Учебно-методический комплекс дисциплины «Физиология растений» (стр. 3 )

  Если растение срезать возле корневой шейки, то на поверхности среза появляются капельки. Направленное движение водного раствора в живых клетках корня и выделение его в сосуды получило название плача реатений  Сила, которая поднимает воду вврех по сосудам – называется корневым давлением. Выделение воды листьями называется гуттацией. Так в пасмурный день осенью или весной, когда испарение незначительно, а подача воды достаточна, на кончиках листьев пшеницы ячменя, овца можно наблюдать капельки воды – гутацию. Существует концепция, что выделение воды клетками корня, основывается на образовании осмотически активх веществ в одной части клетки и осмотически неактивных – в другой, а также подтвержадаются тем, что протопласт в разных участках клетках бывает неодинаково проницаем. Следовательно плач растений яв-я проявлением активной подачи воды корнем. . Транспирация и зависимость ее о внешних и внутренних условий.

Испранееи воды  растением называют – транспирацией. Это физический процесс – переход воды в парообразное состояние и диффузию образовавшегося пара в окружающее пространство. Испарение воды растением можно значительно уменьшить, если выращивать его в атмосфере, насыщенной водяным паром, например в условиях оранжиреи и ли теплицы. Снижению транспирации способствует освежающие поливы дождеванием в утренне время, когда происходит насыщение воздуха вокруг растений водяным паром. Растения имеют ряд приспособлений и анатомичесих особенностей –кутикулу, восковой налёт, покровные волоски, которые уменьшают транспирацию. Значительно сокращает  транспирацию  опущенность нижней поверхности листьев. Однако прекащение транспирации отрицательно сказывается на фотосинтезе, поскольку при диффузии и исранеии воды в окружающую атмосферу через устьица происходит  поступление в растение углекислого газа, прекращение

поступления углекислого газа в растение приводит к прекращению фотосинтеза. Транспирация способствует передвижению минеральных веществ в растении, которые поглощаются из почвы корнями. Кроме того, она снижает температуру растения. Без транспирации растения перегривались бы и различные физиологические и биохимические процессы не могли бы нормально осуществляться. Для нормального функционирования растений, особенно в период их цветения и плодоношения, необхдима достаточная насыщенность клеток водой. Определенная степень ообеспеченнсти клеток водой обуслав-я транспирацией. Следовательно, транспирация яв-я необходимым физиологическим процессом. Характеризуют транспирацию такие показатели. Кол-во воды, испаряемой растением с единицы листовой поверхнсти в единицу времени, назыв. интенсивностью транспирации. Она выр-я в граммах на 1 м2  1дм2  1см2  за один час Испаряему листьями воду можно отнести к массе листьев. Это также будет интенсивностью траспирации. Обычно у растений она в среднем составляет 15-250 г на 1 м днем 1-20 г на 1 м ночью.

Устьичная транспирация. – Исследования анатомического строения листьев идр. Частей растения показали, что вода испаряется растением через устьица. Устьичная транспирация состоит из 2-х фаз: собственного испарения воды с поверхности влажных клеток мезофилла и диффузии через устьица водяного пара, образов-ся в межклетниках. Процесс ипарения воды осущ-я благодаря тому, что молекулы воды при наличии градиентов способны преодолевать силы внутреннего сцепления частиц жидкости и силы натяжения и отрываяь от неё переходить в виде пара в воздух.

Хар-ка различных групп растений по их водному режиму:

Растения засушливых областей наз. ксеровитами – от лат. Сл. херос - сухой Они спосбы приспосаб-я к  атмосферной и почвенной засухе. Они имеют незначительные размеры их испаряющей поврехности, и ебольшие размеры надземной ячасти по сравнению с надземной. Серофиты –это обычные травы или низкорослые кустарники.

Суккуленты – стойкие к перегреву и устойчивые к обезвоживанию во время засухи онине испытывают недостатка воды Корневая система их разветвлена во все стороны в верхних слоях почвы, благодаря чему в дождливые пеиоды растения быстро всасывают воду, это кактусы, алоэ, молодило и др.

Эвксерофиты – жаростойкие растения, которые хорошо переносят засуху. К ним относятся степные растения, как вероника сизая, астра мохнатая, полынь голубая, арбуз и др. У них незначительня транспирация, высокое осмотическое давление, цитоплазма отличается высокой эластичностью и вязккостью, корневая система разветвлена и основная масса его размещена в врехнем слое почвы. Эти ксерофиты способны сбрасывать листья и даже целые ветви.

Тема 4.Фотосинтез.

1.Хлоропласты. их строение, химический состав и функции.

2. Хлорофилл и его роль в процессе фотосинтеза.

3. Экология фотосинтеза

  Фотосинтез - процесс в ходе которого поглощенная пигментами солнечная энергия не растрачивается, а накапливается в продуктах реакции в форме потенциальной химической энергии. Процесс фотосинтеза можно выразить следующим схематически уравнением

СО2  + 2 Н2О  хлорофилл (СН О) + О + НО

За счёт поглощенной солнечной энергии зелёное растение осуществляет ассимиляцию молекул углекислого газа и воды. В результате такой ассимиляции образуется органическое вещество и одновременно выделяется свободный кислород. Это органическое вещество и заключенная в нем энергия используется гетеротрофными организмами во всем сложном многообразии процессов их жизнедеятельности. Способность выполнять функции фотосинтеза у растений обладают лишь зелёные органы и такни, в первую очередь листья. 

Значение фотосинтеза:

-пополнении убыли органических соединений, непрерывно происходящей на нашей планете вследствие жизнедеятельности гетеротрофных организмов, а также в результате различных форм производственной деятельности человека

-накопление в продуктах фотосинтеза соответствующих количеств химической энергии

-сохранении уровня содержания в атмосфере кислорода,  необоходимо для существования подавляющей части организмов, населяющих нашу планету

-устранении возможности накопления в атмосфере избытка углекислого газа

  Дж. Пристли при изучении фотосинтеза заметил, что зелёные растения в отличие  от животных способны исправлять испорченный последними воздух, делая его вновь пригодным для поддержания жизни.

Клеточные структуры, связанные с фотосинтезом – в ходе фотосинтеза образуется богатые энергией соединения. Такой процесс осуществим лишь при неприменном  условии, что будет предотвращена возможность термодинамически наиболее вероятно окисления восстановленных продуктов. В процессе фотосинтеза это достигается благодаря пртоплазменным структурам. Эти структуры служат, где задерживается и перерабатывается энергия солнечного луча и тем самым предотвращающей ее рассеяние в мировом пространстве. Этим и определяется интерес, который привлекает  к себе химические и структурные свойства хлоропластов - органоидов, связанных с процессом фотосинтеза.

Химический состав хлоропластов:  Основная масса хлоропластов состоит из белков, липидов, пигментов и минеральных солей. Содержание воды –75 %, из них 70-72 % - органические вещества, 20 % - минеральные соединения.  Вода выполняет функции. Структурообразующих коллоидов. Структурной основой хлоропластов являются белки –30-50 % от сухого веса хлоропласта. В состав хлоропластов входит РНК –0,5-3,5 % от сухого веса. Важнейшей составной частью хлоропластов является липиды –29-40 % от сухого веса. Они находятся как в связанном так и в свободном состоянии.

  Ферменты - в зелёных пластидах сосредоточен сложный набор ферментов, в которые входят как гидролитические, так и  ферменты оислительно-восстановительного комплекса. Обнаружены - инвертаза, пероксидаза, фосфорилаза, проеазыи др., функции которых связаны с окислением кислот цикла Кребса, карбоксилирующие ферменты.

Пигменты – процесс фотосинтеза связан с поглощением света пигментации. Лишенные окраски водоросли способны вести сапрофитный образ жизни, а слабо окрашенные высшие растения существуют как паразиты. Пигменты листьев зелёных растений можно разделить на 4 группы

а) хлорофиллы  б) каротиноиды в) фикобилины г) антоцианы.  В настоящее время 10 пигментов, входящих в группу хлорофиллов.

Хлорофиллы -  В центре молекулы хлорофилли находится магний. Важнейшей частью хлорофилла яв-я четыре пиррольных кольца, соединённых друг с другом метиновыми мостиками., соединенных друг с другом метиновыми мостиками. Входящий в молекулу хлорофилла фитол по химической природе близок к желтому пигменту – каротину. Хлорофиллы обладают высоковыраженной способностью к флуоресценции Интенсивность флуорисценции изменятся в ходе развития растительного организма, она зависит от физиологического состояния, концентрации пигментов, интенсивности фотосинтеза.. Хлорофилл поглощает свет избирательно. Главные максимумы поглощения находятся у хлорофилла в красный и синий частях спектра. По химической природе ххлорофиллы близки к пигменту крови – гемину, является железо –производным порфирина. Каротиноиды – являются распространённой группой растительных пигментов, Число их превышает 300

Структураа хлоропластов – процесс фотосинтеза связан с участием протоплазматических структур, обеспечивающих пространственную  локализацию отдельных этапов процесса, разобщение образующихся в ходе процесса восстановленных продуктов и свободного кислорода, а также устранение возможности их обратного реагирования. Содержимое хлоропластов состоит из имеющей белковую природу стромы (матрикса) и особых зернистых образований гран. В гранах сконцентрированы хлорофиллы и каротиноиды. В гаранах  пигментно-липидные слои чередуются с белковыми слоями. Граны состоят из плоских пузырьков, имеющих двойную мембрану и называются тилакоидами. В тилакоидах сосредоточен пигментный аппарат хлоропластов. В связи с этим с ними связана абсорбция кванта света и весь  комплекс светозависимых реакций фотосинтеза.

О квантовом выходе фотосинтеза  - в ходе элементарной химической реакции фотосинтеза имеет место выделение молекулы кислорода, образование восстановленного соединения типа СНОН и значительное накопление энергии (503,4 кДЖ, моль). Такое кол-во энергии может быть обеспечено поглощением 3-х квантов красного света, единица Эйнштейна каждого из которых составляет 775,8 кДж/моль. В соответствии с квантовой теорией света эффективность использования световой энергии в фотобиологических процессах принято измерять квантовым выходом. Этим термином обозначают отношение числа прореагировавших молекул к числу поглощенных квантов. Исходя их того, что для одной фотохимической реакции необходим один квант энергии света, величина квантового выхода в фотохимических реакциях обычного типа не может быть выше единицы. По своей квантовой природе фотосинтез относится к процессам обычного типа, в ходе которых квантовый выход может быть равен единице только при том условии, если каждая возбужденная светом молекула становится участником дальнейших превращений.