Фотосинтез происходит в хлоропластах. Образование кислорода в хлоропластах растений происходит в результате
Хлоропласты выделение кислорода - Справочник химика 21
Максимальный темп выделения кислорода суспензией хлоропластов в присутствии оксалата железа почти равен скорости [c.67]
Мембранные системы в хлоропласте состоят из ряда уплощенных мешков, которые наслаиваются друг на друга в виде стопок, образуя так называемую грану (рис. 8.8). Электроны могут направленно переноситься с одной стороны мембраны на другую так, что кислород выделяется внутри, а процесс восстановления происходит снаружи. Число молекул хлорофилла в каждом хлоропласте прямо зависит от величины поверхности мембран и составляет приблизительно 10 хлорофилльных молекул на хлоропласт. По-видимому, молекулы пигментов (преимущественно хлорофилла) должны распределяться в виде монослоев по поверхности мембран, создавая максимальную площадь поверхности пигмента для поглощения света и переноса энергии к особым участкам мембраны. Эксперименты с импульсным освещением показали, что скорость выделения кислорода у растений возрастает с ростом интенсивности света до определенного предела, соответствующего возбуждению одной из каждых 300 молекул пигмента. Однако этот результат не означает, что другие пигментные молекулы всегда неактивны, потому что квантовые выходы, измеренные при низких [c.232]
Реакция Хилла. Выделение кислорода и фотовосстановление искусственного акцептора электронов препаратами хлоропластов в отсутствие углекислого газа. [c.1017]
Данная работа представляет собой обзор результатов, полученных в наших работах [5—8] количественный анализ спинового обмена макромолекул [7, 8] проводится с использованием нового теоретического подхода. Вначале излагаются способы определения величин Тх и и учета ядерной релаксации методом НН, затем рассматривается применение метода НН для изучения спинового обмена. макромолекул и регистрации выделения кислорода в хлоропластах гороха под действием света. [c.212]
В 1923 г. Тунберг высказал предположение, что в процессе фотосинтеза происходит образование активного водорода из воды. Экспериментальное доказательство этой гипотезы дал спустя 14 лет Хилл, который, показал, что изолированные хлоропласты при освещении катализируют восстановление окислителя (А) и выделение кислорода по следующей схеме [c.261]
В 1937 г. Р. Хиллом была открыта и доказана суть реакции фотосинтеза если добавить в экстракт из листьев, содержащий хлоропласты, какой-нибудь небиологический акцептор водорода и осветить эту смесь, то можно будет пронаблюдать выделение кислорода, т.е. произойдет восстановление акцептора водорода согласно следующему уравнению [c.196]
Другое направление заключается в отходе от живой системы. В этом случае хлоропласты изолируются от зеленых листьев растений и стабилизируются совместно с гидрогеназой (например, на твердом субстрате), так что активность может поддерживаться в течение долгого времени вне биоэлемента. Гидрогеназа, энзим, который определяет выделение газообразного водорода, хотя и присутствует во многих водорослях, но может быть и прямо привязан к фотосинтетической аппаратуре, так как вне биоэлемента ферменты гидрогеназы сильно ингибированы кислородом, и напротив, фотосинтетический процесс, ответственный за выделение кислорода, выключается при восстановительных условиях. [c.345]
Из такого представления вытекает несколько важных следствий. Прежде всего из него следует, что можно отделить, во-первых, фотохимические процессы, в которых участвуют фотосинтетические пигменты, от системы темповых реакций и, во-вторых, реакции, относящиеся к ферментативному восстановлению СО2 (в растениях и бактериях), от реакций, приводящих к образованию кислорода (растения) или к окислению субстрата (бактерии). И действительно, уже давно известно, что препараты отмытых хлоропластов на свету способны катализировать выделение кислорода в присутствии большого числа разнообразных акцепторов электронов (цитохромы, хиноны, красители ряда индофенола, феррицианид, НАД" и т. д.) [c.319]
В опытах с листьями наземных растений в замкнутой системе (фиг. 38, Б) имеются еще более сложные источники ошибок. Здесь один и тот же воздух в течение продолжительного времени циркулирует, проходя последовательно через прибор для измерения концентрации и через листовую камеру. Поэтому фотосинтез происходит при непрерывно уменьшающейся концентрации СОа и скорость его в любой момент времени можно определить, исходя из известного объема системы и наклона кривой, описывающей изменение концентрации СО2 во времени. Этот наклон определяется не только скоростью поглощения и выделения СО2 (соответственно хлоропластами и митохондриями), но и наружной концентрацией СО2 в данный момент времени, предшествующими изменениями этой концентрации во времени и, наконец, всеми значениями внутреннего сопротивления движению СО2. При наличии,очень точного метода определения концентрации объем замкнутой системы можно сделать достаточно большим относительно поверхности листа для того, чтобы снижение концентрации происходило крайне медленно (и вместе с тем поддавалось измерению). В противном случае видимый фотосинтез следует измерять в открытой или, еще лучше, в полузамкнутой системе (см. ниже), так как в этих случаях можно поддерживать постоянную скорость фотосинтеза, пополняя запас СО2 в воздухе по мере его расходования. Следует указать, что те же самые рассуждения приложимы и к опытам с открытой и замкнутой системами, в которых измеряются изменения концентрации кислорода, поскольку выделение кислорода обычно считается эквивалентным поглощению СОг- Однако теоретичесю [c.85]
Квантовый выход выделения кислорода изолированными хлоропластами [c.567]
КВАНТОВЫЙ выход ВЫДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА ПРИ ОСВЕЩЕНИИ СУСПЕНЗИИ ХЛОРОПЛАСТОВ ШПИНАТА (по Френчу и Рабидо [35] I [c.568]
Фотовосстановление ферредоксина связано с другими фотохимическими процессами в хлоропластах выделением кислорода, а также циклическим и нециклическим фотофосфорилирова-нием, превращением и запасанием энергии света в пирофосфат-ной связи АТФ. [c.198]
В ТОМ, ЧТО ЭТОТ процесс обеспечивает наш мир кислородом и энергией та часть ее, которая превышает расход энергии на фотолиз воды (то есть на выделение кислорода), аккумулируется в результате ряда реакций, начинающихся с восстановления СО2, в виде энергии связей С — Н, С — С, С —О и др. Таким аппаратом в растениях служит хлоропласт, построенный из квантосом — макромолекул, размером 100X200 А, молекулярная масса которых достигает почти 1 000 000 (рис. 46). Интересно, что квантосомы, извлеченные из хлоропласта, не полностью лишены фотохимической активности — они выделяют кислород из воды, но не производят фотосинтеза. [c.137]
Сине-зеленые водоросли ( yanophyta или yanoba teria) представляют собой единственную большую группу прокариот, которые способны к фотосинтезу с выделением кислорода, сходному с фотосинтезом у высших растений. Однако тилакоидные мембраны у них находятся не в хлоропластах, а распределены по всей цитоплазме клетки, преимущественно на ее периферии. Фотосинтетические пигменты сине-зеленых водо- [c.353]
А (l/ ie) = e[02]=0удаление кислорода откачкой или ферментативным способом, добавлением глюкозы и глюко-зоксидазы не изменяет величину Д. В то же время в липосомах для зонда (5) было измерено о[Оа] = (3- -5)-10 с [3, 6, 8]. Малая концентрация 0 в хлоропластах объясняется потреблением Oj в различных биохимических процессах ( дыхание растений). Зонд 6 не чувствует выделения кислорода (рис. 7, кривые [c.221]
Все попытки осуществить фотосинтез с чистым хлорофиллом в различных растворителях остались безуспешными. Наоборот исследования, проведенные с хлоропластамп, выделенными из клеток, или даже с фрагментами хлоропластов (зернами), привели к интересным результатам. Взвешенные в воде и выдерживаемые на свету хлоропласты не способны восстанавливать двуокись углерода, но взаимодействуют с более легко восстанавливающимися веществами, как, например, с ионом трехвалентного железа, хиноном и некоторыми простыми красителями. При восстановлении образуются ион двухвалентного железа, гидрохинон и т.д. и выделяется экивалентное количество кислорода. При проведении этой реакции в воде, меченной 0 , оказалось возможным доказать, что выделенный кислород происходит из воды. Таким образом, реакция является фотохимическим разложением воды, происходящим только в присутствии акцептора (А) для образующихся атомов водорода (Р. Хилл, 1937 г.) [c.260]
Набор светособирающих, или антенных, пигментов с его реакционным центром, поставляющим высокоэнергетические электроны для восстановления NADP, образует фотосистему I, максимально возбуждаемую светом с длиной волны 700 нм. Найдено, однако, что максимальная скорость выделения кислорода достигается лишь в том случае, если хлоропласты поглощают не только свет с длиной волны 700 нм, но и более корот- [c.694]
Механизм действия гербицида диурона. Если обработать хлоропласты таким мощным гербицидом, как диурон [3-(3,4-ди-хлорфенил)-1,1-днметилмочевнна], то выделение кислорода и фотофосфорилирование прекращаются. Вьщеление кислорода (но не фотофосфорилирование) можно восстановить, добавив какой-нибудь внешний акцептор электронов, например реагент Хилла. Как действует этот гербицид, когда он убивает сорняки В какой точке схемы, изображенной на рис. 23-12, может сказываться, по вашему мнению, его ингибирующее действие Дайте аргументированный ответ. [c.715]
Аэротаксис. У подвижных бактерий можно определить тип метаболизма (аэробный или анаэробный) по их аэротаксическим движениям и скоплению на определенных расстояниях от края покровного стекла. В слое бактерий, помещенных между предметным и покровным стеклами, аэрофильные бактерии скапливаются у края покровного стекла или в непосредственной близости от оказавшихся в препарате пузырьков воздуха это указывает на их потребность в аэробных условиях и на то, что необходимую энергию они получают за счет дыхания (рис, 2.40). Строго анаэробные бактерии будут скапливаться в центре. Микроаэрофильные бактерии, например некоторые псевдомонады и спириллы, будут держаться на определенном расстоянии от края. С помощью бактерий, проявляющих положительный аэротаксис, Энгельману удалось продемонстрировать выделение кислорода локально освещаемыми хлоропластами зеленой во-. доросли 8р1годуга. [c.69]
Можно понять специалистов в области координационной химии, полагающих, что, хотя чисто органические ферменты — замечательные катализаторы сами по себе, однако в присутствии ионов металла их химическая активность существенно повышается, вследствие чего возрастает интерес к ним с точки зрения химии. Известно много примеров различных ферментов, содержащих и не содержащих металла, которые катализируют одну и ту же реакцию, действуют на один и тот же субстрат или образуют один и тот же продукт. Так, например, электрон-транспортные белки могут содержать флавины, железопорфирины или ферредоксины, а ферменты, катализирующие восстановление перекиси водорода органическими субстратами, могут также содержать или флавины, или железопорфирины (разд. 8.1). Однако есть и другие реакции, которые, насколько это известно в настоящее время, могут происходить только в присутствии ферментов, содержащих переходные металлы это фиксация азота (разд. 9.2), восстановление нитрата до нитрита (см., в частности, 132]) и некоторые реакции изомеризации, в которых участвуют кобальткорриноиды (разд. 10.2) [18, 1811. И несомненно, должны существовать многие реакции, которые более эффективно катализируются ферментами, содержащими переходные металлы. Эти металлобелковые комплексы или металлоферменты участвуют во многих процессах биологического обмена веществ, однако две реакции заслуживают специального упоминания по двум причинам. Во-первых, эти реакции представляют основной путь, по которому молекулярный азот или нитрат-ионы включаются в биологический обмен. Во-вторых, они тесно связаны с основными способами генерации и конверсии энергии в биологии как переносчики электронов и, возможно, в процессе выделения кислорода в хлоропластах как переносчики электронов и в реакции с кислородом, сопряженной с фосфорилированием и, наконец, при выделении водорода и метана при анаэробной ферментации. [c.134]
Мертвые или раздробленные клетки, теряя способность к полному фотосинтезу, сохраняют все же слабую способность к выделению кислорода на свету (без соответствующего поглощения двуокиси углерода). Это отметили Габерландт [2] и Юарт [3], наблюдавшие, что изолированные хлоропласты (полученные при растирании листьев с водой) выделяют небольшое количество кислорода на свету. Подобные же наблюдения с порошками из высушенных листьев произвел в 1904 г. Молиш [9]. Вопрос оставался в прежнем положении, пока Молиш [22] вновь не вернулся к нему через 20 лет — в 1925 г. Он подтвердил выделение кислорода листьями, высушивавшимися в течение трех или четырех дней при 30—35 и иногда по нескольку недель хранившимися в эксикаторе. Некоторые из листьев выделяли кислород после нагревания до 84° в течение 5 час. Для получения кислорода сухие листья измельчались в порошок под водой и полученная масса освещалась без фильтрования. Листья, убитые замораживанием, также выделяли кислород на свету. [c.66]
В 1893 г. Бах [84] обнаружил, что раствор двуокиси углерода и уранилацетат реагируют на свету. При этом окислы урана выпадают в осадок, а двуокись углерода, по мнению Баха, может восстанавливаться до формальдегида. Теми же самыми сенсибилизаторами (солями уранила) пользовались Ушер и Пристли [90] и Мур и Уэбстер [1I5]. Последние авторы придавали особое значение коллоидальному состоянию сенсибилизатора. Они получили положительную реакцию на формальдегид в освещенных растворах карбонатов, содержащих соли урана и железа в коллоидном состоянии эти результаты объясняют, по мнению авторов, естественный фотосинтез, так как соединения коллоидного железа встречаются в хлоропластах. Помимо сомнений в правильности этих результатов, следует выяснить вопрос о том, что происходило с сенсибилизаторами . Оставались ли они в неизменном состоянии, играя, таким образом, роль настоящих катализаторов, или являлись восстановителями Конечно, быдо бы существенным успехом добиться восстановления двуокиси углерода солями урана или закисного железа, так как окислительно-восстановительные потенциалы этих веществ значительно ниже потенциала системы СОд—НаСО. Это восстановление будет только половиной фотосинтеза остается еще восстановить окисленный катализатор (например, ион окисного железа) водой, что должно повлечь выделение кислорода, как было в опытах с изоли-зованными хлоропластами. Однако Бауру и Ребману [118] при попытках повторения опытов Мура и Уэбстера не удалось подучить никакого образования формальдегида, щавелевой, глиоксилевой или муравьиной кислот, не говоря уже о выделении кислорода. [c.90]
Ноак обнаружил, что при некоторых предосторожностях (например, в экспериментах с мхом Fontinalis, пользуясь 5 10- -про-центным раствором бисульфата) повреждение, причиняемое сернистым газом, можно ограничить одними хлоропластами, не затронув протоплазмы. Мох обрабатывался бисульфатом натрия в темчоте, затем отмывался и освещался. В этом случае обнаруживалось постепенное ослабление продуктивности фотосинтеза. После 24-часового освещения выделение кислорода перешло в поглощение кислорода и хлоропласты начади обесцвечиваться это явление Ноак объяснил фотодинамическим окислением. [c.326]
НИЗКИЙ оптический дихроизм хлоропластов может объясняться именно этой недостаточно строгой ориентацией. Парк и др. [251—253] определили молекулярный состав квантосом, исследуя разрушенные хлоропласты шпината. Для зеленых ламеллярных структур диаметром от 2000 до 80 нм, полученных центрифугированием при постепенно возрастающих скоростях, отношение хлорофилла к азоту было довольно постоянным. Крупные структуры были, по-видимому, лишены гран, тогда как фракция более мелких частиц содержала граны. Эти результаты служат доказательством равномерного распределения хлорофилла по всей ламеллярной структуре хлоропласта. Было высказано предположение, что обычно наблюдаемая флуоресценция одних только гран объясняется более высоким содержанием ламеллярных структур. В квантосомах были обнаружены небольшие количества трех переходных металлов — железа, марганца и меди, причём концентрация марганца оказалась наиболее низкой. Марганец необходим для выделения кислорода при фотосинтезе. Учитывая это. Парк и Пон [253] рассчитали молекулярный вес наименьшей единицы в ламелле, которая, очевидно, еще могла бы осуществлять фотосинтез, т. е. частицы, соответствующей одному атому марганца. Он оказался равным 9,6-10 . Позже [251] расчеты были проведены с учетом данных об объеме квантосом (полученных путем измерений на электронных микрофотографиях), а также результатов определений эффективной плавучей плотности разрушенных ламеллярных структур в ультрацентрифуге. Было обнаружено, что молекулярный вес квантосом равен 2-10 , что соответствует двум атомам марганца. Данные о молекулярном составе квантосом представлены в табл. 1. Мембрана толщиной 10 нм содержит 50% липида и 50% белка. Следовательно, с учетом разницы в плотности (1,0 1,4) можно считать, что на долю липида приходится около 6,5 нм толщины мембраны, а это согласуется с представлением о существовании двойного липидного слоя. [c.35]
В более поздних экспериментах подобного типа Уиттингем и Бишоп [322] нашли, что при 4° С выделение кислорода, вызванное продолжительной вспышкой, значительно меньше. Однако предварительное облучение короткой вспышкой увеличивало выход до значения, наблюдаемого при 20° С. В этом случае оптимальный интервал между вспышками был равен 16 с вместо 1 с (фиг. 132). Выделение кислорода изолированными хлоропластами шпината при реакции Хилла с феррицианидом в качестве акцептора водорода также было максимальным при 4° С, когда интервал между вспышками был равен приблизительно 18 с. Из этих результатов следует, что существуют два фотохимических процесса, разделенных темновой термической реакцией, превращающей продукты первого процесса в исходные реагенты второго. Скорость термической реакции была меньше при низкой температуре, но время жизни продукта в этих условиях было большим. Возможно, что большее время жизни продукта, образующегося при коротковолновом облучении, объясняет результаты опытов Эмерсона и др. [79], описанных на странице 244, а именно тот факт, что дальний красный свет при 5° С более эффективен, чем при 20° С. Дело в том, что измерения периодически проводились при стандартной длине волны 660 нм, для которой была определена разность между [c.267]
Изава и Гуд [179] провели обширное исследование с целью выяснить число точек в изолированных хлоропластах шпината, которые чувствительны к ингибиторам выделения кислорода при фотосинтезе. Помимо монурона, они испытали М-(3,4-ди-xлopфeнил)-N N -димeтилмoчeвинy (диурон) и 2-хлор-4-этил-амино-6-изопропиламино-силингибиторов хлоропластами оказалось состоящим из трех процессов 1) необратимое связывание одной молекулы ингибитора на каждые 1000 молекул хлорофилла (связанные молекулы не оказывают ингибирующего действия) 2) разделение ингибитора между внешней средой и хлоропластами выше этого порога концентрации 3) поглощение, определяющее степень ингибирования и обусловленное, возможно, образованием комплекса фермент — ингибитор. С учетом первого из этих процессов два метода анализа результатов, основанные на явле- [c.278]
Например, пластохинон А не обнаружен в фотосинтезирующих бактериях, но найден в хлоропластах тех организмов, которые в процессе фотосинтеза выделяют кислород. Далее, этот переносчик необходим в тех системах, у которых восстановление НАДФ сопровождается выделением кислорода. Если в качестве восстановителя хлорофилла активных центров фотосистемы I работает не система И, а используются другие доноры электрона, то оказывается, что пластохинон А не участвует в транспорте электрона. Наконец, in situ пластохинон А восстанавливается коротковолновым излучением, активирующим фотосистему II, и окисляется длинноволновым излучением, отвечающим фотосистеме I. Такой анализ позволяет сделать четкий вывод о роли пластохинона А как переносчика между фотосистемами I и II. [c.30]
У изолированных хлоропластов зеленых растений можно убрать воду в качестве донора и ввести другой донор, более сильный восстановитель. В этом случае идет ассимиляция (фоторедукция) СОг без выделения кислорода. Кроме того, специфические ингибиторы гидроксиламин, 3-(4-хлорфенил)-1,1-диметилмочевина, 3(3,4-дихлорфенил)-1,1-днметилмочевина — подавляют выделение кислорода, но не действуют на фоторедукцию СОг. С помощью рентгеновского излучения удалось получить мутанты водорослей, у которых в активном состоянии были фотосистемы I или II — первые осуществляли фоторедукцию и не выделяли кислород, вторые не могли ассимилировать СОг, но изолированные хлоропласты их были способны выделять кислород при наличии подходящих акцепторов электрона. Эти и другие факты свидетельствуют об известной разобщенности фотосистем I и II, которые в модельных условиях могут действовать независимо. [c.30]
Действием ультразвука, механическим разрушением, обработкой детергентами из хлоропластов удается выделить фракции частиц, отличающиеся по размерам, а главное, по содержанию пигментов, марганца, меди, цитохрома, дополнительных пигментов, по спектроскопическим характеристикам агрегатов хлорофилла и их фотохимической активности, по другим параметрам. Эти частицы исследователи относят к фрагментам хлоропластов, отвечающих комплексу элементов фотосистемы I или фотосистемы II (см. табл. на с. 31). Например, в более крупных частицах, сепарированных центрифугированием хлоропластов после обработки поверхностно-активными веществами, оказалось больше марганца, хлорофилла Ь, ксантофиллов, их модельные реакции отвечали фотосистеме II. Только в них присутствовали ксанто-филы, виолаксантин и зеаксантин, обратимые реакции эпоксиди-рования-дезэпоксидирования которых ранее связывали с выделением кислорода. [c.30]
chem21.info
Образование кислорода. Доказательство водного происхождения кислорода при фотосинтезе. Влияние внешних условий на фотосинтез.
Фотодыхание
Фотодыхание – это активируемый светом процесс выделения СО2 и поглощения О2. Так как первичным продуктом фотодыхания является гликолевая кислота, оно еще называется гликолатным путем. Фотодыхание усиливается при низком содержании СО2 и высокой концентрации О2 в воздухе. В этих условиях рибулозодисфаткарбоксилаза хлоропластов катализирует не карбоксилирование рибулозо-1,5-дифосфата, а его расщепление на 3-фосфоглицериновую и 2-фосфогликолевую кислоты. Последняя дефосфорилируется с образованием гликолевой кислоты.
Гликолевая кислота из хлоропласта переходит в пероксисому, где окисляется гликолатоксидазой до глиоксиловой кислоты. Образующаяся при этом перекись водорода разлагается каталазой, присутствующей в пероксисоме. Глиоксиловая кислота аминируется, превращаясь в глицин. Глицин транспортируется в митохондрию, где из двух молекул глицина синтезируется серин и освобождается СО2.
Серин может поступать в пероксисому и под действием аминотрансферазы передает аминогруппу на пировиноградную кислоту с образованием аланина, а сам превращается в гидроксипировиноградную кислоту. Последняя при участии НАДФН восстанавливается в глицериновую кислоту. Она переходит в хлоропласты, где включается в цикл Кальвина.
Рис. 5.8. Фотодыхание (по В. В. Полевому).
У растений С4-типа выделяющийся при фотодыхании углекислый газ реагирует в клетках мезофилла с фосфоэнолпировиноградной кислотой с образованием щавелевоуксусной и яблочной кислот. Яблочная кислота переходит в клетки обкладки, где служит донором СО2.
Влияние внутренних и внешних факторов на фотосинтез
Фотосинтез осуществляется в полуавтономных органеллах – хлоропластах. Однако он в значительной мере контролируется процессами, происходящими в растении, и факторами внешней среды.
Отток ассимилятов. Накопление фотоассимилятов в хлоропластах и в околопластидном пространстве приводит к ингибированию ферментов, участвующих в фотосинтезе.
Содержание хлорофилла.С увеличением содержания в клетке хлорофилла увеличивается интенсивность фотосинтеза.
Возраст листа и растения.В ходе роста листа интенсивность фотосинтеза увеличивается. После окончания роста листа она постепенно снижается. У многих однолетних растений интенсивность фотосинтеза достигает максимума в фазу бутонизации и цветения, а затем снижается.
Свет.Имеется нижний порог освещенности, при котором растения начинают фотосинтезировать. Затем зависимость интенсивности фотосинтеза от освещенности имеет логарифмический характер с последующим выходом на плато. Угол наклона кривой зависимости интенсивности фотосинтеза от освещенности зависит от влияния других факторов. Так, у светолюбивых растений она выходит на плато при значительно более высокой освещенности, чем у теневыносливых растений. Уровень освещения, при котором поглощение СО2 в ходе фотосинтеза равно выделению СО2 в процессе дыхания, называется компенсационным пунктом.
Важен и спектральный состав света. При освещении красным светом образуются преимущественно углеводы, синим - амино- и органические кислоты.
Температура.При низкой освещенности фотосинтез идет с одинаковой скоростью при 15 и 25оС. Это объясняется тем, что при низкой освещенности интенсивность фотосинтеза зависит от скорости световых реакций. При высокой освещенности интенсивность фотосинтеза лимитируется скоростью темновых реакций и Q10 примерно равен 2. Для большинства растения С3-типа оптимальная температура 20-25оС, для растений С4-типа она равна 25-40оС. При температуре выше оптимальной интенсивность фотосинтеза снижается из-за инактивации хлоропластов и закрытия устьиц.
Содержание СО2 в воздухе.Повышение содержания СО2 с 0,03 % до 0,3 % вызывает увеличение интенсивности фотосинтеза. Дальнейшее возрастание концентрации СО2 до 1 % не сказывается на фотосинтезе, но более высокий уровень СО2 в воздухе приводит к депрессии фотосинтеза. Высокие концентрации СО2 особенно неблагоприятны при высокой освещенности, так как происходит ингибирование темновых реакций. Влияние содержания углекислого газа на фотосинтез зависит от вида растения.
Снабжение водой.При большом водном дефиците интенсивность фотосинтеза снижается из-за закрытия устьиц, что уменьшает поступление СО2 в листья, снижает транспирацию и приводит к повышению температуры листа. Кроме того, обезвоживание изменяет конформацию и, следовательно, активность ферментов.
Содержание кислородав воздухе, в среднем, равно 21 %. Повышение концентрации или отсутствие кислорода для фотосинтеза неблагоприятны. Кислород снижает активность рибулозодифосфаткарбоксилазы.
Минеральное питание.Исключение любого элемента минерального питания отрицательно сказывается на фотосинтезе. Особенно важны такие элементы как фосфор, магний, железо, марганец, медь, калий и азот. На всех этапах фотосинтеза участвуют фосфорилированные соединения. Калий активирует процессы фосфорилирования и участвует в открывании устьиц. Магний входит в состав хлорофиллов, активирует реакции карбоксилирования и восстановления НАДФ. Железо необходимо для синтеза хлорофиллов. Марганец участвует в фоторазложении воды. Медь входит в состав пластоцианина. Азот необходим для формирования хлоропластов и образования пигментов.
3. Значение фотосинтезирующих организмов для биосферы
Выделяют пять основных аспектов планетарной роли фотосинтезирующих организмов.
Накопление органической массы. В процессе фотосинтеза наземные растения образуют до 170 млрд. тонн, а растения мирового океана – до 70 млрд. тонн биомассы в год в пересчете на сухое вещество, используемой гетеротрофными организмами.
Обеспечение постоянства содержания СО2 в воздухе. Связывание СО2 в ходе фотосинтеза в значительной мере компенсирует его выделение в результате других процессов (дыхание, брожение, деятельность вулканов, производственная деятельность человечества).
Препятствие развитию парникового эффекта. Часть солнечного света отражается от поверхности Земли в виде тепловых инфракрасных лучей. СО2 поглощает инфракрасное излучение и тем самым сохраняет тепло на Земле. Повышение содержания СО2 в атмосфере может способствовать увеличению температуры, то есть создавать парниковый эффект. Это приведет к затоплению прибрежных зон из-за поднятия уровня мирового океана в результате таяния ледников в горах и на полюсах. Однако высокое содержание СО2 в воздухе активирует фотосинтез и, следовательно, концентрация СО2 в воздухе опять уменьшится.
Накопление кислорода в атмосфере. Первоначально в атмосфере Земли кислорода было очень мало. Сейчас его содержание составляет 21 % по объему воздуха. В основном, этот кислород является продуктом фотосинтеза. Ежегодно растения и другие фотосинтезирующие организмы поставляют в атмосферу примерно 120 млрд. тонн кислорода.
Озоновый экран. Озон (О3) образуется в результате фотодиссоциации молекул кислорода под действием солнечной радиации на высоте около 25 км. Озон задерживает большую часть ультрафиолетовых лучей, губительных для всего живого.
Лекция №9
studopedia.net
Функции хлоропластов
Хлоропласты - это структуры, в которых осуществляются фотосинтетические процессы, приводящие в конечном итоге к связыванию углекислоты, к выделению кислорода и синтезу сахаров.
Характерным для хлоропластов является наличие в них пигментов хлорофиллов, которые и придают окраску зеленым растениям. При помощи хлорофилла зеленые растения поглощают энергию солнечного света и превращают её в химическую. Поглощение света с определённой длиной волны приводит к изменению в структуре молекулы хлорофилла, при этом она переходит в возбуждённое, активированное состояние. Освобождающаяся энергия активированного хлорофилла через ряд промежуточных этапов передаётся определённым синтетическим процессам, приводящим к синтезу АТФ и к восстановлению акцептора электронов НАДФН (никотинамидадениндинуклеотид-фосфат) до НАДФ*Н, которые тратятся в реакции связывания СО2 и синтезе сахаров.
Суммарная реакция фотосинтеза может быть выражена следующим образом:
nCO2+ nh3O—(Ch3O)n+nO2
Таким образом, главный итоговый процесс здесь- связывание двуокиси углерода с использованием воды для образования различных углеводов и для выделения кислорода. Молекула кислорода, который выделяется в процессе фотосинтеза у растений, образуется за счёт гидролиза молекулы воды. Следовательно, процесс включает в себя процесс гидролиза воды, которая служит одним из источников электронов или атомов водорода. Биохимические исследования показали, что процесс фотосинтеза представляет собой сложную цепь событий, заключающую в себе 2 стадии: световую и темновую. Первая, протекающая только на свету, связанная с поглощением света хлорофиллами и с проведением фотохимической реакции (реакция Хилла). Во второй фазе, которая может идти в темноте, происходят фиксация и восстановление СО2, приводящие к синтезу углеводов.
Хлоропласты под микроскопом. Фото: Bela Hausmann
В результате световой фазы осуществляются фотофосфорилирование, синтез АТФ из АДФ и фосфата с использованием цепи переноса электронов, а также восстановление кофермента НАДФ в НАДФН, происходящее при гидролизе и ионизации воды. В этой фазе фотосинтеза энергия солнечного света возбуждает электроны в молекулах хлорофилла, которые расположены в мембранах тилакоидов. Эти возбуждённые электроны переносятся по компонентам окислительной цепи в тилакоидной мембране, подобно тому как электроны транспортируются по дыхательной цепи в мембране митохондрий. Энергия, освобождающаяся при таком переносе электронов, используется для перекачивания протонов через тилакоидную мембрану внутрь тилакоидов, что приводит к возрастанию разности потенциалов между стромой и пространством внутри тилакоида. Как и в мембранах крист митохондрий, в мембранах тилакоидов встроены молекулярные комплексы АТФ-синтетазы, которые начинают затем транспортировать протоны обратно в матрикс хлоропласта, или строму, и параллельно этому фосфорилировать АДФ, т. е. синтезировать АТФ.
Таким образом, в результате световой фазы происходят синтез АТФ и восстановление НАДФ, которые затем используются при восстановлении СО2, в синтезе углеводов уже в темновой фазе фотосинтеза.
В темновой (не зависящей от потока фотонов) стадии фотосинтеза за счет восстановленного НАДФ и энергии АТФ осуществляется связывание атмосферного СО2, что приводит к образованию углеводов. Процесс фиксации СО2 и образования углеводов состоит из многих этапов, в которых участвует большое число ферментов (цикл Кальвина). Биохимическими исследованиями показано, что ферменты, участвующие в темновых реакциях, содержатся в водорастворимой фракции хлоропластов, содержащей компоненты матрикса-стромы этих пластид.
Процесс восстановления СО2 начинается с его присоединения к рибулозодифосфату-углеводу, состоящему из пяти атомов углерода, с образованием короткоживущего С6-соединения, которое сразу распадается на два С3-соединения, на две молекулы глицерид-3-фосфата.
Именно на этом этапе при карбоксилировании рибулозодифосфата и роисходит связывание СО2. Дальнейшие реакции превращения глицерид-3-фосфата приводят к синтезу различных гесоз и пентоз, к регенерации рибулозодифосфата и к его новому вовлечению в цикл реакций связывания СО2. В конечном счёте в хлоропласте из шести молекул СО2 образуется одна молекула гексозы. Для этого процесса требуется 12 молекул НАДФН и 18 молекул АТФ, поступающих из световых реакций фотосинтеза. Образовавшийся в результате темновой реакции фруктоза-6-фосфат даёт начало сахарам, полисахаридам (крахмал) и галактолипидам. В строме хлоропластов, кроме того, из части глицерид-3-фосфата образуются жирные кислоты, аминокислоты и крахмал. Синтез сахарозы завершается в цитоплазме.
В строме хлоропластов происходит восстановление нитрттов до аммиака за счёт энергии электронов, активированных светом; в растениях этот аммиак служит источником азота при синтезе аминокислот и нуклеотидов.
biofile.ru
Фазы фотосинтеза – описание и таблица
Как понятно из названия, фотосинтез по своей сути являет собой природный синтез органических веществ, превращая СО2 из атмосферы и воду в глюкозу и свободный кислород.
При этом необходимо наличие энергии солнечного света.
Химическое уравнение процесса фотосинтеза в общем можно представить в следующем виде:
Фотосинтез имеет две фазы: темную и световую. Химические реакции темной фазы фотосинтеза существенно отличаются от реакций световой фазы, однако темная и световая фаза фотосинтеза зависят друг от друга.
Световая фаза может происходить в листьях растений исключительно при солнечном свете. Для темной же необходимо наличие углекислого газа, именно поэтому растение все время должно поглощать его из атмосферы. Все сравнительные характеристики темной и световой фаз фотосинтеза будут предоставлены ниже. Для этого была создана сравнительная таблица «Фазы фотосинтеза».
Световая фаза фотосинтеза
Основные процессы в световой фазе фотосинтеза происходят в мембранах тилакоидов. В ней участвуют хлорофилл, белки-переносчики электронов, АТФ-синтетаза (фермент, ускоряющий реацию) и солнечный свет.
Далее механизм реакции можно описать так: когда солнечный свет попадает на зеленые листья растений, в их структуре возбуждаются электроны хлорофилла (заряд отрицательный), которые перейдя в активное состояние, покидают молекулу пигмента и оказываются на внешней стороне тилакоида, мембрана которого заряжена также отрицательно. В то же время молекулы хлорофилла окисляются и уже окисленные они восстанавливаются, отбирая таким образом электроны у воды, которая находится в структуре листа.
Этот процесс приводит к тому, что молекулы воды распадаются, а созданные в результате фотолиза воды ионы, отдают свои электроны и превращаются в такие радикалы ОН, которые способны проводить дальнейшие реакции. Далее эти реакционноспособные радикалы ОН объединяются, создавая полноценные молекулы воды и кислород. При этом свободный кислород выходит во внешнюю среду.
В результате всех этих реакций и превращений, мембрана тилакоида листа с одной стороны заряжается положительно (за счет иона Н+), а с другой — отрицательно (за счет электронов). Когда разность между этими зарядами в двух сторонах мембраны достигает больше 200 мВ, протоны проходят через специальные каналы фермента АТФ-синтетазы и за счет этого происходит превращение АДФ до АТФ (в результате процесса фосфорилизации). А атомный водород, который освобождается из воды, восстанавливает специфический переносчик НАДФ+ до НАДФ·Н2. Как видим, в результате световой фазы фотосинтеза происходит три основных процесса:
- синтез АТФ;
- создание НАДФ·Н2;
- образование свободного кислорода.
Последний освобождается в атмосферу, а НАДФ·Н2 и АТФ берут участие в темной фазе фотосинтеза.
Темная фаза фотосинтеза
Темная и световая фазы фотосинтеза характеризуются большими затратами энергии со стороны растения, однако темная фаза протекает быстрее и требует меньше энергии. Для реакций темной фазы не нужен солнечный свет, поэтому они могут происходить и днем и ночью.
Все основные процессы этой фазы протекают в строме хлоропласта растения и являют собой своеобразную цепочку последовательных превращений углекислого газа из атмосферы. Первая реакция в такой цепи – фиксация углекислого газа. Чтобы она проходила более плавно и быстрее, природой был предусмотрен фермент РиБФ-карбоксилаза, который катализирует фиксацию СО2.
Далее происходит целый цикл реакций, завершением которого является преобразование фосфоглицериновой кислоты в глюкозу (природный сахар). Все эти реакции используют энергию АТФ и НАДФ•Н2, которые были созданы в световой фазе фотосинтеза. Помимо глюкозы в результате фотосинтеза образуются также и другие вещества. Среди них разные аминокислоты, жирные кислоты, глицерин, а также нуклеотиды.
Фазы фотосинтеза: таблица сравнений
| Критерии сравнения | Световая фаза | Темная фаза |
| Солнечный свет | Обязателен | Необязателен |
| Место протекание реакций | Граны хлоропласта | Строма хлоропласта |
| Зависимость от источника энергии | Зависит от солнечного света | Зависит от АТФ и НАДФ•Н2, образованных в световой фазе и от количества СО2 из атмосферы |
| Исходные вещества | Хлорофилл, белки-переносчики электронов, АТФ-синтетаза | Углекислый газ |
| Суть фазы и что образуется | Выделяется свободный О2, образуется АТФ и НАДФ•Н2 | Образование природного сахара (глюкозы) и поглощение СО2 из атмосферы |
Фотосинтез — видео
life-students.ru
В какой части дерева происходит процесс фотосинтеза
Пластиды, фотосинтез
Пластиды бывают трех видов:
- хлоропласты – зеленые, функция – фотосинтез
- хромопласты – красные и желтые, являются полуразрушенными хлоропластами, могут придавать яркую окраску лепесткам и плодам.
- лейкопласты – бесцветные, функция – запас веществ.
Строение хлоропластов
Покрыты двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, внутренняя имеет выросты внутрь – тилакоиды. Стопки коротких тилакоидов называются граны, они увеличивают площадь внутренней мембраны, чтобы расположить на ней как можно больше ферментов фотосинтеза.
Внутренняя среда хлоропласта называется строма. В ней находятся кольцевая ДНК и рибосомы, за счет них хлоропласты самостоятельно делают для себя часть белков, поэтому их называют полуавтономными органоидами. (Считается, что раньше митохондрии и пластиды были свободными бактериями, которые были поглощены крупной клеткой, но не переварены.)
Фотосинтез (простой)
В зеленых листьях на светуВ хлоропластах с помощью хлорофиллаИз углекислого газа и водыСинтезируется глюкоза и кислород.
Фотосинтез (средняя сложность)
1. Световая фаза.Происходит на свету в гранах хлоропластов. Под действием света происходит разложение (фотолиз) воды, получается кислород, который выбрасывается, а так же атомы водорода (НАДФ-Н) и энергия АТФ, которые используются в следующей стадии.
2.
Пластиды, фотосинтез
Темновая фаза.Происходит как на свету, так и в темноте (свет не нужен), в строме хлоропластов. Из углекислого газа, полученного из окружающей среды и атомов водорода, полученных в предыдущей стадии, за счет энергии АТФ, полученной в предыдущей стадии, синтезируется глюкоза.
Еще можно почитать
БОЛЬШЕ ИНФОРМАЦИИ: Пластиды, Обмен веществ у растений, Световая фаза фотосинтеза, Темновая фаза фотосинтеза и фотодыхание, Значение фотосинтеза, последствия вырубки лесовЗАДАНИЯ С ПО ЭТОЙ ТЕМЕ: Процесс фотосинтеза, Дыхание и фотосинтез у растений, Значение фотосинтеза
Тесты и задания
Установите соответствие между процессом фотосинтеза и фазой, в которой он происходит: 1) световая, 2) темновая. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.А) образование молекул НАДФ-2НБ) выделение кислородаВ) синтез моносахаридаГ) синтез молекул АТФД) присоединение углекислого газа к углеводу
Проанализируйте таблицу. Заполните пустые ячейки таблицы, используя понятия и термины, приведенные в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка.1) мембраны тилакоидов2) световая фаза3) фиксация неорганического углерода4) фотосинтез воды5) темновая фаза6) цитоплазма клетки
Выберите три варианта. Темновая фаза фотосинтеза характеризуется1) протеканием процессов на внутренних мембранах хлоропластов2) синтезом глюкозы3) фиксацией углекислого газа4) протеканием процессов в строме хлоропластов5) наличием фотолиза воды6) образованием АТФ
1. Перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания строения и функций изображенного органоида клетки. Определите два признака, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.1) расщепляет биополимеры на мономеры2) накапливает молекулы АТФ3) обеспечивает фотосинтез4) относится к двумембранным органоидам5) обладает полуавтономностью
2. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания изображённого на рисунке органоида клетки. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.1) одномембранный органоид2) состоит из крист и хроматина3) содержит кольцевую ДНК4) синтезирует собственный белок5) способен к делению
Все приведенные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания строения и функций хлоропласта. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.1) является двумембранным органоидом2) имеет собственную замкнутую молекулу ДНК3) является полуавтономным органоидом4) формирует веретено деления5) заполнен клеточным соком с сахарозой
Выберите один, наиболее правильный вариант. Клеточный органоид, содержащий молекулу ДНК1) рибосома2) хлоропласт3) клеточный центр4) комплекс Гольджи
Установите соответствие между характеристикой и фазой фотосинтеза: 1) световая, 2) темновая. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.А) фотолиз водыБ) фиксация углекислого газаВ) расщепление молекул АТФГ) возбуждение хлорофилла квантами светаД) синтез глюкозы
Выберите один, наиболее правильный вариант. В синтезе какого вещества участвуют атомы водорода в темновой фазе фотосинтеза?1) НАДФ-2Н2) глюкозы3) АТФ4) воды
Все приведенные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для определения процессов световой фазы фотосинтеза.
Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.1) фотолиз воды2) восстановление углекислого газа до глюкозы3) синтез молекул АТФ за счет энергии солнечного света4) образование молекулярного кислорода5) использование энергии молекул АТФ на синтез углеводов
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. В световую фазу фотосинтеза в клетке1) образуется кислород в результате разложения молекул воды2) происходит синтез углеводов из углекислого газа и воды3) происходит полимеризация молекул глюкозы с образованием крахмала4) осуществляется синтез молекул АТФ5) энергия молекул АТФ расходуется на синтез углеводов
Выберите один, наиболее правильный вариант. Какой клеточный органоид содержит ДНК1) вакуоль2) рибосома3) хлоропласт4) лизосома
Установите соответствие между процессом фотосинтеза и фазой, в которой он происходит: 1) световая, 2) темновая. Запишите цифры 1 и 2 в правильной последовательности.А) образование молекул НАДФ*2НБ) выделение кислородаВ) синтез глюкозыГ) синтез молекул АТФД) восстановление углекислого газа
Вставьте в текст «Синтез органических веществ в растении» пропущенные термины из предложенного перечня, используя для этого цифровые обозначения. Запишите выбранные цифры в порядке, соответствующем буквам. Энергию, необходимую для своего существования, растения запасают в виде органических веществ. Эти вещества синтезируются в ходе __________ (А). Этот процесс протекает в клетках листа в __________ (Б) – особых пластидах зелёного цвета. Они содержат особое вещество зелёного цвета – __________ (В). Обязательным условием образования органических веществ помимо воды и углекислого газа является __________ (Г).Список терминов:1) дыхание2) испарение3) лейкопласт4) питание5) свет6) фотосинтез7) хлоропласт8) хлорофилл
Выберите один, наиболее правильный вариант. В клетках первичный синтез глюкозы происходит в1) митохондриях2) эндоплазматической сети3) комплексе Гольджи4) хлоропластах
Выберите один, наиболее правильный вариант. Молекулы кислорода в процессе фотосинтеза образуются за счет разложения молекул1) углекислого газа2) глюкозы3) АТФ4) воды
Выберите один, наиболее правильный вариант. Верны ли следующие суждения о фотосинтезе? А) В световой фазе происходит преобразование энергии света в энергию химических связей глюкозы. Б) Реакции темновой фазы протекают на мембранах тилакоидов, в которые поступают молекулы углекислого газа.1) верно только А2) верно только Б3) верны оба суждения4) оба суждения неверны
1. Установите правильную последовательность процессов, протекающих при фотосинтезе. Запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.1) Использование углекислого газа2) Образование кислорода3) Синтез углеводов4) Синтез молекул АТФ5) Возбуждение хлорофилла
2. Установите правильную последовательность процессов фотосинтеза.1) преобразование солнечной энергии в энергию АТФ2) образование возбуждённых электронов хлорофилла3) фиксация углекислого газа4) образование крахмала5) преобразование энергии АТФ в энергию глюкозы
Выберите три особенности строения и функций хлоропластов1) внутренние мембраны образуют кристы2) многие реакции протекают в гранах3) в них происходит синтез глюкозы4) являются местом синтеза липидов5) состоят из двух разных частиц6) двумембранные органоиды
Установите соответствие между процессами и фазой фотосинтеза: 1) световая, 2) темновая. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.А) полимеризация глюкозыБ) связывание углекислого газаВ) синтез АТФГ) фотолиз водыД) образование атомов водородаЕ) синтез глюкозы
Определите три верных утверждения из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. В световую фазу фотосинтеза происходит1) фотолиз воды2) восстановление углекислого газа до глюкозы3) синтез молекул АТФ за счет энергии солнечного света4) соединение водорода с переносчиком НАДФ+5) использование энергии молекул АТФ на синтез углеводов
Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания световой фазы фотосинтеза.
Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.1) образуется побочный продукт – кислород2) происходит в строме хлоропласта3) связывание углекислого газа4) синтез АТФ5) фотолиз воды
Установите соответствие между фазами фотосинтеза и их характеристиками: 1) световая, 2) темновая. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.А) осуществляется фотолиз водыБ) образуется АТФВ) кислород выделяется в атмосферуГ) протекает с затратами энергии АТФД) реакции могут протекать как на свету, так и в темноте
Выберите один, наиболее правильный вариант. Процесс фотосинтеза следует рассматривать как одно из важных звеньев круговорота углерода в биосфере, так как в ходе его1) растения вовлекают углерод из неживой природы в живую2) растения выделяют в атмосферу кислород3) организмы выделяют углекислый газ в процессе дыхания4) промышленные производства пополняют атмосферу углекислым газом
Установите соответствие между этапами процесса и процессами: 1) фотосинтез, 2) биосинтез белка. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.А) выделение свободного кислородаБ) образование пептидных связей между аминокислотамиВ) синтез иРНК на ДНКГ) процесс трансляцииД) восстановление углеводовЕ) преобразование НАДФ+ в НАДФ•2Н
Выберите органоиды клетки и их структуры, участвующие в процессе фотосинтеза.1) лизосомы2) хлоропласты3) тилакоиды4) граны5) вакуоли6) рибосомы
Все приведённые ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания процесса фотосинтеза. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.1) Для протекания процесса используется энергия света.2) Процесс происходит при наличии ферментов.3) Центральная роль в процессе принадлежит молекуле хлорофилла.4) Процесс сопровождается расщеплением молекулы глюкозы.5) Процесс не может происходить в клетках прокариот.
© Д.В.Поздняков, 2009-2018
a-viptravel.ru
В каких клетках происходит фотосинтез и дыхание
Сравнение фотосинтеза и дыхания
Дыхание:1) энергетический обмен, энергия выделяется2) глюкоза окисляется в цитоплазме и митохондриях3) кислород поглощается, углекислый газ выделяетсяФотосинтез:1) пластический обмен, энергия запасается2) глюкоза синтезируется в хлоропластах3) кислород выделяется, углекислый газ поглощается
Стадии дыхания:1) гликолиз: в цитоплазме глюкоза окисляется до пировиноградной кислоты (ПВК), образуется 2 АТФ2) в митохондриях ПВК окисляется до углекислого газа и воды, образуется 36 АТФСтадии фотосинтеза:1) в световой фазе поглощается свет, образуется АТФ, происходит фотолиз воды и выделение кислорода2) в темновой фазе поглощается углекислый газ, происходит синтез глюкозы
Сходства митохондрий и хлоропластов:1) двумембранные органоиды, наружная мембрана гладкая, внутренняя с выростами2) полуавтономные органоиды за счет кольцевой ДНК и мелких рибосомОтличия митохондрий и хлоропластов:1) у хлоропластов тилакоиды, граны, строма2) у митохондрий кристы, матрикс
Дыхание у растений 1) Происходит во всех живых клетках круглосуточно (фотосинтез – только в зеленых клетках и только на свету). 2) При дыхании растения, как и мы, поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Кислород окисляет глюкозу, созданную при фотосинтезе, получается энергия АТФ.3) После полива рекомендуется рыхлить почву, чтобы к корням лучше поступал кислород. Если в земле не будет воздуха, то корни задохнутся, и растение погибнет.
Еще можно почитать
БОЛЬШЕ ИНФОРМАЦИИ: Митохондрии, Энергетический обмен у гетеротрофов, Бескислородное дыхание (брожение), Кислородное дыхание, Окислительное фосфорилирование, Пластиды, Обмен веществ у растений, Световая фаза фотосинтеза, Темновая фаза фотосинтеза и фотодыхание, Значение фотосинтеза, последствия вырубки лесовЗАДАНИЯ ЧАСТИ 2: Дыхание и фотосинтез у растений
Тесты и задания
Выберите один, наиболее правильный вариант. В процессе дыхания растения обеспечиваются1) энергией2) водой3) органическими веществами4) минеральными веществами
Выберите один, наиболее правильный вариант. Культурные растения плохо растут на заболоченной почве, так как в ней1) недостаточное содержание кислорода2) происходит образование метана3) избыточное содержание органических веществ4) содержится много торфа
Выберите один, наиболее правильный вариант. Растения в процессе дыхания используют кислород, который поступает в клетки и обеспечивает1) окисление неорганических веществ до углекислого газа и воды2) окисление органических веществ с освобождением энергии3) синтез органических веществ из неорганических4) синтез белка из аминокислот
Выберите один, наиболее правильный вариант. Растения в процессе дыхания1) выделяют кислород и поглощают углекислый газ2) поглощают кислород и выделяют углекислый газ3) накапливают энергию в образующихся органических веществах4) синтезируют органические вещества из неорганических
Выберите один, наиболее правильный вариант. Чтобы обеспечить доступ кислорода воздуха к корням растений, почву надо1) удобрять солями калия2) рыхлить до полива и во время полива3) удобрять азотными солями4) рыхлить после полива
Проанализируйте текст «Дыхание растений». Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Процесс дыхания растений протекает постоянно. В ходе этого процесса организм растения потребляет ________ (А), а выделяет ________ (Б). Ненужные газообразные вещества удаляются из растения путём диффузии. В листе они удаляются через особые образования — ________ (В), расположенные в кожице. При дыхании освобождается энергия органических веществ, запасённая в ходе ________ (Г), происходящего в зелёных частях растения на свету.1) вода2) испарение3) кислород4) транспирация5) углекислый газ6) устьица7) фотосинтез8) чечевичка
Установите соответствие между характеристикой и процессом: 1) фотосинтез, 2) гликолиз. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.А) происходит в хлоропластахБ) синтезируется глюкозаВ) является этапом энергетического обменаГ) происходит в цитоплазмеД) происходит фотолиз воды
Установите соответствие между характеристикой и процессом жизнедеятельности растения, к которому её относят: 1-фотосинтез, 2-дыхание1) синтезируется глюкоза2) окисляются органические вещества3) выделяется кислород4) образуется углекислый газ5) происходит в митохондриях6) сопровождается поглощением энергии
Установите соответствие между процессом и видом обмена веществ в клетке: 1) фотосинтез, 2) энергетический обменА) образование пировиноградной кислоты (ПВК)Б) происходит в митохондрияхВ) фотолиз молекул водыГ) синтез молекул АТФ за счет энергии светаД) происходит в хлоропластахЕ) синтез 38 молекул АТФ при расщеплении молекулы глюкозы
Установите соответствие между признаком жизнедеятельности растений и процессом дыхания или фотосинтеза: 1) дыхание, 2) фотосинтезА) осуществляется в клетках с хлоропластамиБ) происходит во всех клеткахВ) поглощается кислородГ) усваивается углекислый газД) образуются органические вещества из неорганических на светуЕ) окисляются органические вещества
Установите соответствие особенностями и между процессами: 1) фотосинтез, 2) дыхание. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.А) АТФ образуется в хлоропластахБ) происходит во всех живых клеткахВ) АТФ образуется в митохондрияхГ) конечные продукты – органические вещества и кислородД) исходные вещества – углекислый газ и водаЕ) энергия высвобождается
Установите соответствие между процессом, протекающим в клетке, и органоидом, в котором он происходит: 1) митохондрия, 2) хлоропласт. Запишите цифры 1 и 2 в правильной последовательности.А) восстановление углекислого газа до глюкозыБ) синтез АТФ в процессе дыханияВ) первичный синтез органических веществГ) превращение световой энергии в химическуюД) расщепление органических веществ до углекислого газа и воды
Установите соответствие между признаками органоида и органоидом, для которого эти признаки характерны: 1) Хлоропласт, 2) Митохондрия. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.А) Содержит зелёный пигментБ) Состоит из двойной мембраны, тилакоидов и гранВ) Преобразует энергию света в химическую энергиюГ) Состоит из двойной мембраны и кристД) Обеспечивает окончательное окисление питательных веществЕ) Запасает энергию в виде 38 моль АТФ при расщеплении 1 моль глюкозы
Установите соответствие между процессами и их особенностями: 1) дыхание, 2) фотосинтез. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.А) кислород поглощается, а углекислый газ и вода выделяютсяБ) органические вещества образуютсяВ) происходит в хлоропластах на светуГ) углекислый газ и вода поглощаются, а кислород выделяетсяД) происходит в митохондриях на свету и в темнотеЕ) органические вещества расщепляются
© Д.В.Поздняков, 2009-2018
Adblock detector
Характерные черты процессов фотосинтеза и дыхания
| Фотосинтез | Дыхание |
| Запасание энергии | Освобождение энергии |
| Синтез органического вещества | Разрушение органического вещества |
| Восстановление вещества | Окисление вещества |
| Поглощение СО2 | Выделение СО2 |
| Выделение О2 | Поглощение О2 |
| Происходит в хлоропластах на свету | Происходит в митохондриях в темноте |
Однако в действительности между этими двумя процессами много общего.
Функции хлоропластов и митохондрий тесно связаны.
Например, кислород, выделяемый в ходе фотосинтеза, используется при дыхании, судьба СО2 для обоих процессов прямо противоположная судьбе О2.
Кроме того, в обоих органеллах поток электронов сопряжен с образованием АТФ с той разницей, что в митохондриях электроны переносятся от восстановленных пиридиннуклеотидов на кислород, тогда как в хлоропластах поток электронов направлен в противоположную сторону.
Окислительное фосфорилирование, происходящее в митохондриях, является главным поставщиком АТФ для клеток незеленых частей растений (всегда), а ночью и для фотосинтезирующих тканей.
Дыхание и фотосинтез имеют одинаковые промежуточные продукты: ФГК, ФГА, рибулоза, ПВК, ФЕП, малат и др.
Это говорит о возможности переключения с одного процесса на другой. И дыхание, и фотосинтез – это процессы и окислительные, и восстановительные, и распада, и синтеза. Обязательным участником обоих процессов является вода. При фотосинтезе она служит донором водорода для восстановления НАДФ+, а при дыхании окисление веществ может происходить с помощью кислорода воды.
Недаром В. И. Палладин назвал дыхание «мокрым горением».
При всей общности у этих процессов есть и отличия. При фотосинтезе АТФ синтезируется за счет поглощения энергии света (фотосинтетические фосфорилирование), при дыхании – за счет энергии, освободившейся при окислении тех или иных запасенных веществ (субстратное и окислительное фосфорилирование). Конечные продукты фотосинтеза, например, углеводы, являются дыхательным субстратом, т. е. соединениями с которых начинается дыхание.
Митохондриальный АТФ растрачивается на реакции, происходящие в разных частях клетки; АТФ, синтезированный в хлоропластах, предназначен главным образом, для процессов, происходящих в них самих. Дыхание в какой-то мере выступает как дублер фотосинтеза: пополняет фонд АТФ и промежуточных веществ.
При дыхании укорочение углеродной цепи происходит в результате декарбоксилирования веществ, а для фотосинтеза характерна обратная реакция – карбоксилирование.
Фотосинтез – процесс уникальный, локализованный в хлоропластах; дыхание, напротив, процесс универсальный.
Им обладают, за исключением небольшой группы анаэробов, все организмы, населяющие Землю; оно присуще любому органу, любой ткани, каждой живой клетке. Физиолого-биохимические механизмы дыхания являются общими у растений, животных, одно- и многоклеточных организмов.
Это лишний раз подтверждает мысль о том, что жизнь при всем разнообразии строится на небольшом количестве принципов.
Еще раз подчеркнем единство происхождения органического мира. Гликолиз – анаэробный процесс, который филогенически, вероятно, был первым поставщиком энергии для клетки. Фотосинтез, который появился в эволюции поздней, обогатил атмосферу кислородом, и стало возможным аэробное дыхание (цикл Кребса).
Пентозофосфатный окислительный цикл, идущий в условиях большого количества кислорода, мог появится еще позднее. Гликолиз идет в гиалоплазме и кариоплазме, для фотосинтеза и дыхания нужны мембраны. Таким образом, усложнение строения клетки шло одновременно с эволюцией способов добычи энергии.
Дата добавления: 2016-07-11; просмотров: 1449;
Похожие статьи:
В растениях (преимущественно в их листьях) на свету протекает фотосинтез. Это процесс, при котором из углекислого газа и воды образуется органическое вещество глюкоза (один из видов сахаров). Далее глюкоза в клетках превращается в более сложное вещество крахмал.
И глюкоза, и крахмал являются углеводами.
В процессе фотосинтеза образуется не только органическое вещество, но также, в качестве побочного продукта, выделяется кислород.
Углекислый газ и вода — это неорганические вещества, а глюкоза и крахмал — органические.
Поэтому часто говорят, что фотосинтез — это процесс образования органических веществ из неорганических на свету. Только растения, некоторые одноклеточные эукариоты и некоторые бактерии способны к фотосинтезу.
В клетках животных и грибов такого процесса нет, поэтому они вынуждены поглощать из окружающей среды органические вещества. В связи с этим растения называют автотрофами, а животных и грибов — гетеротрофами.
Процесс фотосинтеза у растений протекает в хлоропластах, в которых содержится зеленый пигмент хлорофилл.
Итак, для протекания фотосинтеза необходимы:
В процессе фотосинтеза образуются:
Растения приспособлены к улавливанию света. У многих травянистых растений листья собраны в так называемую прикорневую розетку, когда листья не затеняют друг друга.
Для деревьев характерна листовая мозаика, при которой листья растут так, чтобы как можно меньше затенять друг друга. У растений листовые пластинки могут поворачиваться к свету за счет изгибов черешков листьев.
При всем этом существуют тенелюбивые растения, которые могут расти только в тени.
Вода для фотосинтеза поступает в листья из корней по стеблю. Поэтому важно, чтобы растение получало достаточное количество влаги. При недостатке воды и некоторых минеральных веществ процесс фотосинтеза тормозится.
Углекислый газ для фотосинтеза беретсянепосредственно из воздуха листьями. Кислород, который вырабатывается растением в процессе фотосинтеза, наоборот, выделяется в воздух.
Газообмену способствуют межклетники (промежутки между клетками).
Образовавшиеся в процессе фотосинтеза органические вещества отчасти используются в самих листьях, но в основном оттекают во все другие органы и превращаются в другие органические вещества, используются при энергетическом обмене, превращаются в запасные питательные вещества.
Сравнение фотосинтеза и аэробного дыхания
Тема 17.
Энергетический обмен. Решение задач
Основные вопросы теории
Совокупность реакций расщепления органических соединений называется диссимиляцией, представляет собой энергетический обмен, или катаболизм, обеспечивает клетку энергией.
Извлечение энергии осуществляется в клетке путем окисления веществ в процессе дыхания. Поэтому такое дыхание называют биологическим окислением или клеточным дыханием.
Клеточное дыхание – это окисление субстрата, приводящее к получению химической энергии (АТФ). Субстратами для дыхания служат органические соединения – углеводы, жиры, белки. Большинство клеток использует в первую очередь именно углеводы. Жиры составляют «первый резерв» и пускаются в дело тогда, когда запас углеводов исчерпан.
Поскольку белки выполняют ряд других важных функций, они используются лишь после того, как будут израсходованы все запасы углеводов и жиров, например, при длительном голодании.
Клеточное дыхание – ферментативное разложение органических веществ (глюкозы) в клетке до СО2 и Н2О в присутствии О2 с выделением энергии.
Включает3 этапа, каждый из которых осуществляется при участии ферментов в определенных участках клеток.
I этап – подготовительный.
В пищеварительной системе крупные молекулы пищи распадаются:
полисахариды→глюкоза,
белки →аминокислоты,
жиры→глицерин и жирные кислоты.
Энергия рассеивается в виде тепла. Мономеры всасываются в кровь и доставляются к клеткам.
II этап – бескислородный, неполное окисление, анаэробное дыхание – гликолиз, брожение.
Протекает в цитоплазме, 1 молекула глюкозы расщепляется до 2-х молекул ПВК без О2.
Чистый выход – 2 АТФ.
С6Н12О6+ 2Н3РО4+2АДФ →2С3Н6О3 +2Н2О + 2 АТФ
Гликолиз в мышцах: С6Н12О6 →2С3Н6О3 + 2 АТФ
ПВК→молочная кислота
Брожение (дрожжи): С6Н12О6 →2С2Н5ОН + 2СО2+ 2 АТФ
этиловый
спирт
Если кислорода в клетке много, то
III этап – кислородный, полное окисление, аэробное дыхание.
Происходит в митохондриях при доступе О2.
(Видеофрагмент «Строение митохондрии».)
Условия процесса:наличиеферментов, молекул-переносчиков электронов и Н, АДФ, Ф, неповрежденные мембраны митохондрий.
а) окислительное декарбоксилирование ПВК, образуются ацетилКоА, НАДН и СО2;
б) цикл Кребса – цикл трикарбоновых кислот.
В матриксе митохондрий образуются АТФ, НАДН, ФАДН, СО2;
в) окислительное фосфорилирование – перенос ē от НАДН и ФАДН по цепи транспорта ē, встроенной в кристы, на акцептор О2.
От НАДН и ФАДН отсоединяются протоны и электроны, ē переносятся на О2 → Н2О, протоны → в матрикс митохондрий.
В цепи транспорта ē есть три участка фосфорилирования, в которых образуется 34 АТФ.
Энергетический эффект III этапа – 36 АТФ.
Суммарный энергетический эффект – 38 АТФ:
С6Н12О6 +6О2+ 38Н3РО4+38АДФ → 6СО2 + 6Н2О +38АТФ,
или
С6Н12О6 +6О2→6СО2 + 6Н2О +38АТФ
Сравнение фотосинтеза и аэробного дыхания
Сходства
Необходим механизм обмена СО2 и О2.
2. Необходимы специальные органеллы (хлоропласты, митохондрии).
Необходима цепь транспорта ē, встроенная в мембраны.
4. Происходит фосфорилирование (синтез АТФ).
5. Происходят циклические реакции (цикл Кальвина – фотосинтез, цикл Кребса – аэробное дыхание).
Различия
| Фотосинтез | Аэробное дыхание |
| 1. Анаболический процесс, из простых неорганических соединений (СО2 и Н2О) синтезируются углеводы. 2. Энергия АТФ накапливается и запасается в углеводах. 3. О2 выделяется. 4. СО2 и Н2О потребляются. 5. Увеличение органической массы. 6. У эукариот протекает в хлоропластах. 7. Только в клетках, содержащих хлорофилл, на свету. | 1. Катаболический процесс, углеводы расщепляются до СО2 и Н2О. 2. Энергия запасается в виде АТФ. 3. О2 расходуется. 4. СО2 и Н2О выделяются. 5. Уменьшение органической массы. 6. У эукариот протекает в митохондриях. 7. Во всех клетках в течение жизни непрерывно. |
Date: 2015-07-17; view: 2014; Нарушение авторских прав
| Понравилась страница? Лайкни для друзей: |
Структура всех митохондрий похожа, и функция их неизменно одна и та же – это энергетические станции клетки.
Именно в митохондриях происходит такой процесс, как клеточное дыхание. Именно во внутреннем пространстве митохондрий имеет место цикл Кребса, в ходе которого расходуется пируват, выделяется углекислый газ, производится часть АТФ и восстанавливается кофермент НАД+. И именно во внутренней мембране митохондрий располагается цепь переноса электронов, происходит окисление НАД-H и синтезируется остальная АТФ.
Структура и функции пластид более разнообразны.
Различают так называемые:
- пропластиды – мелкие нефункциональные ювенильные пластиды, из которых развиваются другие типы пластид;
- лейкопласты – бесцветные пластиды, участвующие в синтезе жиров;
- амилопласты – пластиды, запасающие крахмал; в конечном счете они превращаются вкрахмальные зерна, в каких, например, запасен крахмал у картофеля;
- хромопласты – пластиды, наполненные пигментами каротиноидами; их можно найти, к примеру, в плодах рябины.
- хлоропласты – зеленые пластиды, в которых осуществляется фотосинтез, как световая, так и темновая его фазы.
Основной структурной особенностью хлоропластов являются граны – стопки тилакоидов.
Таким образом, хлоропласты имеют наиболее развитую внутреннюю мембранную структуру, так как в мембране хлоропластов располагаются и фотосистемы, и фермент рибулозофосфаткарбоксилаза.
И митохондрии, и большинство пластид являются овальными или цилиндрическими структурами.
Однако многие неродственные друг другу водоросли имеют единственный хлоропласт на клетку, он может иметь самую необычную форму. Встречаются и митохондрии с преобразованной структурой –одна спирально закрученная митохондрия имеется в шейке сперматозоида, т.
е. она обвивает основание его жгутика.
Самой потрясающей общей особенностью митохондрий и пластид является то, что они имеют свою, независимую от ядра, генетическую систему. И эта генетическая система очень похожа на генетическую систему прокариот.
В ее состав входит прежде всего собственная, соответственно митохондриальная или пластидная ДНК. У митохондрий, как и у бактерий, ДНК имеет кольцевую структуру (лишь у некоторых простейших – линейную). ДНК пластид организована в сложные букетоподобные структуры, состоящие из частично спаренных друг с другом кольцевых и линейных фрагментов, но исходной структурной единицей ее также является элементарная кольцевая ДНК.
ДНК пластид и митохондрий не имеет характерной хроматиновой упаковки, здесь нет нуклеосом и гистонов, вообще здесь гораздо меньше белков.
Иначе говоря, все устроено как у прокариот. Промоторы и терминаторы также бактериального типа. Далее, в пластидах и митохондриях имеются рибосомы, причем рибосомы именно прокариотического типа. Как и у прокариот, при трансляции синтез полипептидной цепи начинается с аминокислоты формилметионина. У пластид к прокариотическому типу принадлежат также и свои тРНК, РНК-полимеразы, регуляторные последовательности.
Впрочем, некоторые гены как пластид, так и митохондрий содержат интроны, подобно ядерным генам эукариот и в отличие от генов бактерий.
Поэтому считываемая с них во время транскрипции РНК должна быть подвергнута сплайсингу. Возможно, эти гены «заразились» интронами от ядерного генома.
Все эти факты относительной автономии пластид и митохондрий и их глубинного сходства с прокариотами, которое не может быть случайным, свидетельствуют об одном – пластиды и митохондрии на самом деле неродственны эукариотической клетке.
Они произошли от каких-то прокариот, которые когда-то поселились внутри эукариотической клетки. Считается, что это были эндосимбионты – организмы, которые живут внутри других организмов и находятся с ними в отношениях симбиоза – взаимной выгоды.
Таковы, например, зеленые водоросли, живущие внутри кораллов и некоторых плоских червей.
Митохондрии произошли от каких-то аэробных (способных к дыханию кислородом) бактерий, к каковым относится большинство современных бактерий. Аэробные бактерии, в свою очередь, произошли от фотосинтезирующих бактерий, утративших фотосинтез. Об этом говорит поразительное сходство цепи переноса электронов в системе клеточного дыхания и при фотосинтезе.
Предполагают, что митохондрии произошли именно от каких-то пурпурных бактерий, утративших способность к фотосинтезу. Это произошло около 1-1,5 млрд лет назад, когда в атмосфере впервые появился в достаточных концентрациях свободный кислород, наработанный цианобактериями (сине-зелеными водорослями), господствовавшими в то время на мелководьях.
Предками пластид наверняка были какие-то цианобактерии (сине-зеленые водоросли), об этом говорит сходный набор пигментов и те же самые две сопряженные фотосистемы.
Причем хлоропласты красных водорослей, динофлагеллят + бурых + золотистых водорослей и зеленых водорослей + зеленых растений происходили от разных прокариот и были «одомашнены» независимо. Хлоропласты красных водорослей по составу пигментов прямо соответствуют цианобактериям.
Открыты и свободноживущие и симбиотические бактерии, по составу пигментов соответствующие двум другим типам хлоропластов (бактерия Prochloron с хлорофиллами a и b, как у зеленых водорослей и растений, является симбионтом оболочников).
Приобретя митохондрии, эукариоты обзавелись мощными энергетическими станциями, которые намного повысили энергообеспеченность клетки.
А приобретя пластиды, часть эукариотических клеток получила возможность к автотрофии и стала тем, что мы называем растениями.
Пластиды и митохондрии давно утратили свою автономность. Большая часть белков, функционирующих в этих органеллах, кодируется генами, находящимися в ядре.
У пластид даже часть рибосомальных РНК и белков, часть субъединиц РНК-полимеразы и целиком белки репликации – все прокариотического типа – кодируются в ядре.
Судя по всему, в ходе эволюции шел непрерывный процесс экспроприации генов ядром из органелл, перенесения их из органелльного генома в хромосомы.
Социальные кнопки для Joomla
Под дыханием понимается процесс, связанный с распадом углеводов, в результате которого высвобождается энергия, обеспечивающая метаболизм и транспорт в растении.
Так как кинетика метаболизма и транспорта уже описана, то из известных балансовых соотношений можно вычислить затраты субстрата на дыхание. Отметим, что при описании дыхания объединены две стадии преобразования химической энергии: стадии окисления субстрата, во время которой образуются макроэргические связи АТФ, и стадия использования энергии АТФ.
Кроме того, в балансовом уравнении дыхания учитываются затраты углеводов на обеспечение энергией процесса биосинтеза и транспорта органических и неорганических веществ.
В процессе дыхания выделяется углекислый газ, который частично используется в фотосинтезе. Его динамика описывается на основе балансовых соотношений.[ …]
| Соотношение между фотосинтезом и дыханием в зависимости от температуры (поВ.Л. Лархеру, 1978) |  |
БАЛАНС КИСЛОРОДНЫЙ — соотношение количества кислорода, выделяемого растениями при фотосинтезе (и частично освобождаемого в ходе спонтанных химических реакций в земной коре), и количества кислорода, потребляемого живыми организмами при дыхании, идущего на процессы гниения, окисления неорганических веществ и используемого в промышленности (см.
круговорот кислорода).[ …]
Наконец, как известно, в процессе фотосинтеза растения создают углеводы, на что потребляется углекислый газ; в процессе дыхания углеводы разрушаются с выделением углекис ■ лого газа. Интенсивность фотосинтеза зависит от напряженности света.
При некоторой достаточно низкой напряженности света между фотосинтезом и дыханием создается такое соотношение, когда количество углекислого выделяемого при дыхании, сравнимо с чеством, потребляемым при фотосинтезе.
Такую силу света называют компенсационной точкой (пунктом). У световых растений компенсационный пункт соответствует более высокой освещенности, у теневых — слабой. Находясь под влиянием света разной напряженности и разного состава, растения несут как бы отпечаток этого в своем строении.[ …]
Углеводы являются основным продуктом фотосинтеза, на их основе в процессе обмена веществ в растительном организме формируются белки, жиры, нуклеиновые кислоты и другие соединения.
Углеводы — основной источник для аэробного и анаэробного дыхания клеток; источник энергии для возобновления вегетации. Обычно растение содержит большой набор разнообразных углеводов. В процессе вегетации соотношение растворимых и нерастворимых форм изменяется.
В молодых растениях преобладают моно- и дисахариды, в период созревания увеличивается содержание крахмала, целлюлозы, т.е. нерастворимых форм.[ …]
Углеводы являются основным продуктом фотосинтеза, на их основе в процессе обмена веществ в растительном организме формируются белки, жиры, нуклеиновые кислоты и другие соединения.
Углеводы — основной источник для аэробного и анаэробного дыхания клеток; источник энергии для возобновления вегетации. Обычно растение содержит большой набор разнообразных углеводов. В процессе вегетации соотношение растворимых и нерастворимых форм изменяется. В молодых растениях преобладают моно- и дисахариды, в период созревания увеличивается содержание крахмала, целлюлозы, т.е. нерастворимых форм.[ …]
Особенно интересна исследуемая теперь возможность использовать соотношение между желтыми пигментами, каротиноидами, и зелеными пигментами, хлорофиллами, как показатель отношения гетеротрофного метаболизма к автотрофному в целом сообществе.
Когда в сообществе фотосинтез превышает дыхание, доминируют хлорофиллы, а при усилении дыхания сообщества увеличивается содержание каротиноидов. Это сразу замечаешь, глядя на ландшафт с самолета: быстро растущие молодые хлеба или леса кажутся ярко-зелеными в сравнении с желто-зеленым цветом более старых лесов или спелых хлебов.
Маргалеф (1961, 1967) обнаружил, что отношение оптической плотности ацетоновых экстрактов пигментов при длине волны 430 нм к плотности при длине волны 665 нм дает простое отношение содержания желтых пигментов к зеленым, которое обратно пропорционально отношению Р/Я в культурах и планктонных сообществах.
Так, это отношение обычно мдло (например, от 1 до 2) для молодых культур или во время весеннего «цветения» водоемов, когда дыхание невелико, и высоко (3—5) в стареющих культурах или в планктонных сообществах в конце лета, I когда дыхание относительно усиленное.[ …]
Для поддержания жизни на Земле в ее современных формах очень еэжно определенное соотношение кислорода и диоксида углерода в атмосфере.
До появления жизни на Земле атмосфера ее соо-тояла в основном из метана, аммиака, водяных паров и водорода. Когда первые водные растения стали использовать солнечный свет в качестве источника энергии, они начали выделять кислород, часть которого освобождалась из океана и накапливалась в атмосфере.
Постепенно большая часть водорода первичной атмосферы улетучилась в космическое пространство, а углерод, входящий в состав метана, и азот аммиака ассимилировались растениями, и их место в атмосфере занял кислород, высвобождающийся в процессе фотосинтеза.
Сложившееся соотношение кислорода и диоксида углерода в атмосфере Земли поддерживается в настоящее время за счет создания из диоксида углерода и воды фотосинтезирующими организмами около 100 млрд.
т органических веществ в год ( что сопровождается выделением кислорода) и окислением около того же количества органических веществ в результате дыхания жрвых организмов ( с превращением в С02 и HgO).[ …]
Действительно известно, что начальные перестройки в физиологии целого организма (соотношение процессов транспирации, фотосинтеза, водного обмена и др.) в экстремальных условиях проявляются по-разному в зависимости от конкретного воздействия.
О том же говорят наблюдения на клеточном уровне (Семихатова, 1990). Анализ реакции дыхательного аппарата клетки на изменение экологической обстановки показывает, что общий уровень дыхания, цианид-резистентное поглощение 02, энергетическая эффективность дыхания изменяется в неодинаковой степени при повышении и понижении температуры, засолении и водном дефиците.[ …]
Отдельные растения могут компенсировать влияние растительноядных организмов различными способам,и.
Во-первых, удаление листьев с растения может уменьшить затенение других листьев 1И вследствие этого привести к повышению у них интенсивности фотосинтеза. Так, замечено, что жук-долгоносик Phyllobius argentatus питается главным образом на нижних, затененных листьях бука, расположенных ближе к стволу, отчего продуктивность всего растения меняется мало (Nielsen, Ejlerson, 1977).[ …]
Основные химические элементы, из которых состоит биомасса,— это кислород, углерод, водород, азот.
На рис. 1 показано количественное соотношение химических элементов биомассы в килограммах на один гектар суши. В процессе фотосинтеза растения суши производят 53 -10® т кислорода в год, а фитопланктон — 414-10” т. Этот кислород расходуется на дыхание различными организмами и на окислительные процессы при разложении сложных органических веществ микроорганизмами.
Потребляя в процессе фотосинтеза воду и двуокись углерода, растения снова освобождают связанный в них кислород, и цикл кругообращения кислорода возобновляется. Подсчитано, что весь кислород атмосферы земного шара проходит в этом кругообороте через живое вещество биосферы примерно за 2000 лет.[ …]
Экспериментальные данные, которые можно было бы привести в обоснование этого вывода, сравнительно невелики.[ …]
Методика определения токсичности с использованием физиологических показателей.
В качестве тест-объектов в этом методе используют протококковые водоросли, выращенные в тех же условиях, что и при применении ускоренного метода. На предлагаемых питательных средах водоросли могут развиваться в течение длительного времени (более 30 суток), не требуя их замены и сохраняя нормальный вид «цветущей» воды в лабораторных условиях. Исследование основных физиологических и биохимических показателей предусматривает использование таких тест-функций, как определение хлорофилла и соотношения хлорофиллов А и В, определение интенсивности фотосинтеза по количеству выделенного кислорода на свету и интенсивности дыхания по количеству поглощенного кислорода в темноте.[ …]
Содержание хлорофилла на 1 м2 в разных сообществах примерно одинаково, т.
е. в целых сообществах содержание зеленого пигмента распределено более равномерно, чем в отдельных растениях или их частях. Соотношение между зелеными и желтыми пигментами можно использовать как показатель отношения гетеротрофного метаболизма к автотрофному. Когда в сообществе фотосинтез превышает дыхание, доминируют зеленые пигменты, а при уменьшении дыхания сообщества увеличивается содержание желтых пигментов.[ …]
В лесном хозяйстве снижается прирост древесины, отмирают менее устойчивые древесные породы, а в отдельных случаях наблюдается гибель леса на целых участках.
Вредные газы, проникая через устьица листа, нарушают процессы фотосинтеза и дыхания. Так, концентрация сернистого ангидрида в воздухе в соотношении 1:1000 000 при повторных действиях в течение двух месяцев вызывает повреждение растений. Более высокие концентрации могут приводить к полной потере листьев растениями.[ …]
ekoshka.ru
