На головну

Тема 9 Еколого-фізіологічні основи дихання рослин

  1. I. Основи молекулярно-кінетичної теорії
  2. II. метод дихання
  3. II. Основи наукових досліджень
  4. III. Методологічні основи історії
  5. III. Основи наукових знань
  6. IV. Методичні засади викладання предмета
  7. IX. Основи системного автоматизованого синтезу

мета:На основі знань про електронний механізм окисно - відновних реакцій (курс хімії), про процеси переносу електронів (курс фізики), про джерела енергії для життєдіяльності клітини сформувати поняття про механізм окисного фосфорилювання, про будову і функції мітохондрій

план:

1Завісімость дихання рослин від умов середовища і окремих факторів

2 Фізіологічно активні речовини та інгібітори

1 Температура Інтенсивність дихання збільшується з підвищенням температури, якщо вона не досягає межі, при якому припиняється життєдіяльність організму. Однак збільшення дихальної активності під впливом підвищення температури неоднаково не тільки у різних видів рослин, але і у окремих органів і тканин того ж рослини

Таблиця - Вплив температури на дихання ярої пшениці в різні

фази розвитку

 фаза розвитку  Температура, ° С
 виділено СО2 на 1 кг листя на годину
 Поява другого листа Вихід в трубку Молочна стиглість  803 694 439  1212 944 825  2115 1731782  2930 2633 2538
             

Вологість Інтенсивність дихання значною мірою залежить від змісту в тканинах води. Це можна показати на прикладі зміни дихального газообміну зерна пшениці при різному вмісті в ньому води під час набухання. Таким чином, з таблиці видно, що з підвищенням вмісту води_в_зерне_інтенсівность диханія_возрастает. При дозріванні зерна, коли в ньому відбувається поступове зменшення води, інтенсивність дихання, навпаки, знижується.

Отже, інтенсивність дихання як при вологості зерна вище 18%, так і при набуханні і дозріванні його різко підвищується. Це явище пов'язане з підвищенням газообміну тканин зародка і. інших частин зерна.

Умови водопостачання рослин також впливають на інтенсивність дихання. Так, 32-34-денні рослини цукрових буряків, що виростали в грунті при 100, 60 і 39% її вологості, найбільш інтенсивно дихали при недостатньому водопостачанні в порівнянні з оптимальним і надмірним. Кількість виділеного вуглекислого газу в перерахунку на глюкозу, витрачену при диханні, на 100 см2 листя на годину становила: при найбільшому зволоженні - 0,68 мг, при середньому - 0,72 і при недостаточном- 1,30 мг (по А. Л. Курсанова).

Вегетуючі рослини при недостатньому зволоженні грунту набувають ряд посухостійких ознак: збільшується кількість продихів на обох сторонах листя, підвищується осмотичний тиск у клітинах епідермісу, активується фотосинтетичний апарат, більше накопичується ассимилянтов на одиницю листкової площі. Однак перевага залишається за рослинами, добре забезпечуються водою.

І. М. Толмачов (1925) встановив, що коли рослини цукрових буряків в деякій мірі обезвоживаются, що спостерігається з підвищенням температури повітря (понад 30 ° С) в полуденний час, то вони переходять на анаеробне дихання з інтенсивним виділенням СО3. Це свідчить про депресію фотосинтезу і активації процесу дихання.

В результаті нестачі води в рослині дихальні ферменти

викликати перехід рослин на обмін речовини но-асиміляційні комплексом, що призводить до зниження урожай -%.

мінеральне харчування значно впливає на процес дихання рослинних клітин. Так, доведено, що дефіцит калію призводить до підвищення інтенсивності дихання, а при внесенні його в живильне середовище дихальний газообмін знижується, при цьому вуглекислого газу виділяється значно менше, ніж поглинається кисню.

Інтенсивність дихання в залежності від мінерального живлення обумовлюється також і біосинтезу різних дегідрогеназ. Останні є складними білками, для формування яких необхідні макро- (азот, фосфор, сірка) і мікроелементи (мідь, марганець, молібден), що поглинаються кореневою системою з ґрунту.

Таким чином, умови мінерального живлення створюють визначений-ную_основу і субстрат для важливої ??фізіологічної функції дихання.

Світло. Вплив світла на інтенсивність дихання вивчено ще недостатньо. Условія_осветленія впливають як на інтенсивність дихання, так і на окислювально-відновний режим тканин. У листі на світлі утворюються активні відновники (аскорбінова кислота та ін.), Відновна активність тканин зростає протягом Дня і знижується вночі, а кислотність в листі зменшується днем ??і збільшується вночі; особливо зростає в листі в темні години доби зміст лимонної кислоти. досліди з 14СО2 показали, що листя пшениці поглинають СО2 як на світлі, так і в темряві, а листя ropоxa тільки на світлі.

Вплив світла на дихання пов'язане також з фотоперіодичною реакцій-рослин. Так, у рослин короткого дня поглинання СО2 поступово зростає в темряві і посилюється виділення його на світлі.

Таким чином, дія світла на дихання дуже складно і пов'язано з багатьма функціями і особливостями рослин, зовнішніми умовами, характером та спрямованістю обміну речовин.

Фотодихання. Залежне від дії світла поглинання кисню, який поєднується з виділенням СО2, Називають Фотодихання. Дослідження із застосуванням ізотопів кисню показали, що більшість рослин дійсно дихає на світлі і дихання може протікати паралельно з процесом фотосинтезу. Фотодихання з високою по СО2 компенсаційної точкою встановлено у великої групи вищих рослин (шпинат, соняшник, тютюн, пшениця, бобові). У рослин з низькою по СО2 компенсаційної точкою явище фотодихання майже не виявляється (цукровий буряк, кукурудза та інші рослини тропічного походження).

Фотодихання здійснюється в кілька етапів. Подальше декарбоксилирование і перетворення гліцину в серії з виділенням СО2 відбувається в мітохондріях. Частина утворилася в пероксисомах гліоксілевой кислоти може мігрувати в хлоропласти і відновлюватися до гліколевої кислоти. Встановлено, що в природних умовах на фотодихання може витрачатися значна частина відновної сили. Вважається, що продуктивність деяких сільськогосподарських рослин може бути значно підвищена, якщо буде знайдено спосіб придушувати процес фотодихання, що досягає у деяких рослин значних розмірів. На фотодихання може витрачатися більше 50% накопиченої в процесі фотосинтезу відновлювальної сили (А. Ленинджер).

Іонізуюче випромінювання. В даний час приділяється велика увага дії іонізуючого випромінювання на ріст і обмін речовин в тканинах рослин. До різних рослин (картопля, цукровий буряк, гречка, коноплі, кукурудза та ін.) Застосовувалися різні дози опромінення - від 100 до 25 тис. І вище рентген. З'ясувалося, що насіння різних рослин і сортів неоднаково реагують на дію ?-променів. Встановлено, що позитивна дія опромінення залежить від багатьох умов і перш за все від його дози.

Газовий склад середовища. На інтенсивність дихання рослин істотно впливає і газовий склад середовища. Встановлено, що з підвищенням концентрації кисню в атмосфері інтенсивність дихання. Багатьох рослинних тканин підвищується, а при підвищенні концентрації СО2 - Зменшується. Градієнт вмісту кисню і СО2 впливає на градієнт інтенсивності аеробного дихання м'ясистих органів: коренеплодів, бульб картоплі, плодів та ін.

Дослідження показали, що з підвищенням вмісту в атмосфері СО2 значно посилюється накопичення органічних кислот в тканинах рослин

Встановлено також, що СО2, Фіксований в темряві, використовується рослинами на утворення органічних кислот. Зі зміною газового складу повітря змінюється і інтенсивність кисневого дихання, співвідношення активності окремих ферментних систем і шлях перетворення глюкози. При нестачі кисню переважають анаеробні процеси і гликолитический шлях перетворення глюкози, а в умовах високого вмісту кисню в повітрі може бути досить сильно виражений пентозофосфатний цикл перетворення глюкози, т. Е. Пряме окислення глюкози без попереднього гліколізу. Так, в добре аерованих тканинах листя значне місце в катаболизме займає пентозофосфатний розпад глюкози. Було також встановлено, що при недостатньому доступі кисню часто підвищується активність цитохромоксидази, для якої характерно енергійне взаємодія з молекулярним киснем, а в умовах гарної аерації посилюється діяльність флавинових оксидаз, які менш активні в реакціях з киснем (Б. А. Рубін, Е. В . Арциховський). Нарешті, було встановлено, що як недостатній вміст кисню, так і підвищений вміст СО2 зменшують дихальну активність тканин рослин.

2 Фізіологічно активні речовини та інгібітори. Багато досліджень присвячені вивченню дії фізіологічно активних речовин на рослинний організм в цілому і, зокрема, на функцію дихання і зростання. Так, вивчення впливу гетероауксину ?-индолилуксусной кислоти) на дихання пшениці за допомогою міченої по 14 З глюкози показало підвищення загального рівня активності дихання і посилення пентозофосфатного перетворення глюкози в порівнянні з гліколітичні шляхом перетворення глюкози.

Вважають, що гліколітична спрямованість дихання сприяє синтезу ДНК, а отже; і поділу клітин, тоді як пентозофосфатний шлях перетворення глюкози, який призводить до утворення значних кількостей рибози, активує синтез РНК Доведено, що маса сирого речовини клітин збільшується пропорційно зростанню вмісту РНК. Вважають, що ауксини активують ріст рослин через безпосередній вплив їх на синтез РНК.

Вивчення дії ряду інгібіторів і отрут показало, що динитрофенол (ДНФ) повністю пригнічує транспортування ауксинів в концентраціях, що стимулюють подих у рослин соняшнику. Значно гнобили транспортування ауксинів такі хімічні агенти, як іодацетат, фенілмеркурійхлорід, трийодбензойної кислота і ін. Полярне рух ауксинов відзначено зниження тими ж речовинами, що і дихання.

Отже, створюючи певні зовнішні умови або впливаючи відрядна факторами, можна направити процес дихання на максимальну продуктивність рослин.

література:2, т.2, с.43-59

Контрольні питання:

1Какови риси подібності та відмінності між реакціями горіння і біологічним окисленням - відновленням?

2 Чому клітина не може використовувати для процесів життєдіяльності теплоту?

3 Як відбувається неповне (бескислородное) окислення глюкози?

4 У чому полягає генетичний зв'язок між процесами повного і неповного окислення?

5 Як використовує клітина енергію окислювальних процесів?



Вплив температури на інтенсивність фотосинтезу | Тема 10 Еколого-фізіологічні основи мінерального живлення

тези лекцій | Предмет, завдання і методи біології | Рівні організації живої природи | Систематика живих організмів | Тема 2 Хімічний склад живих організмів | Тема 3 Обмін речовин і перетворення енергії | Фотосинтез. хемосинтез | Типи клітинної організації | Будова еукаріотичних клітин | функціональні особливості |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати