Анаеробно дишане на житни семена. Респираторни субстрати на клетките
При растенията има два пътя за окисление на дихателния субстрат: гликолиза и пентозофосфатен път.
Гликолизата е анаеробен процес, протичащ в цитоплазмата. От биологична гледна точка гликолизата е много примитивен процес, възникнал преди появата на кислород в земната атмосфера и образуването на клетъчни органели.
В сложната верига на гликолитично разграждане на въглехидратите могат да се разграничат две връзки (9 реакции):
В първата връзка се изразходва ATP енергия; във втория шествъглеродни съединения (фруктоза-1.6 дифосфат) се разрушават с образуването на триози; в третото се съхранява (освобождава) енергия. Не свободната гликолитична молекула претърпява хидролиза, а тази, активирана от АТФ. Това активиране се нарича фосфорилиране.
В резултат на фосфорилирането се образува глюкозо-6-фосфат. По-нататъшното активиране на хексозата се постига чрез превръщане на глюкозо-6 фосфат във фруктозо-6 фосфат. На следващия етап към фруктозо-6 фосфата се добавя друг остатък от фосфорна киселина. Донорът на фосфорната киселина и енергията, необходима за образуването на естера, е молекулата на АТФ. Реакциите на трансфер се катализират от ензима фосфохексокеназа. Резултатът от тази реакция е образуването на фруктозо-1,6-бисфосфат.
Във втората връзка: получената молекула на фруктоза-1,6-дифосфат се разгражда на 3-фосфоглицералдехид и *. Реакцията на разкъсване се катализира от ензима алдолаза.
Само фосфоглицералдехидът участва допълнително в процесите на гликолитичен разпад. Фосфодиоксиацетонът се превръща напълно във фосфоглицералдехид. Фосфоглицералдехидът се окислява до 1,3-дифосфоглицеринова киселина.
В третата връзка: получената 1.3-дифосфоглицеринова киселина влиза в ензимна реакция с ADP. В резултат на това една от неговите фосфорни групи се прехвърля към ADP, за да образува ATP и 3-фосфоглицеринова киселина.
Образуването на АТФ в цитоплазмата по време на ензимни реакции се нарича субстратно фосфорилиране. 3FGK се превръща от ензима * в 2FGK. 2PHA се превръща в 2-фосфоенолпирогроздена киселина от ензима енолаза.
Когато фосфорният остатък се отстрани от PPVK, се образува енолPVK, който поради своята нестабилност спонтанно се трансформира в кетокиселината PVC.
Образуването на PVC претърпява допълнително разграждане, както анаеробно, така и аеробно, в цикъла на ди- и трикарбоксилната киселина. Анаеробно смилане, т.е. без участието на O 2 PVC може да възникне по типа на алкохолна ферментация или по типа на млечнокисела ферментация. По време на алкохолната ферментация се образуват етилов алкохол и CO 2 . За месестите, сочни плодове алкохолната ферментация е нормален физиологичен процес. За цялото растение или за системата на коня продължителното излагане на условия на недостатъчна аерация, алкохолна ферментация има вредно въздействие, което води до смърт.
Защо? Тъй като ферментацията е придружена от освобождаване на малко количество енергия, което не е достатъчно за поддържане на живота за дълго време, а натрупването на алкохол води до отравяне на тялото. Анаеробното дишане от типа на ферментацията възниква при условия на наводняване.
При аеробни условия PVK в митохондриите се окислява напълно до CO 2 и H 2 O. Това окисление, както е установено от английския биохимик Кребс, протича в последователни стъпки с образуването на ди- и трикарбоксилни киселини. Цикълът на Кребс може да бъде разделен на три части.
В първата част PVK се окислява до оцетна киселина с образуването на ацетил CoA и освобождаването на CO 2.
Втората част от цикъла започва с реакцията между PCA и Acetyl CoA, която води до синтеза на лимонена киселина. Лимонената киселина впоследствие се превръща чрез серия от междинни съединения (изолимонена киселина) в оксалова-янтарна киселина. Оксаловата янтарна киселина претърпява декарбоксилиране, което води до освобождаване на CO 2 и образуване на Х-кетоглутарова киселина. Х-кетоглутаровата киселина отново се декарбоксилира - отделя се CO 2 и се образува янтарна киселина. В тази част от цикъла оцетната киселина се окислява напълно (чрез отделяне на CO2) и това завършва окисляването на PVC.
Третата част от цикъла представлява взаимното преобразуване на двуосновни киселини с 4 въглеродни атома - янтарна → фумарова → ябълчена → и завършва с регенерация на PIKE.
АТФ не се синтезира директно в цикъла на Кребс, с изключение на субстратното фосфорилиране на Х-кетоглутарова киселина, но в цикъла се появяват пет молекули редуцирани нуклеотиди:
1. по време на окислително декарбоксилиране на PVC;
2. при дехидрогениране на изолимонена киселина;
3. по време на окислението на кетоглутаровата киселина;
4. при окисляването на янтарна киселина;
5. по време на окисляването на ябълчната киселина.
Всяка двойка водородни атоми (H +, e -) след елиминиране преминава от субстрата към кислорода през редица носители, локализирани във вътрешната мембрана на митохондриите. Преносът на електрони през ETC също е свързан със синтеза на АТФ. Процесът на образуване на АТФ, свързан с преноса на електрони през ETC на митохондриите, се нарича окислително фосфорилиране. В края на веригата електроните се улавят от кислорода и се комбинират с протони (въздушен йон), за да образуват водна молекула.
Какъв е добивът на енергия от окисляването на глюкозата? По време на процеса на дишане гликолизата (субстратно фосфорилиране: 8 ATP молекули) и цикълът на Кребс (окислителното фосфорилиране произвежда 30 ATP молекули) произвеждат 38 ATP молекули. Ефективността на използването на енергия чрез гликолиза и цикъла на Кребс е ефективност = 1596/2721*100% = 58,6%.
В растителните клетки, наред с гликолизата и цикъла на Кребс, съществува и друг път за окисление на въглехидратите - пентозофосфат. Окисляването на глюкозата в този цикъл е свързано с елиминирането на първия (алдехиден) въглероден атом под формата на CO 2. Изходният продукт в пентозофосфатния цикъл е глюкозо-6-фосфат, който допълнително се окислява до 6-фосфоглюконова киселина.
В пентозофосфатния цикъл АТФ се използва за образуване на първоначалния продукт: за фосфорилиране на глюкозо-6фосфат. Всички реакции на пентозофосфатния път протичат в разтворимата част на клетъчната цитоплазма, както и в протопластите и хлоропластите. АТФ не се произвежда в нито една реакция на този цикъл, но този цикъл е доставчик на водород за ETC дишането. NADH служи като донор на водород за ETC дишане. Енергийният изход на PPP е 36 ATP молекули. Основната цел на PFP е да участва не толкова в енергийния, а в пластичния метаболизъм. Пентозофосфатният път е от голямо значение като източник на образуване на въглехидрати с различен брой въглеродни атоми във веригата - от С3 до С7. PPP служи като основен екстрахлоропластен и екстрамитохондриален източник на NADPH, който е необходим за синтеза на мастни киселини.
Биологичната роля на пентозите, необходима за синтеза на нуклеотиди, т.е. за синтеза на рибоза и дезоксирибоза. Преминаване към пътя на пентозофосфата се получава, когато клетката се нуждае от големи количества захари с пет въглерода и когато NADPH се използва като източник на енергия за синтез, а не NADH.
Има две основни системи и два основни пътя за трансформация на дихателния субстрат или окисление на въглехидратите:
- гликолиза + цикъл на Кребс (гликолитичен);
- пентозофосфат (апотомен).
Относителната роля на тези дихателни пътища може да варира в зависимост от вида на растението, възрастта, етапа на развитие и в зависимост от факторите на околната среда. Процесът на дишане на растенията протича при всички външни условия, при които е възможен живот. Растителният организъм няма адаптации за регулиране на температурата, така че процесът на дишане протича при температури от -50 до +50 ° C. Растенията също нямат адаптации за поддържане на равномерно разпределение на кислорода във всички тъкани. Точно необходимостта от извършване на дихателния процес при различни условиядоведе до развитието в процеса на еволюцията на различни респираторни метаболитни пътища и до още по-голямо разнообразие от ензимни системи, които осъществяват отделните етапи на дишането. Важно е да се отбележи взаимовръзката на всички метаболитни процеси в организма. Промяната на дихателния път води до дълбоки промени в целия метаболизъм на растенията
Гликолитичен път на респираторния метаболизъм е най-често срещаният и от своя страна се състои от две фази. Първа фаза - анаеробна (гликолиза), втора фаза - аеробика.Тези фази са локализирани в различни клетъчни отделения. Анаеробната фаза на гликолизата е в цитоплазмата, аеробната фаза е в митохондриите.
Анаеробна фаза на дишане (гликолиза)извършва се във всички живи клетки на организмите. По време на процеса на гликолиза една хексозна молекула се превръща в две молекули пирогроздена киселина:
С6Н1206 -> 2С3Н402 + 2Н2.
Този окислителен процес може да се случи при анаеробни условия (при липса на кислород) и преминава през няколко етапа. На първо място, за да претърпи респираторен срив, трябва да се активира глюкозата. Активирането на глюкозата става чрез фосфорилиране на шестия въглероден атом чрез взаимодействие с АТФ:
глюкоза + АТФ -> глюкозо-6-фосфат + АДФ
На следващия етап, поради съществуващата високоенергийна връзка в 1,3-дифосфоглицериновата киселина, се образува АТФ. Процесът се катализира от ензима фосфоглицерат киназа:
Така на този етап енергията на окисление се натрупва под формата на енергия от фосфатната връзка на АТФ. След това 3-PGA се превръща в 2-PGA, с други думи, фосфатната група се прехвърля от позиция 3 в позиция 2. Реакция 1 се катализира от ензима фосфоглицеромутаза и протича в присъствието на магнезий:
След това настъпва дехидратация на FHA. Реакцията протича с участието на ензима енолаза в присъствието на Mg2+ или Mn2+ йони. Дехидратацията е придружена от преразпределение на енергията в молекулата, което води до образуването на високоенергийна връзка. Фосфоенолпирогроздена киселина (PEP) се образува:
След това ензимът пируват киназа прехвърля богатата на енергия фосфатна група към ADP, за да образува ATP и пирогроздена киселина. За протичане на реакцията е необходимо присъствието на Mg2+ или Mn2+ йони:
Тъй като разграждането на една молекула глюкоза произвежда две PHA молекули, всички реакции се повтарят два пъти. Така общото уравнение на гликолизата. В резултат на процеса на гликолиза се образуват четири молекули АТФ, но две от тях покриват цената на първоначалното активиране на субстрата. Следователно се натрупват две ATP молекули. Образуването на АТФ в процеса е както следва:
Реакцията на гликолиза се нарича субстратно фосфорилиране, тъй като върху молекулата на окисления субстрат възникват високоенергийни връзки. Ако приемем, че по време на разграждането на АТФ, 30,6 kJ се освобождават от ADP и Fn, тогава по време на периода на гликолиза само 61,2 kJ се натрупват във високоенергийни фосфатни връзки. Директните определяния показват, че разграждането на глюкозна молекула до пирогроздена киселина е придружено от освобождаване на 586,6 kJ. Следователно енергийната ефективност на гликолизата е ниска. Освен това се образуват 2 молекули NADH, които влизат в дихателната верига, което води до допълнително образуване на АТФ. Получените две молекули пирогроздена киселина участват в аеробната фаза на дишането.
Пентозофосфатен път е директно окисление на глюкозата и се среща в цитоплазмата на клетките. Най-високата активност на ензимите на пентозофосфатния път е открита в клетките на черния дроб, мастната тъкан, надбъбречната кора, млечната жлеза по време на кърмене и зрелите червени кръвни клетки. Ниско ниво на този процес е открито в скелетните и сърдечните мускули, мозъка, щитовидната жлеза и белите дробове.
Пътят на пентозофосфата се нарича още апотомичен път, тъй като неговите реакции скъсяват въглеродната верига на хексозата с един атом, който е включен в молекулата на CO2.
Пътят на пентозофосфата изпълнява две важни метаболитни функции в тялото:
- той е основният източник на NADPH за синтеза на мастни киселини, холестерол, стероидни хормони, микрозомално окисление; в еритроцитите NADPH се използва за възстановяване на глутатиона, вещество, което предотвратява пероксидната хемолиза;
- той е основният източник на пентози за синтеза на нуклеотиди, нуклеинови киселини, коензими (ATP, NAD, NADP, CoA-SN и др.).
Пътят на пентозофосфата може да бъде разделен на две фази: окислителни и неокислителни.
Първоначален субстрат окислителна фазае глюкозо-6-фосфат, който директно се дехидрогенира с участието на NADP-зависима дехидрогеназа (реакция 1).Реакционният продукт се хидролизира (реакция 2), а полученият 6-фосфоглюконат се дехидрогенира и декарбоксилира (реакция 3). Така въглеродната верига на монозахарида се скъсява с един въглероден атом („апотомия“) и се образува рибулоза-5-фосфат.
Реакции на окислителната фаза на пентозофосфатния път.
Неокисляваща фазаПътят на пентозофосфата започва с реакции на изомеризация. По време на тези реакции една част от рибулозния 5-фосфат се изомеризира до рибозен 5-фосфат, а другата до ксилулозен 5-фосфат
Реакции на изомеризация на рибулоза-5-фосфат.
Следващата реакция протича с участието на ензима транскетолаза, чийто коензим е тиамин дифосфат (производно на витамин В1). В тази реакция двувъглеродната част се прехвърля от ксилулоза 5-фосфат към рибоза 5-фосфат:
Получените продукти взаимодействат един с друг в реакция, която се катализира от трансалдолаза и включва прехвърляне на дихидроксиацетонов остатък към глицералдехид-3-фосфат.
Продуктът от тази реакция, еритроза 4-фосфат, участва във втората транскетолазна реакция заедно със следната молекула ксилулоза 5-фосфат:
Така три молекули пентозофосфати в резултат на реакции на неокислителния етап се превръщат в две молекули фруктозо-6-фосфат и една молекула глицералдехид-3-фосфат. Фруктозо 6-фосфатът може да се изомеризира до глюкозо 6-фосфат, а глицералдехид 3-фосфатът може да претърпи окисление при гликолиза или да се изомеризира до дихидроксиацетон фосфат. Последният, заедно с друга молекула глицералдехид-3-фосфат, може да образува фруктозо-1,6-дифосфат, който също е способен да се превръща в глюкозо-6-фосфат.
Чрез пентозофосфатния път това може да се случи пълно окисление на глюкозо-6-фосфат до шест молекули CO2. Всички тези молекули се образуват от C-1 атомите на шест молекули глюкозо-6-фосфат и от получените шест молекули рибулоза-5-фосфат, пет молекули глюкозо-6-фосфат отново се регенерират:
Ако опростим представената диаграма, получаваме:
По този начин пълното окисление на 1 молекула глюкоза в пентозофосфатния път е придружено от редукция на 12 молекули NADP.
2. От учените, предложени по-долу, позицията (теорията) за генетичните
3. Най-традиционните субстрати за дишане при растенията са...
въглехидрати; |
|||
нуклеинова киселина. |
|||
4. Реакциите на гликолиза възникват в... |
|||
цитоплазма; |
хлоропласти; |
||
митохондриите; |
рибозоми. |
||
5. Синтезът на АТФ молекули протича... |
|||
върху плазмалемата; |
в рибозомите; |
||
върху тонопласта; |
в митохондриите. |
||
6. Гликолизата се нарича... |
|||
съвкупността от всички процеси |
кислородно разцепване на глюкозата |
||
енергиен метаболизъм; |
|||
безкислородно разцепване |
разграждането на полизахаридите в |
||
монозахариди. |
|||
7. По време на гликолиза една глюкозна молекула се разгражда на... |
|||
две молекули пирогроздена киселина |
въглероден диоксид и вода; |
||
молекули на етилов алкохол; |
молекули маслена киселина. |
8. В процеса на разделяне на една молекула глюкоза на въглероден диоксид
9. Разделяне на кислород в сравнение с безкислородно в енергийно отношение...
също толкова ефективен; |
приблизително 5 пъти по-ефективен; |
||
приблизително 2 пъти по-ефективен; |
почти 20 пъти по-ефективен. |
||
10. Когато въглехидратите се разграждат, се синтезира най-голямо количество АТФ...
11. Когато една молекула глюкоза се разгради до пирогроздена киселина, тя допълнително се образува в клетката...
12. Фосфорилирането е процесът на пренос на електрони по дихателната верига, който протича с образуването...
фосфати; |
13. Най-голямо количество енергия се отделя при окисление...
въглехидрати; |
витамини |
||
14. Процесът на биологично окисление протича в... |
|||
лизозоми; |
пероксизоми; |
||
митохондриите; |
Комплекс Голджи. |
||
15. По време на гликолизата,... |
|||
ацетил коензим А; |
|||
въглероден диоксид и вода; |
|||
Минерално хранене |
|||
Ван Хелмонт; |
|||
J.B. Boussingault; |
А.Т. Болотов. |
||
2. Теорията на минералното хранене е формулирана... |
|||
Н. Сосюр; |
И. Ноп; |
||
Ю. Либих; |
Ю. Саксофон. |
||
3. Амонификаторите са... |
|||
ензими, които аминират органи |
микроорганизми, които фиксират |
||
никелови киселини; |
азот в амониева форма; |
||
2) микроорганизми, които се разлагат 4) растения, които предпочитат пиорганични вещества в почвата с топящ се амониев азот. освобождаване на амоняк;
4. Определя се условната граница между макроелементите и микроелементите
5. Редукцията на нитритите до амоний в клетката се осъществява от ензима...
нитрогеназа; |
нитрит редуктаза; |
||||||
нитрозаминотрансфераза; |
нитрат редуктаза. |
||||||
6. Законът за минимума на Й. Либих се определя от факта, че... |
|||||||
растенията се нуждаят от мини- |
3) в резултат на стопанска дейност |
||||||
малък набор от хранителни елементи |
|||||||
минералното хранене се стреми към |
|||||||
минимум; |
|||||||
реколтата зависи преди всичко |
депозит |
минимално количество |
|||||
сито от батерия, съдържаща |
максимум |
||||||
наличието на които е минимално в почвата; |
растеж на културите. |
||||||
7. Комплексът за усвояване на почвата е... |
|||||||
общност от микроорганизми, |
подземна част на растенията, ак- |
||||||
свързани с корените на расите |
ефективно абсорбира вода и ел. |
||||||
хранителни полицаи; |
|||||||
почвени частици, механични и |
полимерни добавки за торове |
||||||
физико-химично задържане |
намаляване |
мобилност |
|||||
елементни йони |
минерал |
мембранни елементи. |
|||||
8. Денитрификаторите са... |
|||||||
микроорганизми, |
възстановен |
растения, които предпочитат |
|||||
редуциране на нитратите до молекулярни |
нитратен азот; |
||||||
th азот; |
|||||||
ензими, които намаляват |
транспортни ензими, едно- |
||||||
нитрати в растенията; |
временно |
възстановителен |
|||||
нитрати и преносители на азот |
|||||||
10. При симбиотичната азотна фиксация източникът на енергия за разграждането на азотните молекули е...
11. Редукцията на нитратите до амоний в растенията се извършва...
нитрогеназа; |
биензимен комплекс nit- |
|||
плъши редуктаза и нитрит редуктаза; |
||||
нитрит редуктаза; |
нитрат редуктаза. |
|||
12. Симптом на азотен глад на растенията е... |
||||
блед цвят на цялата повърхност |
липса на аксиларни пъпки; |
|||
стил на листа; |
||||
потъмняване /изгаряне/ на листните ръбове |
грозно развитие на генеративните |
|||
воят на записа; |
всички части на растенията. |
|||
13. Симптом на фосфорен глад на растенията е... |
||||
синкаво-зелен цвят навсякъде |
нарушаване на проводната структура |
|||
листно острие; |
свежи китки листа; |
|||
опростяване |
форми на листа |
разрушаване на митохондриите. |
||
/ювенилизация/; |
||||
14. Калият е... |
||||
абсолютно |
незаменим елемент |
може да бъде частично заменен с един |
||
отделение по хранене; |
новалентни катиони на първия |
|||
групи от елементи на таблицата Men- |
||||
може да бъде частично заменен с или- |
4) може да се замени само с натрий |
|||
органични катиони; |
Храня се от солени растения. |
|||
15. Признак за недостиг на калий е...
1) рязък спад |
размери |
увиснали листа; |
|
млади листа; |
|||
2) пожълтяване на листата |
изсушаване на точките на растеж. |
||
/ръждиви петна/; |
|||
16. Физиологичната роля на магнезия се дължи на следното... |
|||
1) е част от каротеноидите; |
активира редица ензими; |
||
2) поддържа структурата на рибо- |
инактивира някои инхибитори |
||
сом, предизвиквайки асоциация на техните под- |
инхибитори на ензимни реакции. |
||
17. Каталитичните центрове на много редокс ензими (цитохроми, каталаза, пероксидаза) включват...
18. Съставът на каталитичните центрове на полифенолоксидазата и аскорбатите
19. Кобалтът е част от витамин B12, който е необходим за процеса на молекулярна азотна фиксация. Най-чувствителен към недостиг на кобалт е...
Растеж и развитие
Концентрацията на IAA е по-висока |
4) само гиберелини. |
||
отколкото концентрацията на цитокинини; |
|||
2. Какви етапи включва онтогенезата на висшите растения? |
|||
ембрионален, |
непълнолетен |
3) ембрионален стадий, фази |
|
етапи и стадий на старостта; |
коя, етапи на зрялост и старост; |
||
ембрионален, |
непълнолетен |
4) фаза на покой, етап на зрялост и ста- |
|
етапи, етапи на зрялост и старост; |
На какъв етап на развитие заводът има максимален капацитет? |
|||
чувствителност към вегетативно размножаване? |
|||
на етапа на покой на семената; |
в репродуктивния етап на развитие |
||
в юношеския стадий на развитие; |
на етапа на старост и смърт. |
||
4. Как се демонстрира апикалното доминиране? |
|||
пълно потискане на апикалната |
промяна на ъгъла, под който |
||
ни меристема на развитие на страничните |
странични издънки се простират от главния |
||
меристема; |
|||
намаляване на скоростта на растеж |
потискане чрез странични мерки |
||
процеси в странични меристеми; |
системи за развитие на апикалната ме- |
||
5. Какъв хормон осигурява растежа и развитието на растението? |
|||
цитокинин; |
|||
гиберелин; |
абсцицинова киселина. |
||
6. Какъв хормон осигурява стареенето и узряването на плодовете? |
|||
абсцицинова киселина; |
|||
гиберелин; |
|||
7. Кой хормон е хормонът на стреса в растенията? |
|||
цитокинин; |
|||
гиберелин; |
абсцицинова киселина. |
8. Как се наричат необратимите растежни движения на растенията, причинени от едностранно действащ фактор?
гадости; |
тропизми; |
||
нутации; |
таксита. |
9. Кое събитие в зоната на растеж на корен или стъбло, според теорията на Kholodny-Went, е първично?
10. Как се наричат ритмите на растенията с период от около едно денонощие и имат ендогенен характер?
11. Какви са причините за рязкото отслабване на темповете на растеж на растенията при липса на вода?
12. Кои от следните признаци са характерни за етиолирани
13. Какъв тип тропизъм се отнася до движението на пшеничната слама, която се надига след полягане?
геотропизъм; |
хемотропизъм; |
||
фототропизъм; |
хидротропизъм. |
14. Кои фактори на околната среда са основните по време на прехода?
цъфтят в края на лятото; |
4) цъфтят в началото на есента. |
||
Устойчивост на растенията към неблагоприятни условия на околната среда |
|||
1. Какъв знак характеризира студоустойчивостта на растенията? |
|||
способност да толерира поло- |
3) способност да толерира ниско |
||
жилищни температури; |
отрицателни температури; |
||
способност да толерира ниско |
4) способност за носене |
||
положителни температури; |
комплекс от неблагоприятни |
||
2. Каква е причината за загиването на топлолюбивите растения при ниски положителни температури?
3. Какви са причините за смъртта на растенията при ниски отрицателни температури?
замразяване на клетъчен сок |
отрицателен |
температура |
||||
разширява се в обем; |
причиняват коагулация на протеини |
|||||
топлазма; |
||||||
кръвоносните съдове и клетките се разкъсват |
остри ръбове на ледени кристали |
|||||
растения; |
причина |
механични повреди |
||||
отлагане на цитоплазмата и нейната смърт. |
||||||
4. Каква е физиологичната причина за смъртта на растенията от намокряне? |
||||||
загуба на голям |
количества |
отравяне с етилов алкохол, |
||||
натрупване в |
анаеробни |
|||||
условия; |
||||||
изчерпване на резервите |
въглехидрати |
като резултат |
||||
поради интензивно дишане; |
подуване на почвата |
формиране |
||||
хвърляйки парчета лед в него. |
||||||
5. Каква соленост на почвата е особено опасна за растенията? |
||||||
сулфат; |
||||||
хлорид; |
смесен. |
|||||
6. Какви характеристики отличават халофитите от гликофитите? |
||||||
висока производителност; |
високоинтензивен транс- |
|||||
висока скорост на метаболизма; |
транспи- |
||
7. Какви са причините за вредното въздействие на солите върху растенията? |
|||
в растенията се натрупват токсични вещества |
натриевите йони не се конкурират с |
||
усукани метаболитни продукти; |
други йони; |
||
клетъчната структура е нарушена |
соли, влизащи в клетката |
||
нални органели и цитоплазма; |
намалява водния потенциал, който |
||
има пагубен ефект върху нейния живот- |
|||
дейност. |
|||
8. Кои културни растения са по-устойчиви на сол? |
|||
захарно цвекло; |
|||
9. Защо използването на торове допринася за по-успешно повторно засаждане
10. Какви признаци са характерни за растенията, отгледани от семена, третирани за един час с 3% разтвор на натриев хлорид?
9. КРАТКА ИНФОРМАЦИЯ ЗА ФОРМИРАНЕТО НА ФИЗИОЛОГИЯТА НА РАСТЕНИЯТА И ЗА УЧЕНИТЕ ФИЗИОЛОЗИ
Физиологията на растенията първоначално се развива като компонент на ботаниката. Експерименталната физиология на растенията започва с експериментите на холандския натуралист Ян Ван Хелмонт. През 1629 г. той провежда първия физиологичен експеримент, изучавайки храненето на растенията. Той поставил пръст с тегло 91 кг в глинен съд и засадил в нея върбова клонка, която тежала 2,25 кг и редовно я поливал с дъждовна вода. След 5 години отделно претеглих почвата и клона. Оказало се, че върбата тежи 77 кг, а теглото на почвата е намаляло само с 56,6 г. Въз основа на този експеримент Хелмонт заключава, че масата на растението се състои от вода. Така възниква водната теория за храненето.
Етапите на по-нататъшното развитие на физиологията на растенията са свързани с откриването на фотосинтезата. През 1771 г. Джоузеф Пристли открива, че ментовите растения, поставени в съд, коригират въздуха в него, развален от изгарянето на свещ.
През 1800 г. швейцарският ботаник Жан Сенебиер публикува трактат „Физиология на растенията“, в който за първи път определя предмета и задачите на физиологията на растенията като самостоятелна наука и дава името на тази наука.
Също така основните етапи в развитието на физиологията на растенията са свързани с изучаването на движенията на растежа - тропизмите (C. Darwin), развитието на теорията за минералното хранене (J. Liebig, J.B. Boussingault).
IN края на XIX - началото на XX век. Започва интензивно изследване на механизмите на дишането на растенията (V.I. Palladin, A.N. Bakh).
Основателите на домашната физиология на растенията са Андрей Сергеевич Фаминцин и Климент Аркадиевич Тимирязев. Изследване на А.С. Famintsyn са посветени на метаболизма и енергията в растенията. Автор е на първия руски учебник по физиология на растенията (1887). Основни изследвания на К.А. Тимирязев по физиология на растенията са посветени на процеса на фотосинтеза.
IN През 1934 г. в системата на Академията на науките на СССР е създаден Институтът по физиология на растенията, който през 1936 г. е кръстен на К.А. Тимирязев. Тази институция изигра важна роля в развитието на физиологията на домашните растения. С него са свързани имената на такива известни учени като Анатолий Александрович Ничипорович - основните трудове по физиологията на фотосинтезата, теорията за фотосинтетичната продуктивност на растенията
И приложението му в селското стопанство; Михаил Христофорович Чайлахян - автор на хормоналната теория за развитието на растенията (1937 г.); Раиса
Отговор
Други въпроси от категорията
19. Човек може да се зарази с дизентерийна амеба, ако 2) погали куче 3) бъде ухапан от комар 4) яде лошо сготвено5) ще пие вода от замърсено езерце
20. Морфологичният критерий на вида е
1) неговата област на разпространение
2) характеристики на жизнените процеси
3) характеристики на външната и вътрешната структура
4) определен набор от хромозоми и гени
21. Тъмните пеперуди се срещат в индустриалните зони на Англия по-често от светлите, защото
1) в индустриалните зони тъмните пеперуди снасят повече яйца от светлите
2) тъмните пеперуди са по-устойчиви на замърсяване
3) поради замърсяване някои пеперуди стават по-тъмни от други
4) в замърсените райони тъмните пеперуди са по-малко забележими за насекомоядните птици
22. Палеонтологичните доказателства за еволюцията са
2) отпечатък на археоптерикс
3) видово разнообразие на организми
4) приспособимостта на рибата към живот на различни дълбочини
5) наличието на черупки в мекотелите
1) снабден с реснички
2) състоящ се от хитин
3) който не се влияе от храносмилателния сок
4) защитени от влиянието на околната среда чрез тънък слой восък
24. Посочете абиотичен фактор, необходим за живота на растенията
2) наличието на въглероден диоксид в атмосферата
3) човешко приложение на минерални торове
4) наличие на консументи в екосистемата
5) конкуренция за светлина
25. Връзката между калинките и листните въшки – пример
3) взаимопомощ
4) симбиоза
5) хищничество
26. Различните човешки въздействия върху природата се считат за фактори
2) абиотичен
3) биотичен
4) ограничаване
5) антропогенни
27. В животинските клетки липидите се синтезират в
2) рибозоми
3) лизозоми
28. В клетката се случва разграждането на протеините в аминокиселини с участието на ензими в
2) митохондрии
3) лизозоми
4) Комплекс Голджи
5) нуклеоли
29. Митозата НЕ възниква в профаза
2) разтваряне на ядрената мембрана
3) образуване на шпиндела
4) удвояване на ДНК
5) разтваряне на нуклеоли
30. Причината за модификационната променливост на признаците е промяна
3) условия на околната среда
4) хромозоми
5) генотип
31. В растениевъдството чистите линии се получават чрез
2) кръстосано опрашване
3) самоопрашване
4) експериментална мутагенеза
5) междувидова хибридизация
32. Гъбите – сапротрофи – се използват за хранене
2) въздушен азот
3) въглероден диоксид и кислород
4) органични вещества от мъртви тела
5) органични вещества, които те сами създават по време на фотосинтеза
33. Ако добавите 2% разтвор на готварска сол към епруветка с кръв, тогава червените кръвни клетки
2) набъбват и се спукат
3) няма да променят формата си
4) свиват се и потъват на дъното
5) изплуват на повърхността
35. Движещият подбор насърчава запазването на индивиди с дадена черта
1) различна от предишната норма на реакция
2) със средна норма на реакция
3) който не се променя в продължение на няколко поколения
4) осигуряване на оцеляването на населението при стандартни условия
36. Правилни ли са следните преценки за разликата между естествена екосистема и агроекосистема?
А. В кръговрата на веществата в естествената екосистема, за разлика от агроекосистемата, наред със слънчевата енергия участва допълнителен източник на енергия под формата на торове.
Б. Агроекосистемите, за разлика от естествените екосистеми, се характеризират с цялостност, стабилност и саморегулация.
2) Само А е правилно
3) Само B е правилно
4) И двете преценки са правилни
5) И двете преценки са неправилни
Прочетете също
1. Кои вещества не са класифицирани като органични:а. катерици
b. минерални соли
° С. въглехидрати
д. мазнини
2. Кой дължи появата си на хармоничната система за класификация на флората и фауната:
а. Жан Батист Ламарк
b. Карл Линей
° С. Чарлз Дарвин
3. Как протича оплождането при сухоземните животни:
а. Външен
b. Вътрешен
° С. Двойна
4. На какви междинни продукти се разграждат протеините в храносмилателния тракт:
а. глицерол и мастни киселини
b. прости въглехидрати
° С. аминокиселини
5. Колко хромозоми се съдържат в човешките полови гамети:
а. 23
b. 46
° С. 92
6. Каква е функцията на хлоропластите
а. Синтез на протеини
b. Синтез на АТФ
° С. Синтез на глюкоза
7. Клетките, които имат ядро, принадлежат към:
а. Еукариотна клетка
b. Прокариотна клетка
8. Организми, които създават органична материя в екосистемата:
а. Потребители
b. производители
° С. Разлагачи
9. Коя клетъчна органела е отговорна за производството на енергия в клетката:
а. Ядро
b. Хлоропласт
° С. Митохондриите
10. Кои органели са характерни само за растителните клетки
а. Ендоплазмения ретикулум
b. Пластиди
° С. Рибозоми
11. Колко хромозоми се съдържат в човешките соматични клетки
а. 23
b. 46
° С. 92
12. Какъв вид торене се случва в покритосеменните:
а. Вътрешен
Тест по биология...
1) Посочете групата химични елементи, чието съдържание в клетката е 98%
а) H, O, S, P; б) Н, С, О, N; в) N, P, H, O; г) C,H,K,Fe
2) Какви връзки стабилизират вторичната структура на протеините?
а) ковалентни, б) йонни, в) водородни, г) такива връзки липсват
3) Назовете химично съединение, което присъства в ДНК, но не и в РНК
а) тимин, б) дизоксирибоза, в) рибоза, г) гуанин
4) Молекулите се състоят от мастни киселини и глицерол
а) въглехидрати, б) протеини, в) нуклеинови киселини, г) липиди
5) В кой отговор всички посочени въглехидрати са класифицирани като полизахариди?
а) глюкоза, галактоза, рибоза, в) лактоза, галактоза, фруктоза
6) Назовете протеина, който основно изпълнява двигателната функция
а) актин, б) кератин, в) липаза, г) фибрин
7) Назовете вещество, свързано с липидите
а) фибри, б) АТФ, в) холестерол, г) колаген
8) Следното твърдение не отговаря на клетъчната теория:
а) „клетката е елементарна единица на живота“
б) „клетките на многоклетъчните организми са обединени в тъкани въз основа на сходство в структурата и функцията“
в) "клетките се образуват от сливането на яйцеклетка и сперма"
г) "клетките на всички живи същества са сходни по структура и функция"
9) От какви вещества се състои биологичната мембрана:
а) от липиди и протеини, б) от протеини и въглехидрати, в) от въглехидрати и вода
10) Кой от компонентите на мембраната определя свойството селективна пропускливост:
а) липиди, б) протеини
11) Къде се формират рибозомните субединици:
а) в ядрото, б) в цитоплазмата, в) във вакуолите, г) в ER
12) Каква функция изпълняват рибозомите:
а) синтез на протеини, б) фотосинтеза, в) синтез на мазнини, г) транспортна функция
13) Каква структура имат митохондриите:
а) едномембранни, б) двумембранни, в) немембранни
14) Какви органели са общи за растителните и животинските клетки:
а) рибозоми, б) EPS, в) пластиди, г) митохондрии
15) Кои пластиди съдържат пигмента хлорофил:
а) хлоропласти, б) левкопласти, в) хромопласти
16) Кои органели на цитоплазмата имат немембранна структура:
а) EPS, б) митохондрии, в) пластиди, г) рибозоми, д) лизозоми
17) В коя част на ядрото се намират ДНК молекулите:
а) в ядрения сок, б) в ядрената обвивка, в) в хромозомите
18) Коя ядрена структура участва в сглобяването на рибозомните субединици:
а) ядрена обвивка, б) ядро, в) ядрен сок
19) Назовете формулата на прокариотната ДНК молекула, по която тя се различава от ядрената ДНК на еукариотите
а) пръстен, б) линейна структура, в) разклонена структура
20) Представители на коя систематична група организми проявяват признаци, характерни за живата природа, само когато са в друг жив организъм?
а) вируси, б) прокариоти, в) еукариоти
Задача 2. Дайте отговор на въпроса.
Кои организми имат генетичен апарат, образуван от кръгова ДНК?
„Сърцето“ на кой организъм се състои от фрагмент от нуклеинова киселина?
Друго име за доядрени организми? Какво вещество образува клетъчната стена на гъбичките?
Клетъчен органел, в който се синтезира АТФ?
Име на цитоплазмената поддържаща система?
Органоидът на клетката, който е неин храносмилателен център? Името на процеса, чрез който веществата се отстраняват от клетката? Име на зелените пластиди? По какво се различава съставът на ДНК нуклеотидите от РНК нуклеотидите?
Задача 3.
Посочете реда на нуклеотидите във веригата на ДНК, образувана чрез самокопиране на веригата, определете броя на водородните връзки:
Т-А-Г-Ц-Т-Т-А-Г-Г-Ц-Ц-А.....
Сосюр, работейки със зелени растения на тъмно, откри, че те отделят CO 2 дори в среда без кислород. L. Pasteur установи, че на тъмно, при липса на кислород, алкохолът се образува в растителните тъкани заедно с освобождаването на CO 2, т.е. възниква алкохолна ферментация. Той стигна до извода, че алкохолната ферментация е възможна както в растителните тъкани, така и в бактериите.
Немският физиолог E. F. Pfluger (1875) показва, че жабите в среда без кислород остават живи за известно време и в същото време отделят CO 2. Pflueger нарича това дишане интрамолекулярно, т.е. дишане, дължащо се на вътрешномолекулно окисляване на субстрата, и това е началният етап на нормалното аеробно дишане. Германският физиолог на растенията Б. Пфефер разшири тази гледна точка върху растителните организми. Pfeffer и Pflueger предложиха две уравнения, описващи механизма на дишането:
1) C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2
2) 2C 2 H 5 OH + 6O 2 → 4CO 2 + 6H 2 O
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O
На първия, анаеробен етап, настъпва алкохолна ферментация, образуват се две молекули етанол и две молекули CO 2. След това, в присъствието на кислород, алкохолът, взаимодействайки с него, се окислява до CO 2 и H 2 O.
Ферментация |
В експериментите на Костичев и колегите му (1912 - 1928) е показано, че ако растителните тъкани се държат за кратко време в безкислородна среда и след това се даде кислород, тогава се наблюдава рязко увеличаване на дишането, т.е. по време на анаеробния процес. фаза се натрупват междинни продукти, които при наличие на кислород бързо се изразходват. Инхибитори, които блокират ферментацията, като NaF, също блокират аеробното дишане. Костичев стигна до извода, че ацеталдехидът може да бъде междинен продукт. Благодарение на работата на немския биохимик К. Нойберг, Костичев и други стана ясно, че дишането и всички видове ферментация са взаимосвързани чрез пирогроздена киселина (PVA):
Глюкозата е стабилно съединение. За да претърпи дихателен разпад, той трябва да бъде активиран. Значението на анаеробния етап на дишане и ферментация е да се преодолее химическата инертност на хексозната молекула, т.е. в неговото лабилизиране и активиране. Активирането на глюкозата става на първия, подготвителен етап на гликолиза (виж гликолиза 4.1.2).
4. Основни пътища на дисимилация на въглехидратите.
Основните пътища на дисимилация на въглехидратите са 1) гликолитичният път, 2) пентозофосфатният път; 3) цикли на ди- и трикарбоксилни киселини.
Гликолитичният път, който се основава на двойно фосфорилиране на хексоза, и PPP с единично фосфорилиране на глюкоза не са единствените начини за окисляване на захарната молекула. Някои организми са способни да окисляват нефосфорилираната глюкоза. Това директно окисляване на захаринамира се в някои бактерии, гъби и животни, както и във фотосинтезиращи водорасли. Ензимното окисление на глюкозата в глюконова киселина се придружава от освобождаване на водороден пероксид, който след това се разлага от каталаза или пероксидаза. Получената глюконова киселина може да бъде включена в по-нататъшен метаболизъм след нейното фосфорилиране чрез образуването на две триози - пирогроздена киселина и 3-фосфоглицералдехид, които чрез PVA могат да бъдат окислени в цикъла на Кребс.
Дихателни цикли - гликолиза и цикъл на ди- и трикарбоксилни киселини, ППП и директно окисление на захарите - система от взаимосвързани процеси. По-долу е дадена диаграма на тези взаимоотношения:
Връзката между гликолизата и PPP е чрез глюконовата киселина и фосфотриозите. В клетката гликолизата и PPP не са пространствено разделени една от друга. Тези процеси протичат в разтворимата част на цитоплазмата, в пропластидите и хлоропластите. Те имат общи субстрати - глюкозо-6-фосфат, фруктозо-6-фосфат и 3-фосфоглицералдехид. Обикновено делът на пентозофосфатния цикъл в общия респираторен метаболизъм е 10-40% и варира в зависимост от вида на тъканта и нейното функционално състояние. При анаеробни условия гликолизата доминира над PPP. В хлоропластите обаче активността на окислителния апотомен път е много по-висока в сравнение с гликолизата. В цитоплазмата повечето от продуктите на PPP се метаболизират чрез гликолиза.
Активността на PPP се увеличава при неблагоприятни условия: суша, калиев глад, инфекция, засенчване, соленост и стареене.
4.1. Гликолиза: концепция, етапи, производство на енергия, значение
4.1.1. Гликолизата е процес на анаеробно разграждане на глюкозата, при което се освобождава енергия, чийто краен продукт е пирогроздена киселина. Гликолизата е общият начален етап на аеробното дишане и всички видове ферментация. Реакциите на гликолиза протичат в разтворимата част на цитоплазмата (цитозол) и в хлоропластите.
А. Гардън и Л. А. Иванов показват независимо през 1905 г., че в процеса на алкохолна ферментация се наблюдава свързване на неорганичен фосфат и превръщането му в органична форма. Гардън установи, че глюкозата претърпява анаеробно разграждане само след като се фосфорилира.
4.1.2. Етапи на гликолиза: ****
аз Подготвителен етап- фосфорилиране на хексоза и нейното разцепване на две фосфотриози.
II. Първо субстратно фосфорилиране, който започва с 3-фосфо-глицералдехид и завършва с 3-фосфоглицеринова киселина. В този процес се синтезира една молекула АТФ за всяка фосфотриоза.
III. Второ субстратно фосфорилиране, при което 3-фосфо-глицериновата киселина освобождава фосфат чрез вътрешномолекулно окисление, за да образува АТФ.
Активирането на глюкозата изисква разход на енергия, който се извършва в процеса на образуване на фосфорни естери на глюкозата в редица подготвителни реакции. Глюкозата (пиранозна форма) се фосфорилира от АТФ с участието на хексокиназа, превръщайки се в глюкозо-6-фосфат, който се изомеризира от глюкозо-фосфат изомераза във фруктозо-6-фосфат (фуранозна форма), която е по-лабилна форма на хексозата. молекула.
Фруктозо 6-фосфатът се фосфорилира вторично от фосфофруктокиназа, като се използва друга ATP молекула. Полученият фруктозо-1,6-бифосфат е лабилна фуранозна форма със симетрично разположени фосфатни групи. И двете групи носят отрицателен заряд, като се отблъскват електростатично. Тази структура лесно се разцепва от алдолаза на две фосфотриози - 3-фосфоглицералдехид (3-PGA) и фосфодиоксиацетон (PDA).
3-PHA и PDA лесно се превръщат един в друг с участието на триозофосфат изомераза. Поради разделянето на хексозната молекула на две триози, гликолизата понякога се нарича дихотомичен път на окисление на глюкозата.
Започва с 3-FGA Етап II на гликолиза - първо субстратно фосфорилиране. Ензимът фосфоглицералдехид дехидрогеназа (NAD-зависим SH ензим) образува ензимно-субстратен комплекс с 3-PHA, при който субстратът се окислява, електроните и протоните се прехвърлят към NAD + и образуването високоенергийни комуникации(т.е. връзка с много висока свободна енергия на хидролиза). След това настъпва фосфоролиза на тази връзка: ензимът SH се отцепва от субстрата и към остатъка от карбоксилната група на субстрата се добавя неорганичен фосфат. Високоенергийната фосфатна група се прехвърля към ADP чрез фосфоглицерат киназа и се образува АТФ. Тъй като в този случай се образува високоенергийна ковалентна фосфатна връзка директно върху окисления субстрат, този процес се нарича субстратно фосфорилиране.По този начин, c. В резултат на етап II на гликолиза се образуват АТФ и редуциран NADH:
Краен етапгликолиза - второ субстратно фосфорилиране. 3-фосфоглицериновата киселина се превръща в 2-фосфоглицеринова киселина от фосфоглицератна мутаза. След това ензимът енолаза катализира извличането на вода от 2-фосфоглицериновата киселина в молекулата, което води до образуването на фосфоенолпируват - съединение, съдържащо високоенергийна фосфатна връзка.Фосфоенолпируват фосфатът с участието на пируват киназа се прехвърля към ADP и се образува АТФ, а енолпируватът спонтанно се трансформира в по-стабилна форма - пируват− краен продукт на гликолизата.
4.1.3. Енергиен добив на гликолиза . Когато една молекула глюкоза се окислява, се образуват две молекули пирогроздена киселина. В този случай, поради първото и второто субстратно фосфорилиране, се образуват четири ATP молекули. Две молекули АТФ обаче се изразходват за фосфорилиране на хексоза в първия етап на гликолизата. По този начин, нетният добив от фосфорилиране на гликолитичен субстрат е две молекули АТФ.
В допълнение, на етап II на гликолизата, една молекула NADH се редуцира за всяка от двете молекули на фосфотриозата. Окисляването на една молекула NADH в електронната транспортна верига на митохондриите в присъствието на O 2 е свързано със синтеза на три ATP молекули и на две триози (т.е. на глюкозна молекула) - шест ATP молекули. По този начин, общо осем ATP молекули се образуват в процеса на гликолиза (при последващо окисление на NADH). Тъй като свободната енергия на хидролизата на една ATP молекула при вътреклетъчни условия е около 41,868 kJ/mol (10 kcal), осем ATP молекули дават 335 kJ/mol или 80 kcal. Това е общият енергиен добив на гликолиза при аеробни условия.
Обобщено уравнение на гликолизата:
C 6 H 12 O 6 + 2 ATP + 2 NAD + + 2P n + 4ADP 2 PVC + 4ATP + 2NADH
4.1.4. Значението на гликолизата :
1) комуникира между респираторните субстрати и цикъла на Кребс;
2) доставя две молекули АТФ и две молекули NADH за нуждите на клетката по време на окисляването на всяка молекула глюкоза (при аноксични условия гликолизата очевидно служи като основен източник на АТФ в клетката);
3) произвежда междинни продукти за синтетични процеси в клетката (например фосфоенолпируват, необходим за образуването на фенолни съединения и лигнин);
4) в хлоропластите осигурява директен път за синтез на АТФ, независимо от доставката на NADPH; В допълнение, чрез гликолиза в хлоропласта, съхраняваното нишесте се метаболизира в триози, които след това се изнасят от хлоропласта.