6. Минеральные элементы: классификации, критерии необходимости для роста и развития, коэффициент накопления.

Концентрация минеральных веществ в самих растениях в большинстве случаев мало связана с их концентрацией в среде. Например, соотношение K+/Na+ в растениях обычно составляет 5–20, тогда как в среде, как правило, больше Na+. С другой стороны, элементы, содержащиеся в окружающей среде в низких концентрациях, могут накапливаться в растениях в значительном количестве. Эта способность растений характеризуется так называемым коэффициентом накопления: N= концентрация элемента в клетке (растении) / концентрация элемента в окружающей среде. Качественный состав внутриклеточного содержания растений все же зависит от содержания минеральных веществ в почве, а также от условий окружающей среды. Все элементы, которые присутствуют в почве, могут быть выявлены в растениях.

Питательные элементы, которые используются растениями из субстрата в больших количествах (содержание их в золе 10^–1–10^–2 %), называют макроэлементами, а необходимые в значительно меньшем количестве (содержание 10^–3 % и ниже) – микроэлементами. К макроэлементам относятся K, Ca, Mg, N, P, S (Н₂О и СО₂), для галофитов следует добавить Na и Cl. Микроэлементы: Mn, Zn, Cu, Cl, B, Mo, сюда же относится и Fe, который располагается на границе макро- и микроэлементов. Водорослям необходим один или несколько из следующих элементов: Со, Si, I, V. Некоторым высшим растениям необходимы селен, кремний. Кроме необходимых элементов для роста, в оптимальных пределах должны быть и другие факторы: рН, температура, обеспечение О₂, градиент водного потенциала, а для зеленых растений – освещенность соответствующей интенсивности и протяженности. Минеральные элементы играют определенную роль в обмене веществ в растении.

7. Фотосинтез – уникальная функция зеленого растения. Сущность и значение фотосинтеза. Общее выражение процесса фотосинтеза.

Подобно всем другим организмам зеленые растения используют в качестве источника энергии углеводы и другие органические вещества. Однако в отличие от большинства организмов зеленые растения – автотрофы. Растения создают свою пищу сами, преобразуя химическим путем атмосферную двуокись углерода (СО₂) в сахара и близкие им соединения за счет лучистой энергии солнца, поглощаемый фотосинтетическим аппаратом хлоропластов. Когда лучи соответствующей длины волны поглощаются хлоропластом, двуокись углерода химически восстанавливается до сахаров, а газоподобный кислород выделяется в объеме, равным восстановленному СО₂. Эти изменения противоположны по направлению изменениям, которые происходят в процессе дыхания. Таким образом, важная роль растений в балансе природы связана и с тем, что они возвращают кислород в атмосферу, который необходим для других организмов. Обозначивши формулой (СН₂О) элементарную единицу молекулы углевода (молекула глюкозы С₆Н₁₂О₆ построена из шести таких единиц), мы можем записать общее выражение фотосинтеза: СО₂ + Н₂О -> (энергия, свет) (СН₂О)_n + О_2.

8. Активный транспорт минеральных элементов через плазматическую мембрану. Определение, виды активного транспорта. Определение, виды активного транспорта. Общая схема функционирования ионообменных помп.

При активном транспорте энергия, которая получается в процессе метаболизма, участвует в переносе веществ через мембрану в направлении возрастания энергии. Таким образом, активный перенос ионов – это перемещение против градиента электрохимического потенциала с затратой энергии. Сама по себе разница в электрохимическом потенциале по обеим сторонам мембраны не обязательно предполагает участие активного транспорта. Когда растворенное вещество не проникает через мембрану, оно не может находиться в состоянии равновесия по обе стороны мембраны и электрохимический градиент может быть не одинаков с обеих ее сторон. В настоящее время рассматривают следующие типы активного транспорта веществ.

1. Первичный активный транспорт – трансмембранный векторный перенос иона происходит непосредственно в ходе энергетического превращения в АТФазных системах или ЭТЦ (используется или энергия АТФ или ОВ реакций): а) электрогенный активный транспорт – первичный активный трансмембранный перенос ионов во время АТФазной или ОВ реакций, которые сопровождаются генерацией электрического потенциала;

б) электронейтральный активный транспорт – первичный активный трансмембранный перенос ионов во время АТФазной или ОВ реакций, который не сопровождается генерацией электрического потенциала (например, Н+/K+ обмен при стехиометрии 1:1).

2. Вторичный активный транспорт – происходит, когда в качестве энергетического источника используются градиенты других ионов. Например, электрохимический градиент ионов Н+ для сопряженного транспорта анионов, сахаров, аминокислот и т. д. (симпорт или котранспорт), или, напротив, для вывода ионов Na+ из клетки (антипорт). Каждая из названных систем может функционировать при определенных условиях в качестве переносящего ион механизма.

АТФазные помпы. Активная секреция протонов из клеток корневой системы – это фундаментальный процесс, важный для всех трансмембранных потоков в растениях. Ацидофицирующая активность (подкисление среды) растений известна давно: исследования, касающиеся способности растений сдвигать рН питательного раствора в кислую сторону относятся к 20–40 годам прошлого века, когда в практику начали внедряться стеклянные рН-электроды и методы ионометрии.