36. Фотосинтез и урожай.

Урожай растений является функцией фотосинтеза. Сухая масса растений на 90 - 95 % состоит из органических соединений, источником образования которых был фотосинтез - процесс, от которого зависит не только количество, но и качество урожая, т.е. преобладание в хозяйственно ценной части растения тех или иных веществ.

Связь между фотосинтезом и продуктивностью растений, между фотосинтезом и урожаем издавна интересует ученых. Эта связь довольно сложна. Дело в том, что общее количество накопленного за определенный период времени органического вещества зависит не только от фотосинтеза, но и от противоположно направленных процессов дыхания и фотодыхания. Кроме того, масса растения может меняться в зависимости от изменения направленности синтетических процессов: так, например, целлюлоза на 10 % легче, чем глюкоза, из которой она образовалась. При этом следует учитывать и опад различных частей: листьев, корней, корневых волосков, корневого чехлика и др., что особенно заметно сказывается на балансе органического вещества у древесных растений.

37. Зависимость фотосинтеза от факторов внешней среды.

Зависимость скорости фотосинтеза интенсивности света имеёт форму логарифмической кривой. Прямая зависимость скорости процесса от притока энергии наблюдается только при низких интенсивностях света. Фотосинтез начинается при очень слабом освещении; Впервые это было показано А. С. Фаминцыным в 1880 г. на установке с искусственным освещением. Света керосиновой лампы оказалось достаточно для начала фотосинтеза и образования крахмала в растительных клетках. У многих светолюбивых растений максимальная (100%) интенсивность фотосинтеза наблюдается при освещенности, достигающей половины от полной солнечной, которая, таким образом, является насыщающей. Дальнейшее возрастание освещенности не увеличивает фотосинтез и затем снижает его.

38. Эндогенная регуляция фотосинтеза.

Эндогенная (внутриорганизменная) регуляция ДАО была наглядно проиллюстрирована А.Т. Мокроносовым. Согласно его модели, интенсивность фотосинтеза находится под контролем потребляющих ассимиляты органов. Если их ростовые процессы и соответственно использование ассимилятов в потребляющих органах идут активно, то уменьшается фонд продуктов фотосинтеза в доноре и фотосинтетический канал расширяется, восполняя дефицит продуктов фотосинтеза. Наоборот, если по каким-либо причинам запрос на ассимиляты снижается (например, опадение завязей или повреждение растущих плодов вредителями), то фотосинтез тормозится. И в том и в другом случае включаются генотипические или гормональные механизмы регуляции как фотосинтетической функции, так и активности ростовых процессов в потребляющих органах. Оба типа регуляции сопряжены друг с другом. Повышенный гормональный статус растения (например, при избытке ассимилятов) активирует ростовые процессы не только в потребителях ассимилятов, но и в самих листьях. При этом лист, даже завершивший свой рост делением клеток, может увеличиться по массе в несколько раз за счет роста клеток растяжением, то есть увеличения размера клеток.

39. Значение дыхания в жизни растений. Теория в.И. Палладина.

В годы первого петербургского периода работы Палладин исследовал ферментативную природу дыхательного процесса. Палладин показал, что и анаэробная, и аэробная фазы дыхания обеспечиваются специфическими ферментами, последовательно перерабатывающими продукты дыхания. Итоги работ этого периода изложены в монографии В.И. Палладина «Дыхание как сумма ферментативных процессов» (1907).

Одновременно с Палладиным проблемой дыхания занимались в целом ряде крупнейших научно-исследовательских институтов и лабораторий Западной Европы. Наибольшую популярность приобрели две новые школы – Виланда и Варбурга.

40. Показатели дыхания: интенсивность и дыхательный коэффициент.

Интенсивность процесса дых прямо пропорциональна сод в тканях раст углеводам. Таким образом, углеводы – основной субстрат при дых раст (Бородин). Дых коэффициент-объемное или молярное отношение СО2, выд в процессе дых к поглощенному за этот период отрезок времени кислороду. 1. Если субстрат – углеводы, то дых коэфф = 1 (6СО2=6СО2). 2. Если субстрат – орган к-ты, то дых коэфф больше 1. 2. Если субстрат – белки и жиры, кислорода требуется больше, то дых кэфф мень 1 (на проростках).

41. Ферментные системы дыхания. Участие ферментов различных классов в дыхании.

Осн функциональная группа ферментов дых – оксидоредуктазы. Их подразд: 1. Дегидрогеназа - активируют Н субстрата: 1) пиридиновые (анаэробные) – 2-компанентные ферменты, коферментом кот явл НАД или НАДФ, а окисляемой группировкой СНОН. Они отнимают 2 электрона и 2 протона у субстрата. 2 электрона и 1 протон перед коферменту, а 2-выходит в среду. 2) Флавиновые (аэробные) – простетическая группа – производные витаминов Б2 и ФАД. Окисляемая группировка СН2-СН2. Отним 2 электрона и 2 протона от субстрата и перед их от пиридиновых к разл акцепторам, в т.ч и к О2. 2. Оксидазы – активиз молекулярный кислород . Образ Н2О, т.е на кислород переносится 4 электрона под д-вием цитохромоксидазы, затем обр Н2О2, на О2 переносится 2 электрона (задейств флавиновые оксидазы) или обр суперактивный анион кислорода. На О2 перен 1 электрон, задействован ксантиоксидаза. 1)Железосод оксидазы – кофермент – железопарфириновые производные (цитохромы группы А, Б, С, каталаза). В дых цепи цитохромы осущ транспорт электронов по градиенту о-в потенциала переносчиков. Пероксидазы инактивируют Н2О2, кот обр при работе флавиновых оксидаз: А+Н2О2 = А (субстрат) +2Н2О. Каталаза исп Н2О2 в кач-ве и акцептора, и донора электронов и протонов: Н2О2→ О2+2Н2О. 2) Медьсод оксидазы – простые ферменты. К ним отн полифенолоксидазы и оскарбатоксидазы. Они могут вып ф-ции альтернативных терминальных оксидаз в электрон-транспортной цепи, если не работает осн путь транспорта электронов. 3. Изомеразы. 4.Карбоксилазы. 5. Трансферазы. Они преобраз окисляемый субстрат т.о, чтобы он стан доступным для окислит ферментов. 6. Оксигеназы – катализируют присоед О2 к разл орган соед (аминок-там, фенолам). В кач-ве донора электронов исп НАДФ и НАДН.

42. Дыхательные субстраты. Пути диссимиляции углеводов.

Орган в-ва, разруш во время дых, наз дыхат субстратом. Главным дых субстратом явл углеводы. В раст клетке сущ закономерность: чем больше сахаров, тем интенсивнее дых. В семенах, проростках, стареющих листьях для дых могут расходоваться белки, жира и орган к-ты. Окисление дыхат субстрата – сложный процесс, сост. Из большого числа хим. Р-ций. Главный путь распада углеводов - гликолиз + цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса) и пентозофосфатный.

43. Гликолиз, его суть, энергетика.

Гликолиз делят на 2 стадии: 1.Активирование и расщепление глюкозы. 2.Окисление, восст и обр. АТФ и пирувата. Активирование происх. За счет присоед. К молекуле глюкозы остатка фосфорной к-ты от АТФ. Фермент – гексокиназа. Получ глюкозо-6-фосфат (начальный материал). Глюкоза-6 фосфат при участии фосфоглюкоизомеразы изоминируется в фруктозо-6-фосфат. Она фосфолирируется и превр. В фруктозо-1,6-дифосфат. Фермент-фосфофруктокиназа. Фруктозо-1,6-дифосфат (фермент альдолаза) распад на 2 триозы: 1,3-фосфоглицериновый альдегид и 2-диоксиацетонфосфат. Молекула последнего превр. В ФГА, обр. 3ФГА под д-вием дегидрогеназы окисляется до 1,3-дифосфоглицериновой к-ты. Кофермент: НАД+. Он присоед. Н и восст. До НАДФ. 1,3-дифосфоглицериновая к-та при участии фосфоглицераткиназы передает 1 остаток фосфорной к-ты АДФ и обр. АТФ и 3-ФГК – субстратное фосфорилирование. 3-ФГК под д-вием фосфоглицератмутазы превр. В 2ФГК. Обр. 2ФГК при участии енолазы превр. В фосфоенолпируват и воду. Под д-вием пируваткиназы из фосфоенолпирувата и остатка фосфорной к-ты обр. АТФ и пируват. Гликолиз происх. В гиалоплазме и я ядре. Физиолог. Смысл гликолиза: 1.Медленно выд энергия, часть кот. Запасается в АТФ и может исп. Для работы клетки. 2.Клетка обесп. Промежуточными метаболитами. 3.Р-ция гликолиза обр. Линейную последовательность, поэтому саморегуляции у этого процесса нет. Регуляция гликолиза: 1.На уровне гексакиназной р-ции. Гл-6-фосфат аллостерически подавляет активность гексакиназы. 2.На уровне фосфофруктокиназы. Активность фермента повыш при повыш сод. АТФ и неорг. Фосфата, подавляется при повышенной конц. АТФ. 3.На уровне пируваткиназы. Активность фермента подавл повыш конц. Ацетил-Коа. Пируват превр. В Ацетил-Коа. В анаэробных условиях пируват вступает в р-ции брожения: 1.При спиртовом пируват декарбоксилируется с обр. Уксусного альдегида при участии карбоксилазы, а затем восст. До этилового спирта алькогольдегидрогиназой. 2.При молочно-кислом, при участии лактатдегидрогиназы, обр. Молочная к-та и НАД+.