23. Интенсивность фотосинтеза (иф). Иф с№ и с4-растений. Факторы, влияющие на фотосинтез.

Под интенсивностью фотосинтеза (ИФ) понимают количество СО₂, усваиваемое единицей листовок поверхности за единицу времени.

C4-фотосинтез, или цикл Хэтча — Слэка, — путь связывания углерода, характерный для высших растений, первым продуктом которого является четырёхуглеродная щавелевоуксусная кислота, а не трёхуглеродная 3-фосфоглицериновая кислота, как у большинства растений с обычным C3-фотосинтезом.

По своей сути C4-фотосинтез представляет собой модификацию обычного C3-фотосинтеза и появился в процессе эволюции значительно позже последнего. В цикле Хэтча — Слэка растения осуществляют первичную фиксацию углерода в клетках мезофилла через карбоксилирование фосфоенолпирувата (ФЕП) при участии фермента фосфоенолпируваткарбоксилазы (ФЕП-карбоксилаза). Образовавшийся в результате реакции оксалоацетат превращается в малат или аспартат и в таком виде транспортируется в клетки обкладки проводящего пучка, где в результате декарбоксилирования высвобождается CO₂, поступающий в восстановительный пентозофосфатный цикл. В цикле Кальвина у C4-растений, как и у C3-растений, CO₂ превращается в трёхатомный сахар, который идёт на синтез сахарозы. Транспорт CO₂ из клеток мезофилла в клетки обкладки в виде промежуточных продуктов фиксации позволяет значительно повысить его концентрацию в месте локализации рубиско и таким образом значительно увеличить её эффективность, избежав побочной реакции с кислородом и, как следствие, полностью избавиться от фотодыхания.

Факторы, влияющие на фотосинтез:

• углекислый газ. Интенсивность фотосинтеза зависит от количества углекислого газа в воздухе;

• количество СO₂, усвоенное в единицу времени на единицу массы хлорофилла, называется ассимиляционным числом;

• свет. Растения поглощают 85 - 90 % попадающей на них световой энергии, но на фотосинтез идет только 1 - 5% от поглощенной световой энергии;

• вода. Обеспеченность растений водой имеет важное значение. Недостаточное насыщение клеток водой вызывает закрытие устьиц, а следовательно, снижает снабжение растений углекислым газом. Обезвоживание клеток нарушает деятельность ферментов;

• температурный режим. Наилучший температурный режим для большинства растений, при котором фотосинтез идет наиболее интенсивно, 20 - 30 °С. При понижении или повышении температуры фотосинтез замедляется. Хлорофилл в клетках растений образуется при температуре от 2 до 40 °С.

24. Дыхание, определение. Дыхательные субстраты. Уравнение дыхания на примере глюкозы.

Дыхание растений обеспечивает активное развитие организма. Сам процесс представлен в виде сложной системы, включающей множество сопряженных окислительно-восстановительных реакций. В ходе них изменяется химическая природа органических соединений и используется присутствующая в них энергия.

В первую очередь растения используют в качестве дыхательного материала углеводы. При этом дыхательный коэффициент (молярное отношение СО₂, выделившегося в процессе дыхания, к поглощённому за этот же промежуток времени О₂) равен единице.

При недостатке углеводов могут быть использованы и другие субстраты. Особенно ярко это проявляется на проростках, развивающихся из семян, в которых в качестве запасного питательного вещества содержаться белки или жиры. Так как эти соединения по сравнению с сахарами являются более восстановленными, для их окисления требуется больше кислорода и дыхательный коэффициент становится меньше единицы. При этом жиры предварительно расщепляются до глицерина и жирных кислот, которые могут быть превращены в углеводы через глиоксилатный цикл. Использованию же белков в качестве субстрата дыхания предшествует их расщепление до аминокислот.

Клеточное дыхание растений - окислительный процесс, происходящий с участием кислорода. В ходе него происходит распад соединений, который сопровождается образованием химически активных продуктов и высвобождением энергии. Суммарное уравнение всего процесса выглядит так:

С₆Н₁₂О₆ + 60₂ > 6С0₂ + 6Н₂0 + 2875 кДж/моль.