Урок Бесплатно Дыхание растений. Передвижение и испарение воды в растениях. Дыхание растений процесс идущий с потреблением
Fiziologia_rasteny_testy_ucheb_posobie 2 - Стр 3
1) бледно – зеленые
47. Оптимальная температура для фотосинтеза растений умеренной зоны составляет ______ градусов.
1) 20-25
48. Увеличить интенсивность фотосинтеза можно, повысив …
1) освещенность
49. Теневыносливые растения характеризуются …
1) тонкой листовой пластинкой
50. Теневыносливые растения характеризуются …
1) низким значением компенсационной точки
51. Продуктивность агрофитоценоза главным образом зависит от …
1) индекса листовой поверхности
52. Сумма величин площади листьев за каждые сутки в течение вегетации характеризует …
53. У сельскохозяйственных культур умеренной зоны чистая продуктивность фотосинтеза равна _______ г/м2 .сутки.
1) 10-20
54. Оптимальный индекс листовой поверхности посева полевых культур составляет …
1) 3-4
55. Коэффициент хозяйственного использования биомассы у современных сортов составляет …
1) 0,5
ДЫХАНИЕ
Общие вопросы дыхания
1. Дыхание растений – процесс, идущий с потреблением …
1) кислорода
2. Окислительный распад органических веществ, протекающий с потреблением кислорода и выделением углекислого газа называется …
1) дыхание
3. Учение о двух фазах дыхания – анаэробной и аэробной – разработал русский ученый …
1) В.И. Палладин
4. Для живой клетки важнейшим результатом дыхания является образование …
1) АТФ
5. Окислением является …
6. Окислением является …
1) прямое присоединение к субстрату кислорода
7. Окислением является …
1) отнятие от субстрата электрона
8. Дыхание растений – процесс, идущий с потреблением …
1) субстратов дыхания
9. Дыхание растений – процесс, идущий с выделением …
1) воды
10. Выпячивание внутренней мембраны митохондрий называются …
1) кристами
11. Грибовидные выросты на кристах митохондрий являются молекулами …
1) АТФ-синтетазы
12. Мембраны митохондрий содержат ______ % белка.
1) 60-65
13. . Мембраны митохондрий содержат ______ % липидов.
1) 30-35
14. Ферменты дыхательной цепи локализованы на(в) …
1) внутренней мембране митохондрий
15. Аэробная фаза дыхания протекает в …
1) митохондриях
1) хиноны
17. Коферментами для переносчиков электронов служат …
1) различные производные витаминов
18. Переносчики электронов расположены в(о) …
1) внутренней мембране митохондрий
19. Составной частью аргиназы является …
1) марганец
20. Составной частью аскорбатоксидазы является …
1) медь
21. Составной частью алкогольдегидрогеназы является …
1) цинк
22. Функция пиридиновых дегидрогеназ …
1) акцептирование водорода окисляемого субстрата
23. Терминальная оксидаза представляет …
1) ферментную систему, заканчивающие процесс окисления водорода
24. Функцией пероксидазы является …
1) окисление субстратов с помощью перекиси водорода
25. Функцией каталазы является …
26. Функцией цитохромоксидазы является …
1) перенос электрона на кислород
27. В целом дыхание можно рассматривать как процесс _______________ дыхательного субстрата.
1) окисления
28. Суммарное уравнение дыхания можно записать в виде …
1) С6Н12О6+О2→6СО2+6Н2О
29. Наличие кислорода _______________ дыхание у растений.
1) стимулирует
30. Внутренняя мембрана митохондрий является _______ мембраной.
1) сопрягающей
31. Процесс окисления органических веществ с выделением энергии, называется …
1) дыханием
32. Суммарное уравнение дыхания было экспериментально установлено …
1) Буссенго Ж.Б.
33. Митохондрии могут размножаться путем …
1) деления с помощью перетяжки
34. В митохондриях содержатся …
1) ДНК и РНК
1) АТФ
36. Органическое вещество, окисляемое при дыхании, называется ________________ субстратом.
1) дыхательным
37. Молекулы АТФ-синтазы, катализирующий синтез АТФ располагаются в(о) _______ митохондрий.
1) внутренней мембране
38. Существование дыхания у растений доказал …
1) Н.Т. Сосюр
39. Органическое вещество, разрушающееся в процессе дыхания, называется дыхательным …
1) субстратом
40. Газообмен СО2 у растений в наибольшей степени отражает интенсивность дыхания …
1) в темноте
41. Отсутствие кислорода ______________ дыхание у растений.
1) угнетает
42. Процесс окисления субстрата в ходе дыхания включает в себя …
1) большое количество стадий
43. Процесс дыхания …
1) это окисление субстрата с выделением энергии
1) дегидрогеназами
45. Окислительно-восстановительные реакции в клетке катализируют ферменты класса …
1) оксидоредуктазы
46. Перенос отдельных частей молекул с одних соединений на другие катализируют ферменты класса …
1) трансферазы
47. Превращение органических веществ в их изомеры катализируют ферменты класса …
1) изомеразы
48. Синтез сложных органических веществ из более простых с использованием энергии АТФ катализируют ферменты класса …
1) лигазы
49. На рисунке изображено схема образования электрохимического градиента, созданная ученым …
1) П. Митчел
50. На рисунке изображено расположение переносчиков …
1) в мембране митохондрий
51. На рисунке под символом АН2 подразумевается …
1) вещества, окисляемые в дыхательной цепи
52. На рисунке изображена органелла …
1) митохондрия
53. На рисунке, изображающем строение митохондрии, под цифрой 5 показано(ы) …
1) кристы
54. В состав флавиновых дегидрогеназ входит витамин …
1) В2
55.В состав пиридиновых дегидрогеназ вхолит витамин …
1) РР
56. На рисунке, изображающем строение митохондрии, под цифрой 4 показан(о) …
1) матрикс
57. На рисунке изображена схема, под обозначением ДЦ подразумевают …
1) дыхательную цепь
58. Заключительный этап аэробного дыхания происходит на …
1) кристах митохондрий
59. Синтез АТФ в клетке может происходить в отсутствии …
1) О2
60. Синтез АТФ в клетке может происходить в …
1) хлоропластах и митохондриях
61. На всех этапах окисления глюкозы обязательно участие …
1) ферментов
62. В первую очередь в клетке будет(ут) окисляться …
1) глюкоза
63. Ступенчатость окисления глюкозы позволяет …
1) предохранить клетку от перегрева
64. В последнюю очередь в клетке будет(ут) окисляться …
1) аминокислоты
Химизм дыхания
1. Этапы биологического окисления представляет …
1) отнятие водорода от субстрата
2. Форма восстановительной силы для биосинтезов, поставляемая окислительным пентозофосфатным циклом, называется …
1) НАДФ Н
3. Гликолиз – это …
1) анаэробное окисление сахаров
4. Стадии гликолиза идут в следующей последовательности …
1) фосфорилирование глюкозы – образование фосфоглицеринового альдегида – субстратное фосфорилирование – образование пировиноградной кислоты
5. При увеличении количества неорганического фосфата в результате гидролиза АТФ скорость гликолиза …
1) увеличивается
6. Конечный продукт гликолиза в растительных клетках – это …
1) пировиноградная кислота
7. Гликолиз сопровождается образованием _______ триоз.
1) 2
8. Соединение, образуемое при отнятии воды от 2-ФГК, называется …
1) фосфоэнолпировиноградная кислота
9. Продукт расщепления фруктозо-1,6-дифосфата – это …
1) диоксиацетонфосфат
10. Продукт расщепления фруктозо-1,6-дифосфата – это …
1) глицеральдегид-3-фосфат
11. Гликолизом для синтеза глицерина поставляется …
1) диоксиацетонфосфат
12. Предшественником фосфоэнолпировиноградной кислоты является _______ кислота.
1) 2-фосфоглицериновая
13. Непосредственный субстрат окислительной реакции в анаэробной фазе дыхания …
1) фруктозо-1,6-дифосфат
14. Аминирование пировиноградной кислоты приводит к образованию …
1) аланина
15. Декарбоксилирование пировиноградной кислоты в анаэробных условиях приводит к образованию …
1) уксусного альдегида
16. Декарбоксилирование пировиноградной кислоты в аэробных условиях приводит к образованию …
1) углекислого газа
17. Главный продукт, завершающей вторую фазу окисления углеводов – это …
1) ацетилкофермента А
18. Субстратному фосфорилированию в цикле Кребса подвергается ______ кислота.
1) 2-оксоглутаровая
19. Цикл Кребса является …
1) общим путем конечного окисления углеводов, жиров и белков
20. Цикл Кребса является …
1) основным путем образования АТФ
21. Цикл Кребса является …
1) источником углеродных скелетов для синтеза различных соединений
22. В цикле Кребса образуются …
1) СО2
23. В цикле Кребса образуются …
1) НАДН
24. В цикле Кребса образуются …
1) органические кислоты
25. Ацетилкоэнзим-А при вступлении в цикл Кребса взаимодействует с _______ кислотой.
1) щавелевоуксусной
26. Инвертаза катализирует гидролиз …
1) сахарозы
27. Окисление пирувата в процессе дыхания сопровождается образованием …
1) СО2
28. В окислительным пентозофосфатном цикле из 6 молекул глюкозо-6-фосфата до СО2 регенерирует ______ молекул(ы).
1) 5
29. В цикл трикарбоновых кислот (Кребса) вовлекается …
1) ацетилкофермент А
30. Первое соединение, образующееся в цикле Кребса – это _______ кислота.
1) лимонная
31. Функцией кофермента Q в дыхательной цепи является …
1) промежуточный перенос электронов
32. Функцией цитохромов в и с является …
1) промежуточный перенос электронов
33. В ходе гликолиза дегидрируются …
1) глицеральдегидтрифосфат
34. Дегидрирование одной молекулы пировиноградной кислоты сопровождается образованием ______________ молекул(ы) НАДН.
1) 1
35. Эффект Пастера – это …
1) снижение потребления глюкозы
36. Образование СО2 в цикле Кребса происходит в ходе реакции превращения …
1) оксалосукцината в б-кетоглутарат
37. Поглощение воды в цикле Кребса происходит в ходе реакции превращения …
1) фумарата в малат
38. В ходе реакций цикла Кребса кислород …
1) не образуются
39. В результате гликолиза образуется …
1) пируват
40. Субстратом гликолиза является …
1) глюкоза
41. Обратное протекание реакции гликолиза называется …
1) гликонеогенезом
42. Превращение пирувата в ацетилкоэнзим А сопровождается образованием …
1) НАДН2
43. В качестве пути окисления глюкозы, альтернативного гликолизу может выступать …
1) пентозофосфатный цикл
44. К регуляторным ферментам цикла Кребса относится …
1) цитратсинтаза
45. Увеличение отношения АТФ/АДФ тормозит гликолиз, снижая активность фермента …
1) фосфофруктокиназы
46. Субстратом пентозофосфатного цикла является …
1) глюкозо-6-фосфат
47. Физиологическое значение пентозофосфатного цикла у растений заключается в том, что он снабжает клетки …
1) НАДФН2 и пентозами
48. Начальная реакция гликолиза – это …
1) фосфорилирование глюкозы
49. Первая реакция гликолиза сопровождается …
1) превращением АТФ в АДФ
50. Превращение фосфоглицеринового альдегида в 1,3-дифосфоглицериновую кислоту в ходе гликолиза сопровождается …
1) восстановлением НАД+
51. Наличие в среде неорганического фосфата является необходимым условием для реакции превращения _________________ в ходе гликолиза.
1) фосфоглицеринового альдегида 1,3-дифосфоглицериновую кислоту
52. В цикле Кребса ФАДН2 образуется в ходе превращения …
1) сукцината в фумарат
53. Изображенная схема говорит о генетической связи процессов …
1) дыхания и брожения
54. Активной группой цитохромов является …
1) Fe-порфирин
55. Собственную ДНК в клетке имеют …
1) митохондрии
56. На рисунке изображены …
1) субстраты дыхания и общий дыхательный метаболизм
57. На рисунке изображена …
1) структура дыхательной цепи митохондрий
58. На рисунке изображен _______________ цикл.
1) пентозофосфатный
59. В ходе реакций цикла Кребса молекулярный кислород …
1) не образуется
60. Образование СО2 в цикле Кребса происходит в ходе реакции превращения …
1) оксалосукцината в α-кетоглутарат
61. Образование СО2 в цикле Кребса происходит в ходе реакции превращения …
1) пирувата в ацетил-КоА
62. Образование СО2 в цикле Кребса происходит в ходе реакции превращения …
1) α-кетоглутарата в
63. Поглощение воды в цикле Кребса происходит в ходе реакции превращения кислот …
1) фумаровой в яблочную
64. Поглощение воды в цикле Кребса происходит в ходе реакции превращения кислот …
1) цис-аконитовой в изолимонную
65. Поглощение воды в цикле Кребса происходит в ходе реакции превращения кислот …
1) щавелевоуксусной в лимонную
66. Сложной мультиферментативной системой цикла Кребса является …
1) пируватдекарбоксилаза
67. Сложной мультиферментативной системой цикла Кребса является …
1) кетоглутаратдегидрогеназа
68. Подготовка запасных веществ к окислению состоит в их …
1) гидролизе
69. Продуктом гидролиза крахмала является …
1) глюкоза
70. Продуктами гидролиза белков являются …
1) аминокислоты
71. Реакции гликолиза происходят в …
1) цитозоле
72. Продуктом анаэробной стадии дыхания является …
1) пировиноградная кислота
73. Продуктом анаэробного дыхания растений является …
1) этиловый спирт
74. В условиях уплотненной почвы в корнях накапливается …
1) этиловый спирт
75. Окислительный пентозофосфатный цикл локализован в …
1) цитозоле
76. В окислительном пентозофосфатном цикле окисляется …
1) глюкозо-6-фосфат
Энергетика дыхания
1. Окислительное фосфорилирование – процесс, приводящий к …
1) образованию АТФ
2. Величина дыхательного коэффициента прорастающих семян масличных культур …
1) меньше 1
3. Окисление 1 грамма жира сопровождается образованием ______ кДж энергии.
1) 38,2
4. Субстратное фосфолирования обеспечивает образование _______ молекул АТФ в процессе полного окисления глюкозы.
1) 3
5. Каждая молекула НАД+Ф в цепи переноса электронов обеспечивает синтез _______ молекул АТФ.
1) трех
6. Каждая молекула ФАД+Н2 в цепи переноса электронов обеспечивает синтез ______ молекул АТФ.
1) двух
7. Дыхательные яды (цианид калия и угарный газ) блокируют дыхание, …
1) соединяясь с железом цитохромов
8. Исходным субстратом для пентозофосфатного пути дыхания служит …
1) глюкозо-6-фосфат
9. Пятиуглеродные фосфорилированные сахара пентозофосфатного пути используются в клетке для синтеза …
1) полимеров клеточной стенки
10. Пятиуглеродные фосфорилированные сахара пентозофосфатного пути используются в клетке для …
1) включения в нуклеотиды РНК и ДНК
11. Полное окисление глюкозо-6-фосфата в пентозофосфатном цикле сопровождается образованием ________ молекул НАДФ+Н.
1) 12
12. Брожение сопровождается суммарным образованием _______ молекул АТФ.
1) 0
13. Дыхательный коэффициент у прорастающих семян масличных культур равен …
1) 0,3-0,8
14. Окислительный пентозофосфатный цикл может обеспечить выход ______ молекул АТФ.
1) 35
15. Дыхательная электронно-транспортная цепь во внутренней мембране митохондрий включает ______ комплекса переносчиков.
1) 4
16. В результате работы дыхательной ЭТЦ в матриксе митохондрий ______ относительно цитоплазмы.
1) повышается рН и снижается электрический потенциал
17. В состав электронно-транспортной цепи митохондрий входят ______ мультиферментных комплекса.
1) четыре
18. Конечным акцептором электронов в электронно-транспортной цепи митохондрий является …
1) О2
19. Субстратами электронно-транспортной цепи митохондрий являются …
1) сукцинат и НАДН2
20. Переносчиком протонов и электронов в электрон-транспортной цепи митохондрий является …
1) убихинон
21. Электрон-транспортная цепь митохондрий находится в(о) _______________ мембране митохондрий.
1) внутренней
22. Одним из мультиферментных комплексов электрон-транспортной цепи митохондрий является ___________________ комплекс.
1) цитохромоксидазный
23. Синтез АТФ на митохондриальной мембране осуществляется за счет энергии __________________ потенциала.
1) электрохимического
24. Химическая составляющая электрохимического потенциала на внутренней мембране митохондрий создается за счет ионов …
1) водорода
25. Эффективность дыхания – это отношение количества неорганического фосфата, идущего на образование АТФ, к количеству поглощенного …
1) кислорода
26. Интенсивность дыхания – это количество кислорода (углекислоты) поглощенного (выделенного) за единицу времени единицей массы…
1) растительного материала
27. Дыхательный коэффициент – это отношение выделенного СО2 к поглощенному …
1) О2
28. Процесс образования АТФ и АДФ, сопряженный с транспортом электронов на кислород воздуха, называют …
1) окислительным фосфорилированием
29. Флавинмононуклеотид входит в состав ________________ электронно-транспортной цепи митохондрий.
1) НАДН-дегидрогеназного комплекса
30. Флавинадениндинуклеотид входит в состав ________________ электрон-транспортной цепи митохондрий.
1) комплекса, окисляющего сукцинат
31. На синтез одной молекулы АТФ в большинстве случаев требуется перенос ______ протонов через Н+-АТФсинтазу.
1) двух
32. Основной функцией электронно-транспортной цепи митохондрий является создание и поддержание электрохимического градиента …
1) протонов
33. При работе электрон-транспортной цепи митохондрий кислород …
1) поглощается
34. При возрастании соотношения АТФ/АДФ поток электронов в электрон-транспортной цепи митохондрий …
1) уменьшается
35. Комплексом, преобразующим энергию электрохимического градиента протонов в энергию АТФ, является …
1) Н+-АТФсинтаза
36. Вещества, нарушающие связь между транспортом электронов и синтезом АТФ, называются …
1) разобщителями
37. Грибовидные частицы на внутренних мембранах митохондрий являются …
1) молекулами АТФ-синтетазы
38. Образование восстановителя НАДН2 в ходе реакции гликолиза происходит на этапе превращения …
1) 3-фосфоглицеринового альдегида в 1,3-дифосфоглицериновую кислоту
39. Выделение АТФ в ходе реакции гликолиза происходит на этапе превращения …
1) фосфоэнолпировиноградной кислоты в пировиноградную кислоту
40. Выделение АТФ в ходе реакции гликолиза происходит на этапе превращения …
1) 1,3-дифосфоглицериновой кислоты в 2-фосфоглицериновую кислоту
41. Характерные особенности гликолиза – это …
1) образование пировиноградной кислоты
42. Значение пластического обмена состоит в обеспечении организма …
1) строительным материалом
43. На рисунке указана схема …
1) расположения пунктов сопряжения в цепи ферментов дыхания
44. Тип рабочего цикла разобщителя, указанного на схеме, называется …
1) «челночный»
45. На рисунке указана схема …
1) гликолитического пути расщепления углеводов
46. Источником энергии для синтеза АТФ в митохондриях является …
1) пировиноградная кислота
47. При аэробном окислении глюкозы образуется ______ молекул(ы) АТФ.
1) 38
48. В пентозофосфатном окислительном цикле восстанавливается ______ молекул НАДФ.
1) 12
49. В реакциях анаэробной стадии дыхания образуется ______ молекул(ы) АТФ.
1) 4
50. На активирование 1 молекулы глюкозы затрачивается ______молекул(ы) АТФ.
1) 2
51. В дыхательной цепи с участием цитохромной системы при окислении 1 молекулы НАДН образуется ______ молекул(ы) АТФ.
1) 3
52. Конечной оксидазой в дыхательной цепи митохондрий является …
1) цитохромоксидаза
53. Окислительное фосфорилирование – это …
1) синтез АТФ из АДФ и Фн
54. В благоприятных условиях растение запасает в макроэргических связях АТФ около ______ % энергии окисляемого вещества.
1) 40
Зависимость дыхания от внешних и внутренних факторов
1. При возрастании температуры от +12 оС до 60 оС интенсивность дыхания растений …
1) возрастает до температуры, критической для данного вида, затем резко падает
2. Дыхание - _________________ для работы клетки.
1) поставщик энергии и восстановленных коферментов
3. Метаболит цикла Кребса, идущий на синтез аспарагиновой кислоты, называется …
1) щавелевоуксусная кислота
4. Метаболит цикла Кребса, идущий на синтез глутаминовой кислоты, называется …
1) 2-оксоглутаровая
5. Метаболит гликолиза, идущий на синтез аланина – это …
1) пировиноградная кислота
6. Метаболит гликолиза, идущий на синтез серина – это …
1) 3-фосфоглицериновая кислота
7. Метаболит цикла Кребса, окисляемый флавиновой дегидрогеназой – это …
1) янтарная кислота
8. Критическая влажность семян злаков, выше которой начинается резкое усиление дыхания составляет ______ %.
1) 14-15
9. Возрастание влажности семян с 12-14% до 33% увеличивает интенсивность дыхания в _______ раз.
1) 10000
10. Дыхательный коэффициент – это отношение количеств ______ при окислении единицы субстрата.
1) выделившейся двуокиси углерода / поглощенного кислорода
11. Интенсивность дыхания определяется как …
1) масса двуокиси углерода, выделяемая 1 г навески за 1 час
12. Физиологическим показателем эффективности дыхания служит отношение количеств …
1) фосфата, пошедшего на фосфорилирование АТФ / потребленного кислорода
13. Пороговое содержание кислорода в атмосфере, при котором наблюдается резкое уменьшение интенсивности дыхания составляет около ______ %.
1) 3
14. Торможение расхода углеводов на дыхание в присутствии кислорода называется эффект …
1) Пастера
15. Максимальную интенсивность дыхания ткани большинства растений проявляют при температурах ______ оС.
1) 50-60
16. Температурный максимум интенсивности дыхания …
1) выше, чем у фотосинтеза
17. Интенсивность дыхания сочных плодов при их созревании …
1) сначала падает, затем возрастает и снова падает
18. Дыхательный контроль – зависимость дыхательных процессов от соотношения количеств …
1) АТФ и АДФ
19. Основной функцией дыхания является ________________ функция.
1) энергетическая
studfiles.net
Исследование дыхание растений
Выполнил: Петров Дмитрий,
класс 5 «C»
Руководитель:
Бадмаева Иветта Константиновна,
должность Учитель начальных классов
Новосибирск, 2015
Содержание
Введение
1. Узнать, как дышат растения.
2. Узнать, что такое дыхание растений.
3. Изучить, кто впервые узнал, как дышат растения.
4. Практическая часть.
Заключение
Исследовать литературу и информационные источники.
Приложения
-1-
Все растения дышат. Практическая ценность растений в жизни человека огромна. Они обеспечивают нас хлебом, растительными жирами, крахмалом, сахаром, белками, витаминами и фитонцидами, кислотами, смолами и дубильными веществами, лекарствами, медом и воском. Растения - это подлинные спутники человека, без которых немыслимо его существование на Земле. Человек, живя среди растений (даже горожанин), питаясь и лечась ими, в значительной мере зависит от той среды, которую создает окружающая растительность (количество кислорода, озона, отрицательных ионов, фитонцидов и зооцидов). Его долголетие, работоспособность, настроение и интеллектуальные эмоции зависят от количества и качества растений, которые создают окружающий ландшафт – парк, лес, сад, река или озеро с водными растениями, цветник или комнатные растения. Когда я узнал о том, что растения дышат, я решил проверить это на луке.
-2-
Объект исследования: дыхание растений
Цель работы: провести опыт над дыханием растений
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Узнать, как дышат растения.
2. Узнать, что такое дыхание растений.
3. Узнать, кто впервые узнал, как дышат растения.
4. Провести опыт, связанный с дыханием растений.
5. Исследовать литературу и информационные ресурсы, связанные с объектом исследования.
6. Наметить пути дальнейшего исследования.
-3-
1. Особенности дыхания растений. Растения, как и все живые организмы, дышат. При этом они поглощают атмосферный кислород, а также используют тот кислород, который образуется у них в процессе фотосинтеза и имеется в межклетниках. Дышат растения и днем, и ночью. Днем большая часть атмосферного кислорода поступает в растение через устьица листьев и молодых побегов, а также кожицу молодых корней. Ночью почти у всех растений устьица закрыты. В это время они для дыхания используют, в основном, кислород, образовавшейся при фотосинтезе и накопленный в межклетниках. По межклетникам кислород проникает во все живые клетки растений.
В процессе дыхания растения поглощают гораздо меньше кислорода, чем образуют его при фотосинтезе и выделяют в окружающую среду.
Поступивший в клетки кислород превращает (окисляет) имеющиеся в них сложные органические вещества (в основном глюкозу) в углекислый газ и воду. При этом освобождается энергия, которая была затрачена при фотосинтезе на их образование из углекислого газа и воды.
Образующийся при дыхании у растений углекислый газ удаляется из организма через устьица, через всю поверхность клеток молодых корней.
-4-
Дыхание растений — процесс противоположный фотосинтезу.
"Взаимосвязь фотосинтеза и дыхания у растений"
2. Дыхание – сложный процесс, протекающий в клетках живого организма, в ходе которого при распаде органических веществ высвобождается энергия, необходимая для процессов жизнедеятельности организма. Основным органическим веществом, участвующим в дыхательном процессе, являются углеводы, главным образом сахара (особенно глюкоза). Интенсивность дыхания у растений зависит от количества углеводов, накопленных побегами на свету.
Процесс дыхания связан с непрерывным потреблением кислорода днем и ночью. Особенно интенсивно идет процесс дыхания в молодых тканях и органах растения. Интенсивность дыхания обусловлена потребностями роста и развития растений. Много кислорода требуется в зонах деления и роста клеток. Образование цветков и плодов, а также повреждение и особенно отрывание органов сопровождается усилением дыхания у растений. По окончании роста, с пожелтением листьев, и особенно в зимнее время интенсивность дыхания заметно снижается, но не прекращается.
Дыхание – непременное условие жизни растений.
-5-
3.Американец Мелвин Калвин (1911-1997) был награжден Нобелевской премией в области химии в 1961 году за работу, описывающую механизмы ассимиляции углекислого газа растениями (ассимиляция - усвоение клетками организма химических компонентов). Сейчас этот процесс в его честь назван - "циклом Калвина". Эта работа внесла огромный вклад в понимание процессов фотосинтеза, при котором растения, используя энергию света, превращают углекислый газ и воду в более сложные соединения, такие как углеводы.
-6-
4.
mykonspekts.ru
Дыхание растений. Передвижение и испарение воды в растениях
Растения состоят из одной или множества клеток.
Дыхание- такой же признак, характерный для живых организмов, как и рост, размножение.
Даже одноклеточные растения, такие как водоросль хлорелла, дышат, хотя и живут в воде.
Зачем растениям нужен кислород?
О том, что растения являются главным источником кислорода (О2), знают даже ученики младших классов.
Из-за этого и возникает путаница.
Многие ошибочно считают, что раз растения внешне не похожи на животных, значит дыхание у них происходит «в обратную сторону».
Часто люди думают, что растительные клетки выделяют кислород и поглощают углекислый газ (СО2) и таким образом дышат.
Мы развеем эти заблуждения.
Но для начала зададим вопрос- почему ученые не советуют ставить большие растения в спальне?
Почему у людей, которые не слушались этого совета, утром болела голова и они себя чувствовали, мягко говоря, не очень хорошо?
Исследователи выяснили причину этого странного явления.
Оказывается, что растения, так же, как и люди, поглощают кислород и выделяют углекислый газ.
За счет этого они получают энергию.
Человек, который ночью спал в комнате с растениями, не получал достаточно кислорода и буквально травился углекислым газом, выделенным растением.
Схематично молекулу углекислого газа (СО2) можно представить так:
Запомните и никогда не путайте:
Дыхание- это процесс поглощение кислорода, а фотосинтез- его выделение растительными клетками.
Отличие дыхания от фотосинтеза:
| Дыхание
| Фотосинтез |
| свойственно всем клеткам | характерно только для растений |
| кислород поглощается | кислород выделяется |
| углекислый газ выделяется | углекислый газ поглощается |
| образуется энергия | образуются сложные химические вещества |
Влияние внешних факторов на процесс дыхания растений
- увеличение содержания кислорода в воздухе до 8–10 % сопровождается повышением интенсивности дыхания у растений, но дальнейшее увеличение концентрации кислорода не влияет существенно на дыхание
- в атмосфере чистого кислорода(без примесей азота и углекислого газа) интенсивность дыхания растений снижается, а при длительном его действии растение погибает
- при высоком содержании углекислого газа в воздухе дыхание растений замедляется, т.к. устьица закрываются
- дыхание некоторых растений идет и при температуре ниже 0 оС, например, ель дышит при- 25 оС
- активность дыхания, возрастает при повышении температуры до определенного предела (35–40 о С)
- повышение содержания воды в семенах приводит к резкому увеличению интенсивности дыхания
- такие элементы, как сера, железо, медь, марганец, необходимы для дыхания, поэтому дыхание активируется при их высоком содержании, например, в воде
- механическое повреждение усиливает дыхание
- интенсивность дыхания корней, как и листьев, по мере старения растений снижается
Откуда берется энергия у растений?
Когда вы учили строение клетки, то узнали о такой органелле, как митохондрия.
На рисунке она похожа на фасолинку, хотя встречаются и другие ее формы.
Это очень странная часть клетки.
Некоторые ученые считают, что она образовалась из какого-то микроорганизма, который проник в клетку-хозяина и потом потерял большую часть своих способностей.
Правда, митохондрии сохранили способность двигаться и даже могут сливаться друг с другом!
Эта органелла стала просто незаменимой для клеток.
Ведь она выполняет одну из главных задач- образует молекулу АТФ (Аденозин-Три-Фосфорная кислота).
Когда от АТФ отщепляется один из трех фосфатов, то выделяется 40 000 Джоулей энергии.
Чтобы было понятнее- столько энергии нужно, чтобы нагреть примерно половину стакана льда до состояния кипятка.
И это только один фосфат отщепляется, а если три?
Представляете, сколько энергии в одной молекуле?
Присоединяя фосфаты, АТФ запасает энергию и постепенно отдает ее.
«А при чем здесь кислород?»- спросите вы.
Кислород участвует в сложном процессе образования АТФ с помощью глюкозы внутри митохондрии- это называется внутриклеточным дыханием.
И в результате всех этих химических реакций образуется углекислый газ и вода, так же, как и при горении.
Следовательно, горение похоже на дыхание.
Есть лишь небольшая разница: при горении в результате реакции кислорода с молекулами других веществ, энергия высвобождается мгновенно.
Опыты, доказывающие дыхание растений
Опыт №1 Образование углекислого газа при дыхании
Возьмем веточку растения, поставим ее в стакан с водой, рядом поставим другой стакан с прозрачной известковой водой, закроем всё стеклянным колпаком и поместим в темное место, чтоб приостановился процесс выделения кислорода.
Примерно через сутки, мы увидим, что стакан с известковой водой помутнел, эта реакция известковой воды на углекислый газ.
От куда в закрытом колпаке образовался углекислый газ?
Делаем вывод: растение выделило углекислый газ в ходе дыхания.
Таким образом, мы видим, что растение активно дышит, забирая из воздуха кислород и выделяя углекислый газ.
Но не забывайте, что дыхание растений идет непрерывно и днем, и ночью, как у человека и животных.
Опыт №2 Необходимость воздуха для дыхания корней
Взяли два растения и поместили их в сосуды с водой, на поверхность воды налили масло (слой масла задерживает поступление воздуха в воду).
Воду в одном из сосудов ежедневно насыщаем воздухом из пульверизатора, растение в этом сосуде активно развивается.
А другое растение начинает гибнуть из-за недостатка воздуха, который необходим корням растения.
Вывод: корни растения дышат, без дыхания корней все растение может погибнуть.
Опыт № 3 Дыхание семян
В одну банку положим проросшие семена, в другую банку положим сухие семена.
Закроем плотно обе банки и поставим в темное теплое место.
На следующий день проверим состав воздуха.
Вы знаете, что для горения необходим кислород.
Опустим в бутылку с сухими семенами зажженную свечку, она хорошо и непрерывно горит, т.е. воздух в банке остался неизменным, т.к. не прорастающие семена дышат очень слабо.
А поместим свечку в банку с прорастающими семенами, свечка сразу потухла, потому что прорастающие семена активно израсходовали кислород в ходе дыхания и выделили большое количество углекислого газа, а раз нет кислорода горение свечи происходить не может, т.к. для горения нужен кислород.
Опыт доказывает, что проросшие семена активно дышат, поглощая кислород и выделяя углекислый газ.
Вывод: дыхание растениям необходимо для получения энергии, которая тратится на различные процессы жизнедеятельности (рост, размножение, питание и другие процессы)
Дыхание во всех живых клетках и органов растения происходит непрерывно.
Как и животные, растения погибают с прекращением дыхания.
ladle.ru
|
ТОП 10: |
ДЫХАНИЕ РАСТЕНИЙ, внутриклеточный ферментативный многоступенчатый процесс окисления органич. веществ (преим. углеводов), образовавшихся при фотосинтезе; сопровождается образованием разнообразных высокоактивных метаболитов для синтеза биомассы и освобождением энергии, к-рая используется для роста, развития и др. процессов жизнедеятельности растений. Освобождаемая при окислении энергия хранится в живых клетках в форме высокоэнергетич. химич. соединений, гл. обр. в форме аденозинтрифосфата (АТФ). Д. р. протекает непрерывно и присуще всем органам, тканям и клеткам. Обычно сопровождается поглощением кислорода, освобождением СО2 и уменьшением сухой массы. Осн. материал для Д. р. — глюкоза. Суммарное уравнение Д. р. С6Н,2О6 + +6O2=6CO2+6h3O+686 ккал включает лишь начальные и конечные продукты. Расщепление глюкозы может идти разными путями. Гликолитич. путь, приводящий на первом этапе к расщеплению молекулы глюкозы на две молекулы триозы с последующим окислением их до пировиноградной к-ты, заканчивается или превращением их в спирт и в нек-рые органич. к-ты при недостатке кислорода (брожение), или полным окислением до СО2 и Н2О в цикле трикарбоновых к-т (аэробное дыхание). Другой путь — пентозофосфатный — заключается в отщеплении СО2 от молекулы глюкозы и преобразовании пентоз в 4 — 7-угле-родные соединения, используемые для разл. синтезов (в т. ч. нуклеиновых к-т). В делящихся клетках меристемы, в закрытых чешуями почках, в массивных плодах из-за недостатка кислорода катаболизм глюкозы представлен брожением. В хорошо вентилируемых органах осуществляется аэробное дыхание гликолитическим или пентозофосфат-ным путём. Аэробное дыхание освобождает ок. 65% энергии полного окисления глюкозы, а анаэробное — лишь незначительная её часть. Изменение внешних условий может повлиять на химизм расщепления глюкозы. Так, при затоплении корней их аэробное дыхание заменяется брожением. Дыхание — один из важнейших процессов обмена веществ растительного организма. Выделяющаяся при дыхании энергия тратится как на процессы роста, так и на поддержание в активном состоянии уже закончивших рост органов растения. Вместе с тем значение дыхания не ограничивается тем, что это процесс, поставляющий энергию. Дыхание, подобно фотосинтезу, сложный окислительно-восстановительный процесс, идущий через ряд этапов. На его промежуточных стадиях образуются органические соединения, которые затем используются в различных метаболических реакциях. К промежуточным соединениям относят органические кислоты и пентозы, образующиеся при разных путях дыхательного распада. Таким образом, процесс дыхания — источник многих метаболитов. Несмотря на то, что процесс дыхания в суммарном виде противоположен фотосинтезу, в некоторых случаях они могут дополнять друг друга. Оба процесса являются поставщиками как энергетических эквивалентов (АТФ, НАДФН), так и метаболитов. Как видно из суммарного уравнения, в процессе дыхания образуется также вода. Эта вода в крайних условиях обезвоживания может использоваться растением и предохранить его от гибели. В некоторых случаях, когда энергия дыхания выделяется в виде тепла, дыхание ведет к бесполезной потере сухого вещества. В этой связи при рассмотрении процесса дыхания надо помнить, что не всегда усиление процесса дыхания является полезным для растительного организма. Локализация в клетке реакций дыхательного обмена Отдельные этапы дыхания осуществляются в разных частях растительной клетки. Это определяется распределением ферментов по отдельным органеллам с характерными для них метаболическими функциямиВ цитоплазме сосредоточены ферменты, катализирующие процесс гликолиза и пентозофосфатного пути. Есть данные, что ферменты гликолиза имеются также в матриксе митохондрий. Ферменты цикла Кребса сосредоточены в основном в матриксе митохондрий. Ферменты дыхательной цепи вплетены в определенной последовательности во внутреннюю мембрану митохондрий. Приблизительно 20—25% общего белка внутренней мембраны митохондрий составляют белки-ферменты, участвующие в переносе протонов и электронов. Предполагается, что ферменты-переносчики сгруппированы так, что каждая группа представляет самостоятельную единицу — дыхательный ансамбль. В митохондрии может быть несколько тысяч таких ансамблей, которые равномерно распределены в мембранах. Во внутренней мембране митохондрий локализованы также ферменты, обеспечивающие процесс фосфорилирования (АТФ-синтаза). Там же сосредоточен и переносчик АТФ. Благодаря этому образовавшаяся в митохондриях АТФ может выходить из них и использоваться в других частях клетки. Одновременно этот же переносчик осуществляет перенос АДФ во внутреннее пространство митохондрий. Через внутреннюю мембрану проникают также пировиноградная кислота и некоторые органические кислоты цикла Кребса. Специфический переносчик осуществляет перенос внутрь митохондрий фосфатионов. Вместе с тем для коферментов НАД и НАДФ и некоторых других веществ внутренняя мембрана непроницаема. Часть никотинамидных коферментов восстанавливается в цитоплазме в процессе гликолиза. Для того чтобы осуществить их окисление, существуют специальные механизмы. У растений НАДН-дегидрогеназа, под действием которой НАДН может вступать в дыхательную цепь, локализована на наружной поверхности внутренней мембраны. В случае отсутствия наружной НАДН-дегидрогеназы перенос НАДН на внутреннюю мембрану осуществляется с помощью челночного механизма. Суть этого механизма следующая. Образовавшийся в цитоплазме НАДН реагирует с фосфодиоксиацетоном, восстанавливая его до глицерофосфата. Глицерофосфат проникает через мембрану и отдает водород флавиновой дегидрогеназе и через нее в дыхательную цепь. При этом глицерофосфат снова превращается в фосфодиоксиацетон, который выходит из митохондрий в цитоплазму и опять подвергается восстановлению НАДН + Н+. Сходный механизм переноса энергетических эквивалентов через мембраны обнаружен и в хлоропластах. Таким образом, в клетке одновременно осуществляется как распределение веществ по разным компартментам, так и взаимосвязь между ними. Важным является вопрос, как обеспечиваются энергией процессы, происходящие в ядре клетки. По-видимому, частично АТФ поступает в ядро из цитоплазмы. В ядре имеются и собственные дыхательные ферменты. Так, в нуклеоплазме обнаружены ферменты гликолиза. Есть данные, что в ядре функционируют ферменты дыхательной цепи, подобные митохондриальным. Наконец, ферменты дыхания обнаружены и в хлоропластах. Потребности организма в энергии и метаболитах непрерывно меняются в зависимости от этапа его развития и от условий среды, в которых он находится. В соответствии с этим на протяжении развития организм способен изменять метаболизм, приспосабливаясь к изменяющимся условиям. Вместе с тем организме сохраняется взаимосвязанность всех процессов обмена. Все это достается с помощью имеющихся в организме и клетке специфических регулярных механизмов. Подобные механизмы существуют и для регуляции путей дыхательного обмена. Нерегулируемое дыхание может привести к бесполезной трате сухого вещества. Рассмотрим некоторые регуляторные механизмы. В присутствии кислорода пировиноградная кислота претерпевает превращения по пути аэробного дыхания и перестает служить субстратом для процесса брожения (эффект Пастера). Это связано с тем, что для процесса брожения необходим НАДН. Между тем в аэробных условиях НАДН окисляется в дыхательной цепи и, следовательно, не может быть использован на восстановление пирувата до спирта. В результате под влиянием кислорода процесс брожения затормаживается. В аэробных условиях уменьшается и скорость гликолиза, так как образуются значительные количества АТФ в процессе окислительного фосфорилирования. Образовавшаяся АТФ тормозит активность фермента фосфофруктокиназы. По-видимому, под влиянием АТФ меняется конфигурация данного фермента. В связи с этим тормозится одна из первых реакций гликолиза — превращение фруктозо-6-фосфата во фруктозо-1,6-дифосфат. Эта регуляция имеет большой биологический смысл, так как ставит расход сахара в зависимость от накопления АТФ. При большем расходе АТФ ее содержание падает, а гликолиз ускоряется, при накоплении АТФ гликолиз тормозится. Отношение АДФ к АТФ имеет регуляторное значение и для реакций цикла Кребса. Многие дегидрогеназы активируются под влиянием АДФ и одновременно ингибируются высокими концентрациями АТФ. Здесь также проявляется способность организма к регуляции своего энергетического обмена. Важное значение имеет регулирование с помощью конечных продуктов реакций. Так, при замедлении подачи активного ацетата (ацетил-КоА) в цикле Кребса щавелевоуксусная кислота накапливается. Это ингибирует активность фермента малатдегидрогеназы и тем самым приостанавливает работу цикла Кребса, предупреждая полное превращение всех интермедиатов цикла в ЩУК. Физиологи придают большое значение регуляции соотношения распада глюкозы (гликолитический или пентозофосфатный путь). Исходным материалом, как для того, так и для другого пути служит глюкоза, поэтому в большинстве случаев между этими двумя процессами имеются конкурентные взаимоотношения. Преимущественное осуществление того или иного пути связано с тем, какой из ферментов — глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа или фосфогексокиназа — образуется в первую очередь и в большем количестве. Возможно, что этот тип регуляции осуществляется на уровне генома. |
infopedia.su
Дыхание растений - страница 4
Внутренняя мембрана дает выросты — кристы, расположенные перпендикулярно продольной оси органеллы и перегораживающие все внутреннее пространство митохондрий на отдельные отсеки. Однако, поскольку выросты-перегородки неполные, между этими отсеками сохраняется связь. Мембраны митохондрий обладают большой прочностью и гибкостью. Во внутренней мембране локализована дыхательная цепь (цепь переноса электронов). На внутренней мембране митохондрий расположены грибовидные частицы. Они расположены через правильные промежутки. Каждая митохондрия содержит 104—105 таких грибовидных частиц. Установлено, что в головке грибовидных частиц содержится фермент АТФ-синтетаза, катализирующий образование АТФ аа_счет Энергий, выделяющейся в аэробной фазе дыхания.
Митохондрии способны к движению. Это имеет большое значение в жизни клетки, так как митохондрии передвигаются к тем местам, где идет усиленное потребление энергии. Они могут ассоциировать друг с другом как путем тесного сближения, так и при помощи связующих тяжей. Наблюдаются также контакты митохондрий с эндоплазматической сетью, ядром, хлоропластами. Известно, что митохондрии способны к набуханию, я при потере воды — к сокращению.
В растущих клетках митохондриальный матрикс становится менее плотным, количество крист растет — это коррелирует с увеличением интенсивности дыхания. В процессе дыхания ультраструктура митохондрий меняется. В том случае, если в митохондриях протекает активный процесс преобразования энергии окисления в энергию АТФ, внутренняя часть митохондрий становится более компактной.
Митохондрии имеют свой онтогенез. В меристематических клетках можно наблюдать инициальные частицы, которые представляют собой округлые образования, окруженные двойной мембраной. Диаметр таких инициальных частиц составляет 50 нм. По мере роста клетки инициальные частицы увеличиваются в размере, удлиняются и их внутренняя мембрана образует выросты, перпендикулярные оси митохондрий. Вначале образуются промитохондрии. Они еще не достигают окончательного размера и имеют мало крист. Из промитохондрий образуются митохондрии. Сформировавшиеся митохондрии делятся путем перетяжки или почкованием. Свойства митохондрий (белки, структура) закодированы частично в ДНК митохондрий, а частично в ядре. Сопоставление размеров митохондриальной ДНК с числом и размером митохондриальных белков показывает, что в ней заложено информации почти для половины белков. Это и позволяет считать митохондрии полуавтономными, т. е. не полностью зависящими от ядра. Они имеют собственную ДНК и собственную белоксинтезирующую систему, и именно с ними и с пластидами связана так называемая цитоплазматическая наследственность. В большинстве случаев это наследование по материнской линии, так как инициальные частицы митохондрий локализованы в яйцеклетке. Таким образом, митохондрии всегда от митохондрий.
Широко обсуждается вопрос, как рассматривать митохондрии и хлоропласты с эволюционной точки зрения. Еще в 1921 г. русский ботаник Б. М. Козо-Полянский высказал мнение, что клетка — это симбиотрофная система, в которой сожительствует несколько организмов. В настоящее время эта гипотеза имеет много сторонников. Согласно гипотезе симбиогенеза, митохондрии — это в прошлом самостоятельные организмы. По мнению Марголис, это могли быть эубактерии, содержащие ряд дыхательных ферментов. На определенном этапе эволюции они внедрились в примитивную содержащую ядро клетку. Оказалось, что ДНК митохондрий и хлоропластов по своей структуре резко отличается от ядерной ДНК высших растений и сходна с бактериальной ДНК (кольцевое строение). Сходство обнаруживается и в величине рибосом. Однако доказательств еще недостаточно и окончательного вывода по этому вопросу пока сделать невозможно.
1- наружная мембрана, 2- внутренняя мембрана, 3- матрикс.
Рис. 10. Схема строения митохондрий 8. Генетическая связь дыхания и брожения. Связь дыхания и фотосинтеза. Взаимосвязь дыхания с другими процессами обменаСоссюр, работая с зелеными растениями в темноте, обнаружил, что они выделяют С02 даже в бескислородной среде. Л. Пастер нашел, что в темноте в отсутствие кислорода в растительных тканях наряду с выделением С02 образуется спирт, т. е. идет спиртовое брожение. Он пришел к выводу, что в растительных тканях, так же как и у бактерий, возможно спиртовое брожение.
Немецкий физиолог Э. Ф. Пфлюгер (1875), изучая дыхание животных объектов, показал, что лягушки, помещенные в среду без кислорода, некоторое время остаются живыми и при этом выделяют С02. Пфлюгер назвал это дыхание интрамолекулярным, т. е. дыханием за счет внутримолекулярного окисления субстрата. Предполагалось, что интрамолекулярное дыхание — начальный этап нормального аэробного дыхания. Эту точку зрения поддержал Б. Пфеффер — немецкий физиолог растений, который распространил ее на растительные организмы. На основе этих работ Пфеффером и Пфлюгером были предложены следующие два уравнения, описывающие механизм дыхания:На первом, анаэробном, этапе происходит спиртовое брожение, образуются две молекулы этанола и две молекулы С02. Затем в присутствии кислорода спирт, взаимодействуя с ним, окисляется до С02 и Н20.
С. П. Костычев (1910) пришел к выводу, что это уравнение не соответствует действительности. Он экспериментально доказал, что этанол не может быть промежуточным продуктом нормального аэробного дыхания у растений по двум причинам: во-первых, он ядовит для растений и не может накапливаться, во-вторых, этанол окисляется растительными тканями значительно хуже, чем глюкоза. Костычев предложил свою формулу связи анаэробной и аэробной частей дыхания и различных видов брожения.
В опытах Костычева и его сотрудников (1912—1928) было показано, что если растительные ткани кратковременно выдержать в бескислородной среде, а затем дать кислород, то наблюдается резкое усиление дыхания, т.е. в ходе анаэробной фазы накапливаются промежуточные продукты, которые в присутствии кислорода быстро используются. Ингибиторы, блокирующие брожение, например NaF, блокируют и аэробное дыхание. Ингибиторный анализ (применение ингибиторов специфического действия), выделение и идентификация продуктов окислительного распада глюкозы привели Костычева к выводу о том, что промежуточным продуктом может быть уксусный альдегид. Благодаря работам немецкого биохимика К. Нейберга, Костычева и других стало очевидным, что дыхание и все виды брожения связаны между собой через пировиноградную кислоту (ПВК):Таким образом, теория Костычева о генетической связи дыхания и брожения полностью подтвердилась.
Взаимосвязь дыхания с другими процессами обмена.
Дыхание тесно связано с другими процессами метаболизма.Необходимо подчеркнуть, что, несмотря на противоположную направленность двух центральных процессов растительного организма —.фотосинтеза и дыхания и на их рассредоточенность в разных органеллах клетки, между ними существует тесная взаимосвязь. Прежде всего для протекания процесса дыхания органические вещества (субстраты). Таким субстратами в первую очередь являются углеводы, которые у зеленых растений образуются в процессе фотосинтеза. Вместе с тем превращение веществ в процессе фотосинтеза и дыхания идет через ряд сходных промежуточных продуктов. Особенно много сходного в превращениях между фотосинтетическим циклом Кальвина и реакциями пентозофосфатного пути дыхательного обмена. Как в том, так и в другом случае происходят взаимные превращения Сахаров с разной длиной углеродной цепочки (3, 4, 5, 6 и 7 углеродных атомов). По-видимому, несмотря на различное распределение (компартментацию) этих метаболитов в клетке, между ними существует обмен. Иначе го вор я, промежуточные. продукты дыхания могут быть использованы в процессе фотосинтеза. Одновременно возможен и обратный процесс. Много общего в энергетике фотосинтеза и дыхания в процессах фотосинтетического и окислительного фосфорилирования. Между этими двумя процессами возможен обмен энергетическими эквивалентами. АТФ, образовавшаяся на свету при фотосинтетическом фосфорилировании, может служить основным источником энергии для различных биосинтетических процессов, заменяя АТФ, образовавшуюся в процессе дыхания. С другой стороны, АТФ и НАДФ-Н, образовавшиеся в процессе дыхания, могут быть использованы для реакций цикла Кальвина. Имеются наблюдения, что на свету основными органеллами, поставляющими АТФ, являются хлоропласты.
Многие промежуточные продукты процесса дыхания являются основой биосинтеза важнейших соединений. Уже на протяжении первой, анаэробной фазы дыхания (гликолиз) триозофосфат, преобразуясь в глицерин, может служить источником для синтеза жиров. Пировиноградная кислота путем аминирования может дать аланин. Не менее важное значение имеют и промежуточные продукты цикла Кребса. Например, α-кетоглютаровая и щавелевоуксусная кислоты в процессе аминирования дают аминокислоты — глутаминовую и аспарагиновую. Благодаря реакции переаминирования эти кислоты могут быть источником аминогруппы для других аминокислот и, таким образом, являться важнейшими промежуточными продуктами для синтеза как белка, так и пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований. Янтарная кислота, образовавшаяся в цикле Кребса, дает основу для образования порфиринового ядра хлорофилла. Ацетил-КоА служит основой для образования жирных кислот. Поскольку имеется ряд реакций и процессов, благодаря которым отдельные компоненты извлекаются из цикла Кребса, должны быть и обратные процессы, поставляющие их в цикл. Если бы этого не было, скорость превращения в аэробной фазе дыхания заметно бы снизилось. Такими реакциями являетсяокислительное дезаминирование аминокислот, приводящее к образованию органических кислот. Имеет значение также реакция карбоксилирования пировиноградной кислоты или ее фосфорилированой формы, в результате чего образуется щавелевоуксусная кислота. Основной процесс, при котором образуются пентозы в растении,— то пентозофосфатный путь дыхательного обмена. Пентозы входят в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот и ряда коферментов, в том числе таких важных, как никотинамидные (НАД и НАДФ), флавиновые (ФМН, ФАД). Пентозофосфатный путь дыхания является также источником образования эритрозо-4-фосфата. Эритрозофосфат, взаимодействуя с фосфоенолпируватом, образует шикимовую кислоту. Шикимовая кислота — материал для образования ряда ароматических аминокислот, например триптофана, а из трипсина образуется один из главных гормонов роста растений — ауксин (Р-индолилуксусная кислота).
Рассмотренные связи дыхания и других процессов метаболизма растения не являются постоянными, раз навсегда данными. Они возникают и нарушаются под влиянием как внутренних особенностей растения, так и внешних условий. При неблагоприятных условиях эти нарушения могут быть значительными и даже летальными. 9. Количественные показатели газообмена
Интенсивность дыхания – количество поглощенного кислорода (выделенного углекислого газа) за 1 час 1 граммом растительного материала.
Дыхательный коэффициент - отношение объёма выделяемого из организма углекислого газа к объёму поглощаемого за то же время кислорода. Зависит от химической природы дыхательного субстрата, содержания CO2 и O2 в атмосфере и др. факторов, характеризуя, т. о., специфику и условия дыхания. При использовании клеткой для дыхания углеводов (проростки злаков) ДК равен примерно 1, жиров и белков (прорастающие семена масличных и бобовых) — 0,4—0,7. При недостатке О2 и затруднённом его доступе (семена с твёрдой оболочкой) ДК равен 2—3 и более; высокий ДК характерен также для клеток точек роста.
Р/О – отношение количества образующегося АТФ к количеству поглощенного кислорода за единицу времени единицей растительной массы. Показывает насколько активно идут процессы в ЭТЦ митохондрий, насколько энергетически эффективно дыхание.
10.Регуляция процесса дыхания. Зависимость дыхания от внутренних факторов
Дыхательный контроль. Возрастание функциональной активности клеток сопровождается усилением дыхания. В значительной степени это достигается благодаря механизму дыхательного контроля, или акцепторного контроля дыхания. Дыхательным .контролем называют зависимость скорости потребления 02 митохондриями от концентрации АДФ, который служит акцептором фосфата при окислительном фосфорилировании. В условиях полного сопряжения транспорта электронов по ЭТЦ с синтезом АТФ интенсивность дыхательного процесса в митохондриях зависит от концентрации АДФ или, точнее, от отношения действующих масс АТФ-системы: [ATP]/[АДФ] [PJ. Причем неорганический фосфат обычно присутствует в достаточном количестве и не является ограничивающим фактором. В клетке, находящейся в состоянии покоя, это отношение достаточно велико, так как почти весь АДФ фосфорилирован. При увеличении функциональной активности клеток АТФ расходуется на энергозависимые процессы, в результате чего возрастает концентрация АДФ, а это в свою очередь приводит к повышению скорости переноса электронов и интенсивности окислительного фосфорилирования. Важно подчеркнуть, что в данном случае уровень АДФ регулирует интенсивность транспорта электронов и окислительное фосфорилирование не как аллостерический фактор, а как субстрат фосфорилирования.
Более полно состояние адениннуклеотидной системы выражается отношением, получившим название энергетического заряда:[АТФ] + у2[АДФ] [АТФ] + [АДФ] + [AMP] 'который характеризует меру заполнения всей адениннуклеотидной системы высокоэнергетическими фосфатными группами.
Эффект Пастера. Уровень 02 в тканях влияет не только на интенсивность дыхания, но определяет и величину расходования дыхательных субстратов, на что впервые обратил внимание Л.
Пастер. В его опытах с дрожжами в присутствии 02 снижались распад глюкозы и интенсивность брожения (уменьшалось количество спирта и выделяемого С02), но одновременно наблюдался интенсивный рост биомассы дрожжей вследствие усиления использования Сахаров на синтетические процессы. Торможение распада Сахаров и более эффективное их использование в присутствии кислорода получило название «эффекта Пастера».
Механизм эффекта Пастера состоит в том, что в присутствии 02 интенсивно идущий процесс окислительного фосфорилирования конкурентно уменьшает количество молекул АДФ, вступающих в гликолиз (на нужды субстратного фосфорилирования). По этой причине, а также из-за тормозящего действия АТФ (синтез которого резко возрастает в аэробных условиях) на фосфофруктокиназу, скорость процессов гликолиза в присутствии 02 снижается. Избыток АТФ может способствовать и ресинтезу глюкозы из части молекул пирувата, образующегося в ходе гликолиза. Без кислорода не функционируют цикл Кребса и ПФП и, следовательно, клетки не получают многих промежуточных соединений, необходимых для синтеза клеточных структур. В присутствии 02 все эти циклы работают. Увеличение концентрации молекул АТФ в условиях аэробиоза также способствует синтетическим процессам.
Изменение интенсивности дыхания в онтогенезе. У светолюбивых растений более высокая интенсивность дыхания по сравнению с теневыносливыми. Растения северных широт дышат более интенсивно, чем южные, особенно при пониженной температуре. Наиболее высока интенсивность дыхания у молодых активно растущих тканей и органов. После окончания роста дыхание листьев снижается до уровня, равного половине максимального и затем долго не меняется. При пожелтении листьев и в период, предшествующий полному созреванию плодов, у этих органов наблюдается активация синтеза этилена с последующим кратковременным усилением дыхания, которое называют климактерическим подъемом дыхания. Этилен увеличивает проницаемость мембран и гидролиз белков, что приводит к повышению содержания субстратов дыхания. Однако это дыхание не сопровождается образованием АТФ. 11.Зависимость процесса дыхания от факторов внешней средыТемпература. Дыхание у некоторых растений идет и при температуре ниже 0оС. Так, хвоя ели дышит при –25оС. Интенсивность дыхания, как всякой ферментативной реакции, возрастает при повышении температуры до определенного предела (35-40оС).
Кислород необходим для осуществления дыхания, так как он является конечным акцептором электронов в дыхательной электронтранспортной цепи. Увеличение содержания кислорода в воздухе до 8-10 % сопровождается повышением интенсивности дыхания. Дальнейшее увеличение концентрации кислорода существенно не влияет на дыхание. Однако в атмосфере чистого кислорода дыхание растений снижается, а при длительном его действии растение погибает. Гибель растения обусловлена усилением в клетках свободнорадикальных реакций и повреждением мембран вследствие окисления их липидов.
Углекислый газ является конечным продуктом дыхания. При высокой концентрации газа дыхание растений снижается по следующим причинам: 1) ингибируются дыхательные ферменты, 2) закрываются устьица, что препятствует доступу кислорода к клеткам.
Содержание воды. Водный дефицит растущих тканей увеличивает интенсивность дыхания из-за активации распада сложных углеводов (например, крахмала) на более простые, которые являются субстратом дыхания. Однако при этом нарушается сопряжение окисления и фосфорилирования. Дыхание в этом случае представляет бесполезную трату вещества. Иная закономерность характерна для органов, находящихся в состоянии покоя. Повышение содержания воды в семенах приводит к резкому увеличению интенсивности дыхания.
Свет. Трудно выявить влияние света на дыхание зеленых растений, так как одновременно с дыханием осуществляется противоположный процесс – фотосинтез. Освещенность, при которой интенсивность фотосинтеза равна интенсивности дыхания по уровню поглощенного и выделенного углекислого газа, называют компенсационным пунктом. Дыхание незеленых тканей активируется светом коротковолновой части спектра, так как максимумы поглощения флавинов и цитохромов расположены в области 380-600 нм.
Минеральные вещества. Такие элементы как фосфор, сера, железо, медь, марганец необходимы для дыхания, являясь составной частью ферментов или как фосфор промежуточным продуктом. При повышении концентрации солей в питательном растворе, на котором выращивают проростки, их дыхание активируется (эффект «солевого дыхания»).
Механическое повреждение усиливает дыхание из-за быстрого окисления фенольных и других соединений, которые выходят из поврежденных вакуолей и становятся доступными для оксидаз. Список использованной литературы
1. Алехина Н.Д., Балнокин Ю.В., Гавриленко В.Ф. и др. под ред. Ермакова И.П. Физиология растений. – М.: Академия, 2004
2. Грин Н., Стаут Т., Тейлор Д. Биология т.2. – М.: Мир, 1990
3. Малиновский В.И. Физиология растений. – Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2004
4. Полевой В.В. Физиология растений. – М.: Высшая школа, 1983
5. Рубин Б.А., Ладыгина М.Е. Физиология и биохимия дыхания растений. – М.: Наука, 1974
6. Якушкина Н.И. Физиология растений. – М.: Просвещение, 1993
www.coolreferat.com
Регуляция процессов дыхания и газообмена растений
Дыхание тесно связано с другими процессами метаболизма.Необходимо подчеркнуть, что, несмотря на противоположную направленность двух центральных процессов растительного организма —.фотосинтеза и дыхания и на их рассредо- точенность в разных органеллах клетки, между ними существует тесная взаимосвязь. Прежде всего для протекания процесса дыхания органические вещества (субстраты).Таким субстратами в первую очередь являются углеводы, которые у зеленых растений образуются в процессе фотосинтеза. Вместе с тем превращение веществ в процессе фотосинтеза и дыхания идет через ряд сходных промежуточных продуктов. Особенно много сходного в превращениях между фотосинтетическим циклом Кальвина и реакциями пентозофосфатного пути дыхательного обмена. Как в том, так и в другом случае происходят взаимны превращения Сахаров с разной длиной углеродной цепочки (3, 4, 5, 6 и 7 углеродных атомов). По-видимому, несмотря на различное распределение (компартментацию) этих метаболитов в клетке, между ними существует обмен. Иначе го вор я, промежуточные. продукты дыхания могут быть использованы в процессе фотосинтеза. Одновременно возможен и обратный процесс. Много общего в энергетике фотосинтеза и дыхания в процессах фотосинтетического и окислительного фосфорилирования. Между этими двумя процессами возможен обмен энергетическими эквивалентами. АТФ, образовавшаяся на свету при фотосинтетическом фосфорилировании, может служить основным источником энергии для различных биосинтетических процессов, заменяя АТФ, образовавшуюся в процессе дыхания. С другой стороны, АТФ и НАДФ-Н, образовавшиеся в процессе дыхания, могут быть использованы для реакций цикла Кальвина. Имеются наблюдения, что на свету основными органеллами, поставляющими АТФ, являются хлоропласты.
Многие промежуточные продукты процесса дыхания являются основой биосинтеза важнейших соединений. Уже на протяжении первой, анаэробной фазы дыхания (гликолиз) триозофосфат, преобразуясь в глицерин, может служить источником для синтеза жиров. Пировиноградная кислота путем аминирования может дать аланин. Не менее важное значение имеют и промежуточные продукты цикла Кребса. Например, а-кетоглютаровая и щавелевоуксусная кислоты в процессе аминирования дают аминокислоты — глутаминовую и аспарагиновую. Благодаря реакции переаминиро- вания эти кислоты могут быть источником аминогруппы для других аминокислот и, таким образом, являться важнейшими промежуточными продуктами для синтеза как белка, так и пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований. Янтарная кислота, образовавшаяся в цикле Кребса, дает основу для образования порфиринового ядра хлорофилла. Ацетил-КоА служит основой для образования жирных кислот. Поскольку имеется ряд реакций и процессов, благодаря которым отдельные компоненты извлекаются из цикла Кребса, должны быть и обратные процессы, поставляющие их в цикл. Если бы этого не было, скорость превращения в аэробной фазе дыхания заметно бы снизилось. Такими реакциями являетсяокислительное дезаминирование аминокислот, приводящее к образованию органических кислот. Имеет значение также реакция карбоксилирования пировиноградной кислоты или ее фосфорилированой формы, в результате чего образуется щавелевоуксусная кислота. Основной процесс, при котором образуются пентозы в растении, — то пентозофосфатный путь дыхательного обмена. Пентозы входят в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот и ряда коферментов, в том числе таких важных, как никотинамидные (НАД и НАДФ), флавиновые (ФМН, ФАД). Пентозофосфатный путь дыхания является также источником образования эритрозо-4-фосфата. Эритрозофосфат, взаимодействуя с фосфоенолпируватом, образует шикимовую кислоту. Шикимовая кислота — материал для образования ряда ароматических аминокислот, например триптофана, а из трипсина образуется один из главных гормонов роста растений — ауксин (Р-индолилуксусная кислота).
Рассмотренные связи дыхания и других процессов метаболизма растения не являются постоянными, раз навсегда данными. Они возникают и нарушаются под влиянием как внутренних особенностей растения, так и внешних условий. При неблагоприятных условиях эти нарушения могут быть значительными и даже летальными.
Показатели газообмена растений
Возрастание функциональной активности клеток сопровождается усилением дыхания. В значительной степени это достигается благодаря механизму дыхательного контроля, или акцепторного контроля дыхания. Дыхательным.контролем называют зависимость скорости потребления O2 митохондриями от концентрации ADP, который служит акцептором фосфата при окислительном фосфорилировании. В условиях полного сопряжения транспорта электронов по ЭТЦ с синтезом АТР интенсивность дыхательного процесса в митохондриях зависит от концентрации ADP или, точнее, от отношения действующих масс АТР-системы: [ATP]/[ADP]. Причем неорганический фосфат обычно присутствует в достаточном количестве и не является ограничивающим фактором. В клетке, находящейся в состоянии покоя, это отношение достаточно велико, так как почти весь ADP фосфорилирован. При увеличении функциональной активности клеток АТР расходуется на энергозависимые процессы, в результате чего возрастает концентрация ADP, а это в свою очередь приводит к повышению скорости переноса электронов и интенсивности окислительного фосфорилирования. Важно подчеркнуть, что в данном случае уровень ADP регулирует интенсивность транспорта электронов и окислительное фосфорилирование не как аллостерический фактор, а как субстрат фосфорилирования.
Более полно состояние адениннуклеотидной системы выражается отношением, получившим название энергетического заряда:
[АТР] + у2 [ADP] [АТР] + [ADP] + [AMP] '
который характеризует меру заполнения всей адениннуклеотидной системы высокоэнергетическими фосфатными группами.
Регуляция процесса дыхания растений
Эффект Пастера. Уровень O2 в тканях влияет не только на интенсивность дыхания, но определяет и величину расходования дыхательных субстратов, на что впервые обратил внимание Пастер. В его опытах с дрожжами в присутствии O2 снижались распад глюкозы и интенсивность брожения (уменьшалось количество спирта и выделяемого СO2), но одновременно наблюдался интенсивный рост биомассы дрожжей вследствие усиления использования Сахаров на синтетические процессы. Торможение распада Сахаров и более эффективное их использование в присутствии кислорода получило название «эффекта Пастера».
Механизм эффекта Пастера состоит в том, что в присутствии O2 интенсивно идущий процесс окислительного фосфорилирования конкурентно уменьшает количество молекул ADP, вступающих в гликолиз (на нужды субстратного фосфорилирования). По этой причине, а также из-за тормозящего действия АТР (синтез которого резко возрастает в аэробных условиях) на фосфофруктокиназу, скорость процессов гликолиза в присутствии O2 снижается. Избыток АТР может способствовать и ресинтезу глюкозы из части молекул пирувата, образующегося в ходе гликолиза. Без кислорода не функционируют цикл Кребса и ПФП и, следовательно, клетки не получают многих промежуточных соединений, необходимых для синтеза клеточных структур. В присутствии 02 все эти циклы работают. Увеличение концентрации молекул АТР в условиях аэробиоза также способствует синтетическим процессам.
biofile.ru
