Фотосинтез. Характеристика основных этапов фотосинтеза.Образование энергии в мембране тилакоида. Космическое значение фотосинтеза. Адаптации к количеству и качеству света.



Ф.:способ питания растений, процесс образования органических веществ из неорганических за счет Е света;процесс преобразования поглощенной Е света в химическую Е органических соединений.2-е фазы Ф.:световая(нужен свет, реакции связаны с мембраной тиллакоидов;темновая фаза(свет не нужен,реакции протекают в строме хлоропластов). Световые реакции:образование АТФ и восстановление НАДФН(часть фермента кофермент,который катализирует ОВР за счет энергии света).Процесс образования АТФ в хлоропластах идет за счет Е света-фотосинтетическое фосфорилирование. Два пути: Циклическое:более простой путь,функционирует фотосистема 1,единственный продукт АТФ. Реакционный центр фотосистемы 1 улавлиает Е света в результате чего электрон преобретает избыточную энергию и захватывается акцептором У(Fe-S сод. белок).От акцептора электрон передается на ферридоксин(белковое соединение). Далее путь электрона к ФС1 осущ. через серию переносчиков-цитохромов.Электрон теряет избыточную Е, которая идет на образование АТФ. Нециклическое:сложный путь,учавствует ФС1 и ФС2, восстановление НАДФ за счет фотолиза воды. Реакционные центры ФС1 и ФС2 улавливают Е света в результате чего их электроны получают дополнительную Е и захватываются акцепторами. Электроны ФС1 захватываются акцептором У(Fe-S сод. белки),электроны ФС2 захватываются акцептором Х(феофитин-хлорофилл не содержащий ионов магния).Одновременно под действием света идет фотолиз воды.Продукты фотолиза:молекула О2 ,ионы водорода,электрон. Электроны воды через акцептор Z передается на реакционный центр ФС2. Электроны от акцептора Х через цепь переносчиков передаются на реакционный центр ФС1.При перемещении по цепи переносчиков е теряют Е, которая аккумулируется в АТФ.е от акцептора У по цепи переносчиков передаются на НАДФ,сюда же поступает ионы водорода с образованием восстановленной НАДФН. Темновая фаза:протекает в строме,свет не нужен.Сущность восстановление СО2 до углеводов с использованием продуктов световой фазы АТФ и НАДФН).Пути восстановления СО2: С3-путь присущ всем растениям. Цикл Кальвина или восстановительный пентозофосфатный цикл имеет циклический характер. Первичный акцептор СО2-РДФ(рибулозодифосфат). Ключевой фермент РДФ-карбоксилаза) Состоит из трёх стадий:Карбоксилирования(фосфоглицериновая кислота), Восстановления(неорганический фосфат)+6НАДФ Регенерация акцептора CO2(5ФГА→3РДФ(рибулозодифосфат).ФГА соединяется с ФГА из след. цикла образуется ФДФ(фруктозо)→глюкоза.универсальный путь,наблюдается во всех растениях.У С3 растений интенсивное фотодыхание-процесс поглощения О2 и выделение СО2. Оно обеспечивает сбалансирование световой и темновой фазы. С4-фотосинтез. С4-растения имеют особенности:листья имеют два типа клеток,мелкие гранальные пластиды в клетках мезофилла(основная часть листа),крупные агранальные пластиды в кл обкладки(не содержащие фотосистемы II).Процесс фиксации и восстановления СО2 разделен в пространстве.Фиксация в кл-мезофила, восстановление в кл обкладки(в провод. пучке). Под действием ФЕП-карбоксилазы фосфоенолпируват карбоксилируется с образованием щавелеуксусной кислоты, которая превращается в малат и транспортируется в клетки обкладки, где декарбоксилируется с образованием ПВК, возвращаемого в клетки мезофилла.(ФЕП→ЩУК→яблочная кислота и СО2→в цикл Кальвина).Значение:приспособление к условию тропиков и субтропиков.СО2 накапливается в органических кислотахи позв. осущ. Ф в жаркое время суток,когда устьица закрыты(злаки).С4-голосемен.,папоротников.,цветковые,суккуленты.У сам растений:фиксация и восстановление СО2 разделен во времени.ФЕП(карбоксилируется)→ШУК→яблочная к-та(ночь устьица открыты)→(день-закрыты) хлоропласты→СО2→в цикл Кальвина и ПВК. Приспособленность к засушливым условиям обитания.Фотосинтетическое фосфорилирование - первичная реакция фотосинтеза - механизм образования химической энергии (синтеза АТФ из АДФ и неорганического фосфата) на мембране тилактоидов хлоропластов с использованием энергии солнечного света. Бесхлорофильный фотосинтез обнаружен у солелюбивых бактерий, имеющих фиолетовый светочувствительный пигмент. Этим пигментом оказался белок бактериородопсин, содержащий, подобно зрительному пурпуру сетчатки - родопсину, производное витамина А - ретиналь. Ф— процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий). Энергия получаемая человечеством при сжигании ископаемого топлива (уголь) является запасённой в процессе ф. Весь свободный кислород атмосферы — биогенного происхождения и является побочным продуктом фотосинтеза. Формирование окислительной атмосферы (кислородная катастрофа) полностью изменило состояние земной поверхности, сделало возможным появление дыхания, а в дальнейшем, после образования озонового слоя, позволило жизни выйти.

 

 

Современные представления о поступлении воды и ионов в растительную клетку. Водный режим растений; поступление,транспорт, расходование. Адаптация растений к недостатку и избытку воды

Для осуществления всех процессов жизнедеятельности в клетку из внешней среды должны поступать вода и питательные вещества. Вода участвует во всех реакциях обмена и является важнейшей составной частью растительной клетки. Вода свободно проходит через плазматическую мембрану, которая обладает избирательной проницаемостью. Подобное прохождение воды в клетку называется осмосом. Поступление воды в клетку путем осмоса зависит от концентрации веществ в клетке и окружающей среде, и от давления, создаваемого раствором. Чем больше концентрация веществ в клетке, тем больше поступает в нее воды. Поступившая в клетку вода увеличивает ее объем. В растительной клетке вода проходит через цитоплазму и накапливается в вакуоли. Объем вакуоли при этом увеличивается, она давит на цитоплазму, а последняя — на оболочку. В клетке возникает давление, которое называется тургорным, и поступление воды в клетку прекращается. Когда же вода частично израсходуется, тургорное давление снизится и снова вода осмотическим путем будет поступать в клетку. У клеток растений поверх плазматической мембраны у них находится клеточная оболочка, состоящая преимущественно из целлюлозы, пронизанной порами. И через эти поры из клетки в клетку тянутся тяжи цитоплазмы, соединяющие клетки между собой. Так достигается целостность растительного организма. Транспирацияиспарение воды растением. Основной орган Т. — лист, клетки мезофилла(основная ткань листа-мякоть), которого постоянно выделяют в межклетники водяной пар, проникающий затем в окружающую атмосферу через устьица- отверстие (устьичная щель) в эпидермисе-поверхностная ткань листа (устьичная Т.) или через кутикулу- тонкая плёнка, покрывающая эпидермис листьев и стеблей и выполняющая защитную функцию (кутикулярная Т.).Засуха - это длительный бездождливый период, сопровождаемый снижением относительной влажности воздуха, влажности почвы и повышением температуры, когда не обеспечиваются нормальные потребности растений в воде. Засухоустойчивость - способность растений переносить длительные засушливые периоды. Различают засуху почвенную и атмосферную.Гутация-выделение капельно-жидкой влаги листьями в условиях повышенной влажности.Адаптация растений.Особая роль воды для наземных организмов (растений) заключается в необходимости постоянного пополнения ее, из-за потерь при испарении. Поэтому вся эволюция наземных организмов шла в направлении приспособления к активному добыванию и экономному использованию влаги. Наконец, для многих видов растений, животных, грибов и микроорганизмов вода является средой их обитания.Увлажненность местообитания и, как следствие, водообеспечение наземных организмов зависят, прежде всего, от количества атмосферных осадков, их распределения по временам года, наличия водоемов, уровня грунтовых вод, запасов почвенной влаги и т.д. Влажность оказывает влияние на распространение растений и животных.Высшие наземные растения, ведущие прикрепленный образ жизни, в большей степени, чем животные, зависят от обеспеченности субстрата и воздуха влагой. По приуроченности к местообитаниям с разными условиями увлажнения и по выработке соответствующих приспособлений среди наземных растений различают три основные экологические группы: гигрофиты, мезофиты и ксерофиты. Условия водоснабжения существенно влияют на их внешний облик и внутреннюю структуру.Гигрофиты — растения избыточно увлажненных местообитаний с высокой влажностью воздуха и почвы. Для них характерно отсутствие приспособлений, ограничивающих расход воды, и неспособность переносить даже незначительную ее потерю. Наиболее типичные гигрофиты — травянистые растения.Ксерофиты- растения сухих местообитаний, способные переносить продолжительную засуху, оставаясь физиологически активными. Это растения пустынь.Мезофиты -Они распространены в умеренно влажных зонах с умеренно теплым режимом и достаточно хорошей обеспеченностью минеральным питанием. К мезофитам относятся растения лугов, травянистого покрова лесов.

 

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 415; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ