Биология

Растительная клеточная стенка как динамичная система — Горшкова Т. А.

Растительная клеточная стенка как динамичная система
Научное издание

год издания — 2007, кол-во страниц — 429, ISBN — 978-5-02-035598-9, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7БЦ матов., масса книги — 710 гр., издательство — Наука

цена: 1500.00 руб

Р е ц е н з е н т ы:
д-р биол. наук О. Л. Озерецковская
д-р биол. наук Л. П. Хохлова

Утверждено к печати Учёным советом Казанского института биохимии и биофизики КазНЦ РАН

Формат 70x100 1/16. Печать офсетная

В монографии рассмотрен метаболизм клеточной стенки — ключевой структуры растительного организма, определяющей особенности его биологии. Охарактеризованы состав, структура и биосинтез всех основных компонентов клеточной стенки, включая полисахариды, лигнин, структурные белки, ферменты, кутин, суберин и воск. Содержится информация о структуре клеточной стенки, её особенностях в растениях различного таксономического и эволюционного положения. Показаны изменения в клеточной стенке в ходе деления клетки, роста растяжением, образования межклетников, плазмодесм и других специализированных структур, при прорастании семян, сбрасывании листьев и т.д. Рассмотрены функции клеточной стенки в растительном организме, в частности её роль в передачи сигнала.

Для широкого круга студентов, преподавателей и исследователей, занимающихся биологией растений.

Введение	5

*Глава 1*
Состав растительной клеточной стенки	8

1.1. Размеры клеточной стенки	8
1.2. Компоненты клеточной стенки	10
1.2.1. Полисахариды	11
1.2.1.1.Целлюлоза	21
1.2.1.2. Связующие гликаны	23
1.2.1.2.1. Ксилоглюкан	23
1.2.1.2.2. Глюкан со смешанным типом связей	24
1.2.1.2.3. Ксилан. Глюкуроноарабиноксилан	24
1.2.1.2.4. Маннан. Глюкоманнан. Галактоманнан. Галактоглюкоманнан	25
1.2.1.2.5. β-(13)-Глюкан (каллоза)	25
1.2.1.3. Пектиновые вещества	28
1.2.1.3.1. Полигалактуроновая кислота	28
1.2.1.3.2. Рамногалактуронан I	28
1.2.1.3.3. Рамногалактуронан II	29
1.2.1.3.4. Ксилогалактуронан. Апиогалактуронан	29
1.2.1.3.5. Арабинан. Галактан	31
1.2.1.3.6. Арабиногалактан	31
1.2.1.4. Модификации полисахаридов растительной клеточной стенки	31
1.2.1.5. Неоднородность молекул одного полисахарида	35
1.2.2. Белки	36
1.2.2.1. Структурные белки	37
1.2.2.1.1. Экстенсии	37
1.2.2.1.2. Пролин-богатые белки	38
1.2.2.1.3. Арабиногалактановые белки	38
1.2.2.1.4. Глицин-богатые белки	42
1.2.2.1.5. Экспансины и другие минорные белки, не обладающие
ферментативной активностью	42
1.2.2.2. Ферменты, локализованные в клеточной стенке	42
1.2.3. Фенольные соединения	46
1.2.3.1. Лигнин	46
1.2.3.2. Оксикоричные кислоты	48
1.2.4. Минорные компоненты (кутин, воск, суберин, неорганические соединения)	51

*Глава 2*
Структура клеточной стенки растений	55

2.1. Различные слои клеточной стенки	55
2.2. Взаиморасположение компонентов клеточной стенки	57
2.3. Связи между полимерами клеточной стенки	59
2.4. Мозаичность структуры клеточной стенки	63
2.5. Типы первичной клеточной стенки	64
2.6. Типы вторичной клеточной стенки	65
2.7. Контакты клеточной стенки с остальной частью клетки	66
2.8. Клеточная стенка растений различных таксономических групп	67
2.8.1. Клеточная стенка высших растений различных таксонов	67
2.8.2. Формирование клеточной стенки растений в ходе эволюции	70

*Глава 3*
Методы изучения динамики компонентов клеточной стенки	77

3.1. Микроскопия	77
3.2. Спектроскопические методы	81
3.3. Оценка механических свойств клеточной стенки	82
3.4. Биохимический анализ углеводных компонентов клеточной стенки	83
3.4.1. Выделение и фракционирование клеточной стенки	83
3.4.2. Проблемы выделения индивидуальных полисахаридов	84
3.4.3. Анализ содержания, состава и структуры полисахаридов	84
3.4.4. Изучение модификаций полимеров в клеточной стенке	87
3.4.5. Использование гликаназ, специфичных к определённым полисахаридам или
их участкам	88
3.4.6. Проблемы выявления изменений полисахаридов клеточной стенки под
воздействием различных факторов	88
3.4.7. Использование экзогенных меченых субстратов	89
3.5. Анализ фенольных соединений	91
3.6. Анализ белков клеточной стенки	93
3.6.1. Извлечение белков клеточной стенки	94
3.6.2. Изучение ферментов, локализованных в клеточной стенке	94
3.7. Протеомика и геномика клеточной стенки	95
3.8. Выбор объектов исследования	99

*Глава 4*
Формирование клеточной стенки	104

4.1. Биосинтез полисахаридов	104
4.1.1. Метаболические пути образования полисахаридов клеточной стенки	104
4.1.2. Локализация синтеза полисахаридов клеточной стенки	111
4.1.3. Ферменты синтеза полисахаридов клеточной стенки	113
4.1.3.1. Ферменты, образующие субстраты для синтеза	113
4.1.3.2. Ферменты, осуществляющие сборку полисахаридов	117
4.1.3.2.1. Классификация гликозилтрансфераз	118
4.1.3.2.2. Мембраносвязанные гликозилтрансферазы, формирующие
полисахариды клеточной стенки	120
4.1.4. Гены, кодирующие ферменты синтеза полисахаридов	122
4.1.4.1. Гены, кодирующие ферменты образования субстратов для синтеза	122
4.1.4.2. Гены, кодирующие ферменты сборки полисахаридов клеточных
стенок	123
4.1.4.2.1. Проблемы идентификации генов и подходы к их
преодолению	123
4.1.4.2.2. Классификация генов растительных гликозилтрансфераз	131
4.1.4.2.3. Гены гликозилтрансфераз, предположительно
формирующих остов полисахаридов клеточной стенки	134
4.1.4.2.3.1. Семейство генов CES	134
4.1.4.2.3.2. Семейство генов CSL	138
4.1.4.2.3.3. Семейство генов GSL	145
4.1.4.2.3.4. Гены галактуронозилтрансфераз, кодирующие
ферменты семейства GT8	148
4.1.4.2.4. Гены гликозилтрансфераз, присоединяющих звенья
боковых цепочек полисахаридов	148
4.1.5. Синтез целлюлозы	159
4.1.6. Синтез полисахаридов матрикса в аппарате Гольджи	169
4.1.7. Синтез каллозы	174
4.1.8. Взаимодействие полисахаридов при формировании надмолекулярной
структуры клеточной стенки	175
4.2. Биосинтез белков клеточной стенки	179
4.3. Биосинтез фенольных соединений	187
4.3.1. Метаболические пути образования фенольных соединений клеточной стенки
и локализация синтеза	187
4.3.2. Синтез лигнина	193
4.4. Биосинтез кутина и суберина	196

*Глава 5*
Постсинтетическая модификация полимеров клеточной стенки	199

5.1. Виды постсинтетической модификации	199
5.2. Полный гидролиз индивидуального полисахарида клеточной стенки	200
5.3. Гидролиз некоторых связей в остове полисахарида	202
5.4. Укорочение или отщепление боковых цепочек полисахарида	203
5.5. Автолиз клеточной стенки	203
5.6. Ферменты, локализованные в клеточной стенке и модифицирующие её
компоненты	204
5.6.1. Гликаназы (гликозидгидролазы)	205
5.6.2. Трансгликозилазы/гидролазы	222
5.6.3. Эстеразы	225
5.6.4. Лиазы	232
5.6.5. Протеиназы	233
5.6.6. Оксидоредуктазы	233
5.7. Неферментативные реакции, модифицирующие компоненты клеточной стенки	236
5.7.1. Образование или нарушение ковалентных связей с участием ароматических
компонентов	236
5.7.2. Гидролиз полимеров с участием активных форм кислорода	238
5.7.3. Изменение ионных связей	240
5.7.4. Изменение водородных связей. Экспансины	240
5.8. Деацетилирование	245
5.9. Неустановленные механизмы модификации свойств клеточной стены	245

*Глава 6*
Регуляция формирования и модификации клеточной стенки	247

6.1. Изменение обеспеченности субстратами	248
6.2. Изменение соотношения полисахаридов матрикса и целлюлозы	252
6.3. Изменение активности гликозилтрансфераз, локализованных в аппарате Гольджи	253
6.4. Регуляция распада и модификации полимеров клеточной стенки путём изменения
активности ферментов, локализованных в клеточной стенке	254
6.5. Регуляция синтеза фенольных соединений клеточной стенки	257
6.6. Регуляция неферментативных реакций	260
6.7. Стимулы, регулирующие метаболизм клеточной стенки	261
6.8. Смена типа формируемой клеточной стенки	262

*Глава 7*
Изменения клеточной стенки в ходе различных процессов	266

7.1. Деление клетки, формирование срединной пластинки	266
7.2. Рост растяжением	274
7.3. Торможение роста растяжением	282
7.4. Локальные изменения клеточной стенки, приводящие к созданию
специализированных структур	283
7.4.1. Межклетники. Аэренхима	283
7.4.2. Плазмодесмы	286
7.4.3. Вторичные утолщения в трахеидных элементах	292
7.4.4. Выросты клеточной стенки в клетках-спутниках ситовидных трубок флоэмы	295
7.4.5. Пояски Каспари	296
7.4.6. Тилы	298
7.5. Прорастание семян	298
7.6. Сбрасывание различных частей растения	300
7.7. Растрескивание плодов и пыльников	302
7.8. Созревание плодов	303
7.9. Формирование и прорастание пыльцы	311
7.10. Формирование устьиц и их движения	320

*Глава 8*
Функции клеточной стенки	324

8.1. Механическая функция	324
8.2. Формообразующая функция	328
8.3. Транспортная функция	330
8.4. Защитная функция	332
8.5. Функция накопления резервов	337
8.6. Сигнальная функция	341
8.6.1. Участие полимеров клеточной стенки в восприятии и распространении
сигнала	341
8.6.2. Олигосахарины — физиологически активные фрагменты полимеров
клеточной стенки	343
8.6.2.1. Проблемы изучения олигосахаринов	344
8.6.2.2. Основные охарактеризованные олигосахарины. Факторы
специфичности	346
8.6.2.3. Физиологические эффекты олигосахаринов	350
8.6.2.4. Образование, транспорт и инактивация олигосахаринов in vivo	351
8.6.2.5. Механизмы действия олигосахаринов	354

Заключение	359

Список сокращений	364

Литература	366

Предметный указатель	418

Книги на ту же тему

Биогенез растительных волокон, Агеева М. В., Аменицкий С. И., Горшкова Т. А., Гурьянов О. П., Ибрагимова Н. Н., Микшина П. В., Мокшина Н. Е., Сальников В. В., Снегирёва А. В., Чемикосова С. Б., Чернова Т. Е., 2009
Организация аппарата трансляции хлоропластов и его роль в биогенезе мембран, Филиппович И. И., 2006
Биофизика: Учебник. — 3-е изд., испр. и доп.: В 2 т. (комплект из 2 книг), Рубин А. Б., 2004
Практикум по цитологии: Учебное пособие, Ченцов Ю. С., ред., 1988
Биохимия: Молекулярные основы структуры и функций клетки, Ленинджер А. Л., 1974
Молекулы и клетки. Выпуск 7, Георгиев Г. П., ред., 1982
Путешествие в мир живой клетки, де Дюв К., 1987
Биотехнология: Кинетические основы микробиологических процессов: Учебное пособие для биологических и химических специальностей вузов, Варфоломеев С. Д., Калюжный С. В., 1990

http://knigoprovod.ru

/Наука и Техника/Биология

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему