САМ-путь фотосинтеза. Растения с 3
C3-фотосинтез — Википедия (с комментариями)
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
С3-фотосинтез представляет собой однин из трёх основных существующих на Земле метаболических путей для фиксации углерода наряду с С4 и CAM-фотосинтезом. В ходе этого процесса углекислый газ и рибулозобисфосфат (пятиуглеродный сахар) превращаются в две молекулы 3-фосфоглицерата посредством следующей реакции:
Эта реакция происходит у всех растений, как первый шаг цикла Кальвина — Бенсона. У С4-растений углекислый газ фиксируется после высвобождения из малата, а не напрямую из воздуха. 
С3-растения, как правило, процветают в районах с обилием подземных вод, умеренной интенсивностью солнечного света, умеренной температурой и концентрацией углекислого газа около 200 ppm или выше[1]. Эти растения зародились в Мезозое и Палеозое, задолго до появления С4-растений, и по-прежнему составляют около 95 % растительной биомассы Земли. В качестве примера можно привести рис и ячмень[2].
С3-растения теряют до 97 % воды, закаченной через корни в виде транспирации. По этой причине они не могут расти в жарких местах: главный фермент С3-фотосинтеза, Рубиско, с повышением температуры начинает активнее катализировать побочную реакцию РуБФ с кислородом. Утилизация побочных продуктов этой реакции происходит в ходе фотодыхания, что приводит к потере растением углерода и энергии и, следовательно, может ограничивать его рост. В засушливых районах С3-растения закрывают устьица, чтобы уменьшить потери воды, но это не даёт CО2 попадать в листья и снижает его концентрацию в листьях. В результате падает соотношение СО2:О2, что также усиливает фотодыхание. С4 и CAM-растения имеют приспособления, позволяющие им выживать в засушливых и жарких районах, и поэтому они могут вытеснить С3-растения в этих областях. Изотопная подпись С3-растений обеднена изотопом 13С по сравнению с подписью С4-растений.
Напишите отзыв о статье "C3-фотосинтез"
Примечания
- ↑ C. Michael Hogan. 2011. [www.eoearth.org/article/Respiration?topic=74360 "Respiration". Encyclopedia of Earth. Eds. Mark McGinley and C. J. Cleveland. National Council for Science and the Environment. Washington, D.C.]
- ↑ Raven, J. A., Edwards, D. (2001). «Roots: evolutionary origins and biogeochemical significance». Journal of Experimental Botany 52 (90001): 381–401. DOI:10.1093/jexbot/52.suppl_1.381. PMID 11326045.
Отрывок, характеризующий C3-фотосинтез
В фигуре, где ему надо было выбирать дам, шепнув Элен, что он хочет взять графиню Потоцкую, которая, кажется, вышла на балкон, он, скользя ногами по паркету, выбежал в выходную дверь в сад и, заметив входящего с Балашевым на террасу государя, приостановился. Государь с Балашевым направлялись к двери. Борис, заторопившись, как будто не успев отодвинуться, почтительно прижался к притолоке и нагнул голову. Государь с волнением лично оскорбленного человека договаривал следующие слова: – Без объявления войны вступить в Россию. Я помирюсь только тогда, когда ни одного вооруженного неприятеля не останется на моей земле, – сказал он. Как показалось Борису, государю приятно было высказать эти слова: он был доволен формой выражения своей мысли, но был недоволен тем, что Борис услыхал их. – Чтоб никто ничего не знал! – прибавил государь, нахмурившись. Борис понял, что это относилось к нему, и, закрыв глаза, слегка наклонил голову. Государь опять вошел в залу и еще около получаса пробыл на бале. Борис первый узнал известие о переходе французскими войсками Немана и благодаря этому имел случай показать некоторым важным лицам, что многое, скрытое от других, бывает ему известно, и через то имел случай подняться выше во мнении этих особ.wiki-org.ru
c3-фотосинтез Википедия
С3-фотосинтез — один из трёх основных метаболических путей для фиксации углерода наряду с С4- и CAM-фотосинтезом. В ходе этого процесса углекислый газ и рибулозобисфосфат (пятиуглеродный сахар) превращаются в две молекулы 3-фосфоглицерата (трёхуглеродного соединения) посредством следующей реакции:
СО2 + h3O + РуБФ → (2) 3-фосфоглицератЭта реакция является первым шагом цикла Кальвина и происходит у всех растений. У С3-растений углекислый газ фиксируется напрямую из воздуха, а у С4- и CAM-растений — после высвобождения из малата.
С3-растения, как правило, процветают в районах с обилием подземных вод, умеренной интенсивностью солнечного света, умеренной температурой и концентрацией углекислого газа около 200 ppm или выше[1]. Эти растения зародились в мезозое и палеозое, задолго до появления С4-растений, и по-прежнему составляют около 95 % растительной биомассы Земли. В качестве примера можно привести рис и ячмень[2].
С3-растения теряют при транспирации до 97 % воды, закачанной через корни. По этой причине они не могут расти в жарких местах: главный фермент С3-фотосинтеза, рибулозобисфосфаткарбоксилаза, с повышением температуры начинает активнее катализировать побочную реакцию РуБФ с кислородом. Утилизация побочных продуктов этой реакции происходит в ходе фотодыхания, что приводит к потере растением углерода и энергии и, следовательно, может ограничивать его рост. В засушливых районах С3-растения закрывают устьица, чтобы уменьшить потери воды, но это не даёт CО2 попадать в листья и снижает его концентрацию в листьях. В результате падает соотношение СО2:О2, что также усиливает фотодыхание. С4- и CAM-растения имеют приспособления, позволяющие им выживать в засушливых и жарких районах, и поэтому они могут вытеснить С3-растения в этих областях. Изотопная подпись С3-растений обеднена изотопом 13С по сравнению с подписью С4-растений.
Примечания
wikiredia.ru
Растения С3 и С4 | Зеленый мир растений
Отношение к кукурузе у нас в стране менялось много раз: ее то превозносили до небес, то предавали незаслуженному забвению. Это растение то входило в моду, и не было более восторженных эпитетов, чем те, которыми награждалась кукуруза (в наше время из кукурузы можно изготовить до 150 технических и продовольственных продуктов), то оно теряло всех своих поклонников. И причины тут, конечно, не в самой кукурузе. Недостаточное знание ее биологических особенностей, слабая техническая оснащенность кукурузоводческих хозяйств не позволяли использовать богатый потенциал этой культуры.
Но в последнее десятилетие ею вновь очень заинтересовались ученые: появилась вроде бы реальная возможность объяснить высокую продуктивность фотосинтеза у кукурузы.
Сочетание использования радиоактивных изотопов углерода с хроматографией и другими методами химического анализа дало возможность группе американских ученых из Калифорнийского университета - ее в послевоенные годы возглавил Мелвин Калвин - проследить «путь углерода в фотосинтезе»: установить, как в листьях растений углекислый газ в конечном итоге преобразуется в углеводы. Теперь все это уже стало историей науки. И известно как углеродный цикл, или цикл регенерации рибулозодифосфата, или же совсем просто: как цикл Калвина. Этот ученый в 1961 году стал первым, и пока последним, нобелевским лауреатом среди изучающих фотосинтез.
Характерная особенность цикла Калвина в том, что здесь углекислота, меченная радиоактивным углеродом, прежде всего присоединяется к молекулам, содержащим три атома углерода: фосфоглицериновой кислоте и фосфоглицериновому альдегиду. Продолжая эти исследования, в 1960 году молодой и тогда еще мало кому известный советский ученый Юрий Соломонович Карпилов сделал важное открытие. Изучая пути поглощения углекислого газа кукурузой, Карпилов показал, что у этого древнего растения процесс фотосинтеза идет своеобычно, вопреки правилам.
Кукуруза отказывалась подчиняться законам цикла Калвина. Радиоуглеродная метка «застревала» не в трех-, а в четырехуглеродных молекулах - щавелевоуксусной, яблочной и аспарагиновой кислотах. Так открытие казанского ученого разделило растения на два клана: С3-растения, так сказать, трехуглеродные (С, как известно, - химический символ углерода) и С4, - растения четырехуглеродные.
Карпилов опубликовал свои результаты в ученых трудах Казанского сельскохозяйственного института. Научного издания, понятно, не из самых читаемых. Эти публикации не привлекли к себе тогда большого внимания, хотя в науке о фотосинтезе то был крупный шаг вперед. Однако вскоре ученые (1965-1967 годы) прибавили к семейству С4 растений и лебеду, и росичку, и сахарный тростник, и сорго, и другие злаковые растения, в основном тропического и субтропического происхождения, около 500 видов из 13 родов. И наконец австралийцы Маршалл Хетч и Конрад Слэк, подытожив подобные исследования, отчетливо показали, что кукуруза и подобные ей растения С4-группы владеют секретом высокоэффективного усвоения углерода. В отличие от С3-растений, «исповедующих» цикл Калвина.
Вот конкретные цифры. Кукуруза, сахарный тростник и другие представители С4-растений способны усвоить в час каждым квадратным дециметром своей листвы 80-100 миллиграммов углекислого газа. А С3-растения - шпинат, овес, сахарная свекла и другие - лишь 30-50 миллиграммов. Примерно в два раза меньше!
mirzelenee.ru
Комнатные растения с красивыми цветами, часть 3
Бальзамин (Impatiens)
Очень красивое и нетребовательное растение. В Англии, благодаря своей способности цвести круглый год, цветок получил прозвище «Усердная Лиза», а само название Impatiens переводится как «недотрога», потому что семенные коробочки лопаются при самом лёгком прикосновении. Летом растение обильно поливают 3 раза в неделю, а зимой один раз в 10-14 дней. В квартире оно цветёт большую часть года, а на улице – целое лето. Старайтесь защищать растение от прямого солнца.
Бальзамин очень теплолюбивое растение, даже при температуре + 5 он может остановиться в росте и начать болеть. Идеальная температура для него от +16 до 27 С.
Родина бальзамина – тропические и субтропические зоны в Азии и Африки. В домах европейцев растение появилось в 1596 году, и с тех пор великолепно прижилось в условиях европейского климата, став родоначальником многих современных культурных видов.
Абутилон
Абутилон (комнатныq клен или канатик). Многолетнее растение, относящимся к мальвовым. Он может быть травянистой культурой, кустарником или небольшим деревом. В дикой природе он распространен в тропиках и субтропиках Америки, Африки, Средней Азии и Австралии.
Абутилон давно завоевал популярность у цветоводов всего мира своей красивой зеленой или пестрой листвой, напоминающей кленовую, и эффектными соцветиями-фонариками самой разнообразной окраски. К тому же, как утверждают психологи, это растение, особенно цветущее, помогает снять стресс и может помочь справиться с депрессивным состоянием.
В естественных природных условиях выявлено почти сто пятьдесят разновидностей абутилона. В комнатном цветоводстве выращиваются некоторые из них и гибридные формы, выведенные на их основе. При создании растениям правильных условий содержания, некоторые виды вырастают более четырех метров в высоту.
Уход за абутилоном в домашних условиях не составляет особых трудностей.
Абутилон относится к светолюбивым растениям, но не стоит размещать его под прямыми солнечными лучами. Летом его можно вынести в затененное место на балконе, а зимой поставить в западной или восточной части жилища.
Весной и летом в период активного роста и цветения комнатному абутилону требуется частый полив, при этом надо удалять из поддона остатки воды. В конце осени поливы сокращают, растение поливается только по мере необходимости до начала марта.
Комфортная температура для абутилона 18-25 градусов.
При пересадке абутилона следует выбирать емкость не намного большую, чем та в которой он рос ранее. Это обусловлено тем, что пока весь ком земли не будет оплетен корнями, цветение растения не наступит.
Антуриум
Цветок антуриума или, как его называют, цветок любви происходит из семейства ароидных. Соцветие у этих растений имеет вид початка, закрытого листом – покрывалом. Антуриум отличается оригинальной формой цветка, которая представляет собой желтый початок, с отогнутым в сторону ярким листом.
Родиной Антуриума является тропическая и субтропическая Америка, где насчитывается более 800 видов этого растения. Листы – покрывала, которые многие принимают за сам цветок, имеют разнообразные расцветки от розового до красного и зеленого, встречаются даже черный Антуриум и белый Антуриум.
О происхождении растения существует одна романтическая легенда, в которой рассказывается о желании кровожадного вождя сделать своей женой молодую красавицу из соседнего племени. Получив отказ, жестокий правитель захватил племя девушки и привлек ее к себе.
В назначенный день свадьбы слуги развели праздничный костер. Отчаявшаяся красавица, не желая быть женой вождя и выбрав смерть такой жизни, кинулась в огонь прямо в подвенечном платье. Но боги, распорядились иначе ее судьбой. Девушка не погибла, а превратилась в прекрасный цветок Антуриума, вокруг которого вырос непроходимый тропический лес.
На данный момент насчитывается около 30 видов комнатного Антуриума, каждый из которых отличается своей формой и соцветием. Еще 77 сортов растения были получены искусственным путем.
Многие виды и сорта Антуриума достаточно капризны, поэтому неправильный уход может привести к гибели растения. Чтобы обеспечить цветку благоприятные условия, необходимо создать климат, похожий на тропики. В первую очередь - это тепло, рассеянный свет, влажность и защита от сквозняков.
После приобретения этого красавца, его обязательно нужно пересадить в более комфортный цветочный горшок. Следует учесть, что пересадку Антуриума необходимо произвести в течение 3-х суток после того как вы купили растение.
Лучший период для пересадки – это весна и лето. Проводить пересадку антуриума в домашних условиях нужно очень аккуратно и осторожно.
Если корни Антуриума заплетены в большой земляной ком, значит, растение нуждается в более просторной емкости. Также пересадить растение в большой горшок следует, если корни пробиваются в водосточное отделение горшка.
Антуриумы боятся прямых солнечных лучей, поэтому для растения нужно обеспечить рассеянное освещение или полутень.
Поливать цветок следует регулярно, но излишней влажности создавать нельзя, иначе на почве появится плесень. Интенсивность полива зависит от температуры воздуха, а также от пересыхания грунта. Если в помещении слишком сухо, следует опрыскивать листья водой, избегая попаданий на цветок и покрывало. Лучше всего поливать Антуриум отстоянной водой, либо водой из фильтра.
Температура в помещении должна быть высокой, оптимальной будет 20 – 25 градусов. При этом, цветок не должен находится вблизи с отопительным прибором.
Афеландра
Прекрасная афеландра, с живописными прожилками на листьях, произрастает на просторах Центральной Америки и Бразилии. Влажность тропиков приучила ее к изобилию воды.
Афеландра расцветает осенью и цветет почти два месяца, ее изысканные соцветия шишкообразные, длинные, достигающие двадцати сантиметров.
Теплолюбивому растению нужна стабильная температура, не прохладнее 15 градусов тепла, не выше двадцати пяти. Резкие перепады температуры афеландра может не перенести. В этом плане ему нужен бережный уход. В период цветения и роста температуру воздуха поддерживают от 22 до 24 тепла.
Помещение, в котором содержится афеландра, должно быть хорошо освещено. Но не стоит размещать растение непосредственно под прямыми солнечными лучами. Поэтому оптимальным месторасположением для афеландры является восточная или западная сторона дома. Летом ей хорошо подойдет защищенное от сквозняка и осадков слегка затененное место на балконе. Если такая возможность отсутствует нужно проводить частые проветривания помещения.
Весной и летом, когда начинается период активного роста и цветения растения, афеланду нужно поливать не менее двух раз в неделю. В зимний период достаточно одного полива в десять дней. Хотя грунт в емкости должен быть постоянно влажным, нельзя допускать застоя воды, который может привести к развитию различных заболеваний.
Пересадку молодых растений проводят ежегодно в весенний период. Взрослую афеландру достаточно пересаживать один раз в два года.
Хойя
Типичный представитель рода вьющихся вечнозеленых растений, имеющих стелющийся побег. Листья у него кожистые, с умеренно выраженной мясистостью, цельные, яйцевидно-овальной формы. Соцветия располагаются в пазухах, а цветки собраны в зонтики.
Хойя − очень необычное декоративное растение, которое следует выращивать в теплых помещениях, воздух в которых может быть сухим, так как данная лиана хорошо это переносит. Единственное, что требуется для её беспроблемного развития, это наличие опор, которые могут иметь различный вид: столбики из мха, шпалеры или решетки, всевозможные дуги. Они необходимы для того, чтобы была возможность подвязать к ним лианоподобные побеги хойи.
Хойю можно назвать достаточно неприхотливым растением, но если ей не понравится место проживания, она может и не зацвести. Поэтому расположению цветка в квартире или офисе следует уделить самое пристальное внимание. При выборе места её будущего проживания необходимо уделять внимание таким факторам, как:
- хорошее освещение, ведь только в таких условиях будет происходить беспроблемное образование бутонов;
- отсутствие прямых солнечных лучей, так как при избыточном ультрафиолете растение желтеет, а бутоны начинают опадать.
Во время активного роста (весна и лето) самой оптимальной будет температура в пределах 20-25 градусов. В зимний период и 10-15 градусов.
Полив должен быть умеренным и производиться только после того как почва достаточно просохнет. Зимой его сокращают до скудного. Недостаток влаги это растение переносит достаточно хорошо. К тому же данный фактор очень сильно влияет на хорошее цветение.
Для того чтобы хойя домашняя радовала цветовода своим великолепием и не приносила никаких проблем, следует узнать некоторые секреты, которые свойственны этому цветку.
1. Для длительного цветения должен выдерживаться зимний световой и температурный режим.
2. Для того чтобы избежать опадания бутонов, не стоит трогать плющ во время его зацветания.
3. Отцветшие соцветия не обрезают по причине того, что на них уже на следующий год будут образовываться бутоны.
4. Растение не переносит как частой пересадки, так и опрыскивания во время цветения.
curious-world.ru
| Существует еще одна группа растений, имеющая особенности в осуществлении первичной фиксации С02. Это суккуленты, в частности кактусы и растения семейства Толстянковые (Crassulaceae). Поэтому этот тип фотосинтеза получил название Crassulaceae acid metabolism или САМ-метаболизм (САМ-путь). При функционировании САМ-пути устьица растений закрыты днем, когда интенсивность транспирации максимальна, и открыты ночью, когда потери воды минимальны. Это предохраняет растения от излишней потери воды, повышает их устойчивость к засухе. Химизм фиксации С02 при САМ-пути сходен с С4-путем, однако если у С4-растений фотосинтез разделен в пространстве, то при САМ-пути — во времени. У САМ-растений фиксация С02 происходит в ночное время, когда устьица открыты. С02 поступает в клетки листа и в цитоплазме при участии ФЕП-карбоксилазы присоединяется к фосфоенолпировиноградной кислоте (ФЕП) с образованием органических кислот (щавелевоуксусной кислоты). ЩУК восстанавливается до яблочной кислоты, которая накапливается в вакуолях клеток листа. Реакция идет при участии фермента малатдегидрогеназы (малик-фермент). Днем на свету, когда устьица закрыты, яблочная кислота транспортируется из вакуолей в цитоплазму, где происходит декарбоксилирование ЩУК с образованием С02 и пировиноградной кислоты. С02 передвигается в хлоропласта и с помощью РБФ-карбоксилазы/оксигеназы вступает в цикл Кальвина. Таким образом, в клетках этих растений содержится как ФЕП-карбоксилаза, так и РБФ-карбоксилаза/оксигеназа. Синтезируемые в дневные часы в цикле Кальвина углеводы используются как источники метаболитов (например, ФЕП), необходимых для повторения цикла.
Осуществление фотосинтеза по такому пути позволяет растениям максимально экономить воду и поддерживать процесс фотосинтеза в условиях острого водного дефицита. Однако САМ-путь не может обеспечить высокой продуктивности растений, поэтому данные растения медленно растут и не могут конкурировать с С3- и С4-растениями при менее экстремальных условиях. Возможна смена путей фиксации С02. При достаточном количестве воды растения с САМ-метаболизмом могут переходить на С3-путь. Так, показана способность Mesembryanthemum crystallinum L. (хрустальная травка) менять направленность метаболических процессов, переходя с С3-пути фотосинтеза на САМ в условиях действия различных стрессоров: водного, солевого, температурного. В научной литературе имеются указания о наличии и других путей связывания С02. Однако они еще недостаточно изучены. Важно также подчеркнуть, что на всех этапах фотосинтетического цикла промежуточные продукты могут претерпевать различные превращения в зависимости от условий среды. Именно это является основой для образования разнообразных продуктов фотосинтеза. |
fizrast.ru
