1.Анаеробне дихання (бродіння). Види бродіння. Роботи Костичева про генетичний зв’язок між диханням і бродінням.

Анаеробне дихання – дихальний процес, при якому необхідний для окислення кисень поглинається не з повітря, як при аеробному диханні, а з води і гідроксильних груп цукрів. Різні типи бродіння є конкретними випадками анаеробного дихання.

Бродіння відбувається в анаеробних умовах, це біологічне окислення складних органічних сполук з виділенням енергії, при якому кінцевим акцептором електронів і водню є не кисень, а органічні речовини, що утворюються у цьому процесі.

Багато видів мікроорганізмів, що живуть без доступу кисню (облігатні анаероби), чи такі, що можуть існувати як без кисню, так і в його присутності (факультативні анаероби), одержують енергію за рахунок різних процесів бродіння. Видатний французький учений Л. Пастер визначив бродіння як “життя без кисню”. Він показав, що і вищі рослини в анаеробному середовищі без кисню, крім СО₂, утворюють спирт, тобто й у їхніх тканинах можливе спиртове бродіння. У багатьох рослинних клітинах в анаеробних умовах, наприклад при вимоканні, також накопичується спирт, що є однією з причин загибелі рослин. Спирт можна знайти навіть у воді біля рослин. Виявляють спирт також у плодах яблук, мандаринів та ін.

У результаті анаеробного процесу в клітинах багатьох бактерій, грибів і у тканинах тварин утворюється молочна кислота, тобто відбувається молочнокисле бродіння. Мо-лочна кислота утворюється в м’язах тварин і людини при їх інтенсивній роботі (і викликає почуття стомлення), а також у бульбах картоплі при її зберіганні в анаеробних умовах.

Субстратом як дихання, так і бродіння служить глюкоза, що наштовхнуло вчених на пошуки зв’язку між цими процесами.

С. П. Костичев (1910) висунув припущення про генетичний зв’язок між бродінням і диханням. При цьому він спирався на наступні факти:

1 . У вищих рослин був знайдений весь набір ферментів , який каталізує окремі етапи процесу бродіння.

2 . При тимчасовому потраплянні в умови анаеробіозу вищі рослини певний час існують за рахунок енергії, що виділяється в процесі бродіння.

3 . При додаванні до клітин факультативних анаеробів ( дріжджі) напівзброджених цукрів інтенсивність дихання у них різко зростає , отже , напівзброджені продукти є кращим субстратом дихання в порівнянні з незміненими цукрами .

Згідно з експериментальними даними С. П. Костичева, бродіння і дихання зв’язує загальний проміжний продукт – піровиноградна кислота.

Схема взаємозв’язку аеробної й анаеробної стадій дихання і різних видів бродіння представлена нижче:

2. Білковий обмін у рослин. Білкові речовини, їх будова та перетворення.

3. Вуглеводний обмін у рослин. Вуглеводи і їх ферментативне перетворення.

4. Водний баланс рослини в системі грунт-рослина-атмосфера.

Один з найдинамічніших процесів у життєдіяльності рослин – водний обмін, який є основою усього метаболізму організму. В основі водообміну лежить три процеси: вбирання, пересування та випаровування води рослинами. Співвідношення між надходженням та витратою води складає водний баланс рослин.

Основні джерела надходження води. Вода, що використовується рослинами, надходить у формі опадів (сніг, град, дощ, туман, роса), поверхневого стоку, підґрунової води або ж штучного зрошення.

Кількість, форма та інтенсивність опадів залежно від географічного положення і пори року бувають різними. У вологих тропічних лісах їх сума може досягати до 25 м за рік, а в жарких сухих пустелях в окремих областях взагалі опадів протягом року не буває. Інтенсивність їх може коливатися від 75 см/год. до близько нульового значення (P. Слейчер, 1970).

Велику роль у водному балансі відіграє перехоплення опадів рослинністю. Опади спочатку перехоплюються рослинним покривом, а після випадання до 2,5 мм вода починає стікати у ґрунт.

Нагромадження води у ґрунті зумовлюється не лише кількістю опадів, а й поверхневим стоком, який спостерігається за умови переважання інтенсивності опадів над інтенсивністю вбирання ґрунтом. Завдяки стоку запас води у ґрунті у верхній частині схилу зменшується, а в нижній – збільшується.

Важливий елемент водного балансу рослин – водообмін між зоною поширення коренів та шарами ґрунту, що знаходяться нижче. Це положення має значення особливо тоді, коли підґрунтові води залягають близько до поверхні. Інтенсивність такого водообміну визначається вмістом вологи у верхньому метровому шарі ґрунту, глибиною залягання підґрунтових вод, здатністю ґрунту до набухання та іншими факторами.

Використання води рослинами. Сумарне випаровування води. Витрачання води у біосфері відбувається шляхом споживання її рослинами для забезпечення біохімічних процесів та транспірації, випаровування ґрунтом і відкритою водною поверхнею. Випаровування з поверхні рослинних угрупувань називається сумарним випаровуванням. До його складу входять транспірація рослин та випаровування поверхнею ґрунту, де вони ростуть.

Під час випаровування води ґрунтом і транспірації рослин відбуваються принципово подібні процеси. Ґрунт та рослини можна розглядати як різні шляхи, якими вода рухається до поверхні для того, щоб потім дифундувати в атмосферу. В рослинах неоднорідність випаровуючої поверхні й варіабельність опору руху води, що контролюється біологічно, – лише модифікація цієї загальної схеми, хоча вони істотні й дуже складні.

Випаровування води зумовлюється трьома взаємозв’язаними факторами. Перший з них – приплив енергії до випаровуючої поверхні, необхідної для перетворення рідкої чи твердої води у пару. Джерелами такої енергії є випромінювання сонця, неба, хмар, а також припливу тепла з оточуючого повітря та ґрунту. Другий фактор визначає градієнт або різницю тиску пари між значеннями у випаровуючої поверхні та в атмосфері, а третій фактор стосується явищ, що визначають опір руху води.

У природних умовах усі три групи факторів взаємодіють таким чином, що інтенсивність випаровування підтримується на якомусь певному рівні. При цьому зміна одного з факторів не обов’язково приводить до адекватної зміни випаровування; вона може також призвести до зміни інших факторів, у результаті чого встановиться новий стан рівноваги .

Випаровування води рослинним покривом відбувається шляхом транспірації. Випаровуюча поверхня листя складається із стінок клітин мезофілу, що знаходяться усередині листка й межують з міжклітинними повітряними просторами, а також зовнішніх стінок клітин епідермісу. Отже, сумарна випаровуюча поверхня листка значно перевищує його зовнішню поверхню. Згідно з даними А. О. Нічіпоровича (1963), листкова поверхня фітоценозу перевищує у середньому в 5 разів площу ґрунту, яку він займає. Отже, фактична площа випаровуючої поверхні на ґрунті, вкритому рослинністю, буває значно більшою, ніж відповідна величина поверхні ґрунту. У результаті загальна величина сумарного випаровування рослинного угрупування на одиницю площі, яку воно займає, перевищує випаровування з тієї ж площі оголеного ґрунту.

5. Бродіння, його хімізм. Спиртове бродіння.

8. Виділення енергії в процесі дихання. АТФ як основна енергетична валюта клітини, її структкра і функції.

9. Використання стимуляторів росту в сільському господарстві.

10. Впрвадження досягнень фізіології рослин в практику сільськогосподарського виробництва.

11. Гормони рослин (фітогормони) як основні регулятори процесів росту і розвитку. Стимулятори росту і розвитку.

12. Дихання. Значення цього процесу в житті.

Дихання – універсальний процес, невід’ємна властивість усіх живих організмів, що населяють нашу планету.

Дихання – це система окислювально-відновних реакцій, при яких редуковані органічні молекули (в основному вуглеводи, жири) розпадаються на простіші із вивільненням значної кількості вільної енергії. Утворена вільна енергія зберігається у формі хімічних сполук АТФ і використовується для підтримання життєвих функцій і розвитку рослин. Енергія, що надходить в клітини, може перетворюватися з однієї форми в іншу і використовуватися для здійснення різних життєвих процесів. Це можуть бути біосинтези, осмос, транспорт, рухи і т. д.

Крім енергетичної (біофізичної), дихання виконує і біохімічну функцію – перетворення запасних речовин у конституційні. У рослин першоджерелом органічних речовин є процес фотосинтезу. Утворені при цьому органічні сполуки – це енергія у вигляді хімічно інертних речовин (сахароза, крохмаль). У процесі дихання ці речовини розпадаються, а проміжні продукти цього розпаду є активними метаболітами і мають виняткове значення як вихідні будівельні матеріали в синтезі нових компонентів клітини або для заміни використаних. Завдяки диханню неспецифічні продукти фотосинтезу переробляються у специфічні сполуки клітини.

13. Історія розвитку вчення про дихання.