Back to chapter

36.6:

תגובות לעקת חום וקור

JoVE Core
Biologia
É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo.  Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
JoVE Core Biologia
Responses to Heat and Cold Stress

Idiomas

COMPARTILHAR

טמפרטורות סביבתיות קיצוניות משפיעות על מטבוליזם הצמח. חום מופרז גורם דנטורציה של אנזימים וחלבונים אחרים ואילו קור קיצוני מקפיא מים תוך תאיים. כיצד צמחים מגיבים ללחץ חום וקור כאשר הטמפרטורה בסביבה גבוהה, צמחים נמנעים מאובדן מים מוגזם על ידי סגירת פיוניות במהלך היום לרוב על חשבון צריכת CO2 מופחתת ופוטוסינתטית לחץ חום יכול גם לגרום לתאי צמח לסנתז כמויות גדולות של חלבונים מיוחדים הנקראים חלבוני עקת חום הם פועלים כמלווים, עוזרים לחלבונים אחרים להתקפל לצורותיהם התפקודיות או להגן על אנזימים וחלבונים מפני דנטורציה.צמחים מכוונים את הרכב השומנים של קרומי התא שלהם לשמירה על שלמות ונזילות קרום אופטימלית בתגובה ללחצי חום וקור. נזילות הקרום משפיעה על חדירותו המסדירה את תנועת המולקולות דרך הקרום ומונעת דליפה לתא או ממנו. פוספוליפידים, מסודרים בתוך דו שכבתי, יוצרים את המבנה הבסיסי של קרום הפלזמה.מרכיב השומנים של דו שכבתי זה מורכב מחומצות שומן רוויות או בלתי רוויות. בזמן לחץ חום, הטמפרטורה הגבוהה גורמת לשכבת הדו-שומנית להיות נוזלית יותר וחדירה יותר או דולפת. צמחים מגיבים על ידי הגדלת שיעור חומצות השומן הרוויות בקרומים לשיפור עמידות לחום ומניעת נזילות הקרום.בזמן לחץ קר, הטמפרטורה הנמוכה גורמת לשכבה הדו-שומנית להיות נוקשה יותר, ומורידה את החדירות. בתגובה, שיעור חומצות השומן הבלתי רוויות בקרומים עולה כדי להפחית את קשיחות הקרום ולשמור על נזילות אופטימלית. בטמפרטורות תת-הקפאה, היווצרות קרח בדפנות התא ובמרחבים הבין תאיים של מרבית הצמחים גורמת תלמים לעזוב את הציטופלזמה וכתוצאה מכך נוצרת התייבשות התאית.כדי למנוע זאת, צמחים רבים הסובלני כפור צוברים מומסים, כגון סוכרים, בציטופלסמה שלהם כדי לווסת את הפוטנציאל האוסמוטי שלהם. מנגנוני הסתגלות בתגובה ללחצי חום וקור עוזרים לשמור על הומאוסטזיס ומבטיחים את הישרדותם הצמחים.

36.6:

תגובות לעקת חום וקור

Every organism has an optimum temperature range within which healthy growth and physiological functioning can occur. At the ends of this range, there will be a minimum and maximum temperature that interrupt biological processes.

When the environmental dynamics fall out of the optimal limit for a given species, changes in metabolism and functioning occur – and this is defined as stress. Plants respond to stress by initiating changes in gene expression – leading to adjustments in plant metabolism and development aimed at attaining a state of homeostasis.

Plants maintain membrane fluidity during temperature fluctuations

Cell membranes in plants are generally one of the first structures that are affected by a change in ambient temperature. These membranes primarily constitute phospholipids, cholesterol, and proteins, with the lipid portion comprising long chains of unsaturated or saturated fatty acids. One of the primary strategies plants can adopt under temperature change is to alter the lipid component of their membranes. Typically, plants will decrease the degree of unsaturation of membrane lipids under high temperature, and increase it under low temperature, maintaining the fluidity of the membrane.

Heat Shock Proteins

The exposure of plant tissue or cells to sudden high-temperature stress results in transient expression of heat-shock proteins (HSPs). They perform essential physiological functions as molecular chaperones, prevent the aggregation of denatured proteins, or promote the renaturation of aggregated protein molecules.

Stomatal conductance

Increases in temperature above the typical average range impacts upon the photosynthetic activity and stomatal physiology of plants. As temperature rises, plants will close their stomata to reduce stomatal conductance and water-loss due to transpiration.

Solute accumulation within plant cells

Extremely low temperatures can reduce water absorption by plants due to low water potential, leading to dehydration. Many plants regulate their osmotic potential and maintain water content through the accumulation of solutes like sugars – sucrose, glucose, and fructose, within their cells. This accumulation of solutes can also delay water freezing in the tissue by decreasing the freezing point.

Leitura Sugerida

Nievola, Catarina C, Camila P Carvalho, Victória Carvalho, and Edson Rodrigues. "Rapid Responses of Plants to Temperature Changes." Temperature. 4 (4)2017: 371–405. [Source]

Zheng, Guowei, Bo Tian, Fujuan Zhang, Faqing Tao, and Weiqi Li. "Plant Adaptation to Frequent Alterations between High and Low Temperatures: Remodeling of Membrane Lipids and Maintenance of Unsaturation Levels." Plant, Cell & Environment. 34 (9)2011: 431–1442. [Source]

Tarkowski, Łukasz P., and Wim Van den Ende. "Cold tolerance triggered by soluble sugars: a multifaceted countermeasure." Frontiers in plant science 6 (2015): 203. [Source]