, в которой:

< М - 1,33 δ - низкий уровень;

< М - 0,67 δ - нижесредний уровень;

М ± 0,67 δ – средний уровень;

> М + 0,67 δ – вышесредний уровень;

> М + 1,33 δ – высокий уровень.

При проведении оценки физического развития сначала оценивают длину тела, а затем соответствие массы тела и длин окружностей измеренной длине тела. Это делается с помощью стандартных уравнений линейной регрессии. Для количественной оценки используют специально разработанные стандарты физического развития.

Стандарты (нормативы) физического развития представляют собой результаты антропометрического обследования больших групп населения данной местности – не менее 100–150 человек на возрастно-половую группу.

Поскольку физическое развитие населения подвержено колебаниям в зависимости от географических, этнических, климатических, социальных, биогенных, экологических и иных факторов, стандарты и нормативы физического развития требуют регулярного (не реже 1 раза в 5-10 лет) обновления.

Стандарты физического развития всегда имеют региональный характер, причем внутри регионов, населенных разными этническими группами, должны использоваться стандарты, разработанные на основании обмеров представителей соответствующих этнических групп.

Это имеет большое значение в районах Крайнего Севера, Дальнего Востока, а также в Поволжье, на Кавказе и в других регионах России, где вместе проживают представители разных этносов и рас, имеющие существенные генетически предопределенные антропологические различия.

Темпы физического развития. Акселерация и ретардация. Темп физического развития – важная характеристика для оценки состояния здоровья каждого конкретного ребенка.

Умеренное ускорение или замедление этого темпа может зависеть от множества факторов, но и то и другое всегда должно учитываться при сборе анамнеза и постановке любого клинического диагноза.

Индивидуальное разнообразие темпов физического развития достаточно велико, но если оно укладывается в границы нормы – это свидетельствует об адекватности условий существования ребенка его морфофункциональным возможностям на данном этапе индивидуального развития.

Источник: https://dom-knig.com/read_227402-16

Book for ucheba
Добавить комментарий