Фізіологія рослин

МИНИСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ.

РЕСПУБЛІКИ КАЗАХСТАН.

КАФЕДРА БИОЛОГИИ.

КОНТРОЛЬНА РАБОТА.

«Фізіологія растений».

Виконала ст-ка гр. ЗБХ-41.

КІТ Т.Р. номер зеків 9 322.

Перевірив доцент.

Пономарьова Т.М.

г. Павлодар, 2003 г.

План.

1. Теорія дихання Палладина.

2. Перекисная теорія Баха.

3. Місце фізіології рослин, у биологии.

4. Схема зв’язку фізіології рослин коїться з іншими біологічними науками.

5. Шляхи впливу недоліків води до зростання втеч. Теорія дихання У. І. Палладіна. З численних дослідів У. І. Паладії ще 1916 р. дав таку схему процесу дихання. По Палладину, окислювання цукру при подиху іде з допомогою безпосереднього окислення його киснем повітря, а ще через ланцюг складних превращений.

Під упливом окисно-відновних ферментів особливі речовини, які Паладії назвав дихальними пигментами, пов’язують водень води, а кисень води виробляє окислювання цукру. Цей перший етап дихання Паладії зобразив наступній схемой:

С6Н12О6 + 12R + 6И2О = 12RH2 + 6СО2.

Символом R Паладії позначив дихальний пігмент, що є акцептором водню. Приєднуючи водень, дихальний пігмент перетворюється на безкольорове з'єднання — дихальний хромоген. Потім, вже кисень повітря виробляє окислювання дихального хромогена в пигмент:

12RH2+602 = 12H20+12R.

Отже, з теорії Палладіна, кисень води виробляє окислювання цукру, а кисень повітря окисляє акцептор (дихальний хромоген).

Висунуте У. І. Палладиным становище, що кисень повітря не окисляє безпосередньо дихальний субстрат, а окисляє лише водень води, було експериментально підтверджено А. Л. Курсановым і Б. Б. Вартапетяном (1955). Застосовуючи тяжелокислородную воду (Н2О18) і мічений кисень (О218), вони змогли показати, що цілком зайнятий при подиху молекулярний кисень безпосередньо не приєднується до вуглецю субстрату дихання, а йде біосинтез води в тканинах рослини. Якщо рослині давалася вода, мічена по кисню (Н2О18), то выделившаяся вуглекислота містила О18, а разі використання О28 вуглекислота не містила міченого кислорода.

А. І. Опарін (1921) виявив роль хлорогеновой кислоти як дихального фермента.

Значення робіт У. І. Палладіна у тому, що він: 1) висунув положення про подиху як «про складному окислительно-восстановительном процесі; 2) зазначив роль води в подиху; 3) встановив, що вуглекислота, выделяющаяся при подиху, анаеробного происхождения.

Нині знаємо, що перенесення водню дихального матеріалу до окисляющему його кисню дуже складний. Встрече водню з киснем передують процеси переміщення водню, передача електронів і активація кислорода.

Теорія повільного окислення А. М. Баха. Теорія повільного окислення було сформульовано великим «російським ученим А. М. Бахом (1896).

Як відомо, кисень повітря перестав бути активним окислювачем, так як обидві валентності кисню взаємно насичують одне одного: О=О. А щоб кисень міг стати активним окислювачем, повинен бути спочатку активізований, т. е. повинна вийти молекула з такого роду зв’язками: — Про — Про — .

У основі теорії Баха лежить поняття про пероксидах — перекисеобразных з'єднаннях, які виникають приєднанням кисню до самоокисляющимся речовин А:

І тут кисень може частково чи цілком отщепляться в вигляді атомів з ненасиченими валентностями і тому легко окисляє сполуки, безпосередньо не окисляющиеся.

По Баху, окисні ферменти оксидазы складаються з самоокисляющихся речовин, які, приєднуючи кисень повітря, утворюють перекисеобразные сполуки. Самі собою де вони окисляют поліфеноли, але під впливом ферментів пероксидаз отщепляют від активний атомарний кислород.

Пероксидази, як відомо, можуть розкладати перекис водню Н2О2 на води і активний атомарний кислород:

2Н2О = 2НО + 2О «.

Виділений кисень вже окисляє відповідне речовина. Таким чином, пероксидази, використовуючи частково вже активоване (перекисный) кисень, здійснюють окислювання дихального материала.

Про те, що активація водню також має значення, кажуть досліди з такою акцептором водню, яким є барвник метиленовый синій. Відновлений метиленовый синій перетворюється на лейкосоединение, т. е. стає безбарвним. У безбарвному метиленовом синьому є на два атома водню більше, ніж в нормального сполуки. Можна на такий досвід. Взяти насіння гороху, щільно набити ними невелику скляну банку, налити туди водний розчин метиленового синього і далі закрити кришку. Розчин метиленового синього швидко обесцветится. Якщо потім вийняти насіння з банки, то, на повітрі вони починають синіти, оскільки відбувається окислювання метиленового синього киснем повітря. Інакше кажучи, в анаеробних умовах насіння відновили барвник метиленовый синій з допомогою водню води. Нині можна вважати доведеним наявність процесу активації водню і кисню при подиху! Місце фізіології рослин, у системі біологічних дисциплин.

Фізіологія рослин належить до біологічним, теоретичним наук, є галуззю експериментальної ботаніки, що у ХІХ ст. виділилася в самостійну науку. Свого часу з урахуванням фізіології рослин сформувалися вірусологія (1902 р.), агрохімія (1910 р.), хімія гербіцидів і стимуляторів зростання (1925 р.), мікробіологія (1930 р.), біохімія (1930 р.). Фізіологія рослин міцно пов’язана з біохімією, біофізикою, микробиологией, цитологією, генетикою, молекулярної біологією, хімією, фізикою, використовує сучасні методи хімії, фізики, математики, кібернетики. Успішне розвиток біохімії сприяє вивченню обміну речовин і рослин на субклітинному і молекулярному рівнях. Важко установити межі між окремими біологічними науками, науками про життя. Проте насамперед фізіологія рослин забезпечує необхідну інтеграцію всіх біологічних значень лише на рівні цілого рослин та ценоза, у її особлива роль системі біологічних наук.

Фізіологія рослин, як фундаментальна основа агрономічних наук. До. А. Тімірязєв не раз указував, що фізіологія рослин є теоретичної основою раціонального землеробства. Вивчаючи основні закономірності життєдіяльності рослин, розкриваючи залежність функцій рослин та умовами довкілля, фізіологія рослин є фундаментальної основою всіх агрономічних наук (землеробство, рослинництво, овочівництво та інших.), створює теоретичну основу агротехнічних систем, вкладених у підвищення урожайності та якості продукції сільськогосподарських культур. Фундаментальну основу сучасного наукового хліборобства й агротехніки сільськогосподарських культур становлять результати досліджень, і рекомендації у сфері: теорії фотосинтетичної продуктивності посівів, розробки методів підвищення використання рослинами сонячної енергії, дозволяють довести використання ФАР до 3—5% (замість 0,5—1,5%); розробки фізіологічних підвалин життя і способів застосування мінеральних добрив під сільськогосподарські культури, дозволяють ефективніше використовувати мінеральних добрив без шкідливих екологічних наслідків; розкриття механізмів і підвищити рівень біологічної фіксацій азоту атмосфери бобовими рослинами; з’ясування складових водного балансу рослин i розробки прийомів більш продуктивного використання опадів, зрошувальної води, впровадження крапельного і імпульсного зрошення, автоматизованих зрошувальних систем; розкриття природи механізмів стійкості рослин до несприятливим чинникам довкілля, прийомів, дозволяють рослині в екстремальних умовах як вижити, а й забезпечити досить високий продуктивність (прийоми підвищення морозотривкість, холодостойкости, солеустойчивости та інших.); фізіології імунітету рослин, механізмів і умов, що підвищують стійкість сільськогосподарських рослин і шкідників; пізнання регуляторних систем і немає механізмів, які забезпечують упорядкованість і регуляцію фізіологічних процесів, здатність рослин до адаптації широкому діапазоні мінливих умов середовища; використання фитогормонов і синтетичних регуляторів зростання, дозволяють цілеспрямовано проводити хід формування врожаю та якість в технологіях сільськогосподарських культур; використання таких спеціальних методів і технічних засобів діагностики функціонального стану рослин, у польових умовах, в селекційному процесі, у зачиненому грунті для успішного «діалогу» з нею із єдиною метою оптимізації умов вирощування, боротьби із хворобами і шкідниками, оцінки засухо-, -морозо-, солеустойчивости (показники газообміну, біоелек-тричні потенціали, градієнти температур, швидкість водного струму і ін.); теоретичних фізіологічних і біохімічних основ зберігання врожаю, зниження його втрат з допомогою інертних газів, полупроницаемых мембран, консервантів та інших.; вивчення потреби оптимальних режимів та способів опромінення окремих видів тварин і сортів рослин, у спорудах захищеного грунту на овощеводстве, в селекційному процесі; вивчення процесів і немає механізмів розподілу ассимилянтов в онтогенезі рослин, у цілях спрямованого формування урожаев.

Як фундаментальна галузь фізіологія рослин служить також теоретичної основою біотехнології й біоінженерії рослин. [pic].

Здатність рослин переносити недостатнє влагообеспечение є комплексним властивістю. Вона визначається можливістю рослин відстрочити небезпечне зменшення оводненности протоплазми (уникнення засихання) та здібністю протоплазми переносити зневоднення без ушкодження (витривалістю). Уникнення засихання досягається завдяки морфологічній, анатомічної пристосованості рослин для збереження оптимальної оводненности тканин при сухості повітря і почвы.

Протоплазма більшості рослин надзвичайно вразлива щодо зневоднення. Клітини надземних органів мезофитов, куди входить більшість сільськогосподарських культур, гинуть, якщо їх ще кілька годин витримувати повітря відносною вологістю 92—96%, що він відповідає депресії водного потенціалу 5,5—11 МПа. Коріння ще більше чутливі. Водний дефіцит призводить до прогрессирующему зневоднення протоплазми, що викликає порушення фізіологічних функцій, їх припинення й тілесного ушкодження протоплазматических структур. Зниження вмісту води у клітині нижче оптимальний рівень, що викликає порушення метаболізму, називається водним стрессом.

Однією з показників водного стресу є депресія водного потенціалу. Для типовою клітини аркуша мезофитов з водним потенціалом майже двом МПа встановлено три ступеня водного стресу: м’який стрес — зниження водного потенціалу лише на 1 МПа; помірний (середній) стрес — зниження водного потенціалу на 1,2—1,5 МПа; суворий стрес — зниження водного потенціалу понад 1,5 МПа. М’який стрес відповідає невеличкий втрати тургору, тоді як пов’язані з подвяданием листя, а суворий стрес — з завяданием растений.

Найбільшою чутливістю до стресу характеризуються ростові процеси. Це, по-перше, тим, що у основі розтяги клітин лежать тургорные явища, а втрата тургору під час зростання клітин веде до мелкоклеточности, по-друге, зростання щонайтісніше пов’язані з нуклеиновым і білковим обміном. Складність цих процесів призводить до їхнього великий уразливості при різного роду несприятливих впливах, у цьому однині і водному стрессе.

Вплив водного дефіциту на метаболічні процеси значною мірою залежить від тривалості його дії. При усталеному завядании рослин збільшується швидкість розпаду РНК, білків і водночас зростає кількість небілкових азотсодержащих сполук. Вплив водного дефіциту на вуглеводний обмін аркуша виражається спочатку у зниженні моноі дисахаридов через зниження інтенсивності фотосинтезу. Потім кількість моносахаридов може зростати внаслідок гідролізу полісахаридів. При тривалому водному дефіциті спостерігається зменшення кількості всіх форм Сахаров. Детоксикация надлишку що утворюється при протеолизе аміаку з участю органічних кислот, кількість яких зростає у тканинах при водному дефіциті. Процеси відновлення йдуть успішно, а то й пошкоджені за браку води генетичні системи клітин. Захист ДНК полягає у частковому виведенні молекул з активного стану з допомогою ядерних білків і, можливо, з участю спеціальних стресових білків. Тому кількості ДНК виявляються лише за сильної тривалої засухе.

Негативне дію водного стресу під час вегетації полягає в придушенні ростових процесів як найскладніших і вимагають координації між окремими фізіологічними функціями. У результаті придушення зростання скорочується площа листя, т. е. асимілююча поверхню, що є основною причиною зниження урожаїв при засухе.

Слід зазначити, зростання листя вразливий до дефіциту, ніж зростання корней.

Упродовж багатьох років вважалося доведеним, що у пересыхающей грунті вода доступна рослинам до того часу, поки зміст вологи у ній не досягне коефіцієнта стійкого завядания, як у грунті залишається недоступна рослині вода. Відповідно до цієї точки зору фізіологічні процеси, зростання та розвитку рослин грунті, яка піддається иссушению, протікають нормально до коефіцієнта завядания. Проте накопичено багато даних, що б, що у обмін речовин, отже, до зростання та розвитку рослин впливає кволий водний дефицит.

Рослини, що перенесли лише однократную сильну короткочасну посуху, не повертаються до нормальному обміну речовин. Внутрішній водний баланс рослини залежить від комплексу чинників, пов’язаних і з самим рослиною (засухоустойчивость, глибина проникнення і галуження коренів, фаза розвитку); з кількістю рослин на даної площі; в), з кліматичними чинниками (втрати води на випаровування і транспирацию, температура і вогкість повітря, туман, вітер і світло, кількість осадів та т. буд.); р) з грунтовими чинниками (кількість води у грунті, осмотическое тиск грунтового розчину, структура і влагоемкость грунтів та др.).

Дефіцит вологи в рослинах діє такі процеси, як поглинання води, кореневе тиск, проростання насіння, устричні руху, транспирация, фотосинтез, подих, ферментативна активність рослин, зростання та розвитку, співвідношення мінеральних речовин та інших. Змінюючи обмін речовин, недолік води впливає продуктивність, смак плодів, щільність деревини, довжину, і міцність волокна у бавовнику тощо. буд. Ступінь оводненности, необхідна спершу проростання насіння, сильно варіює в різних видів. Між швидкістю проростання насіння ріпаку і швидкістю поглинання води існує певна кореляція. На швидкість проростання впливають також властивості насіння ріпаку та водоудерживающая здатність почвы.

Вплив водного дефіциту на метаболічні процеси значною мірою залежить від тривалості його дії. При усталеному завядании рослин збільшується швидкість розпаду РНК, білків і водночас зростає кількість небілкових азотсодержащих сполук і відтік в стебла та колос (у злаків). У результаті умовах посухи зміст білків в листі щодо зменшується, а насінні - увеличивается.

Вплив водного дефіциту на вуглеводний обмін виражається спочатку у зниженні змісту моноі дисахаридов в фотосинтезирующих листі через зниження інтенсивності фотосинтезу, потім кількість моносахаридов може зростати як наслідок гідролізу полісахаридів листя нижніх ярусів. При тривалому водному дефіциті спостерігається зменшення кількості всіх форм Сахаров.

Тривалий водний дефіцит знижує інтенсивність фотосинтезу як і слідство, зменшує освіту АТР у процесі фотосинтетического фосфорилювання. Під упливом грунтової і атмосферної посухи гальмується також відтік продуктів фотосинтезу із листя до інших органы.

У разі оптимального водопостачання спостерігається позитивна кореляція між інтенсивністю подиху і кількістю фосфорилированных продуктів. Водний дефіцит по-різному б'є по подиху листя різного віку: в молодих листі зміст фосфорилированных продуктів різко падає, як і інтенсивність дихання, а й у листя, закінчили зростання, ця різниця нечітко проявляється. За дефіциту води знижується дихальний коэффициент.

Слід зазначити, що за умови водного дефіциту верхні листя, у яких з допомогою деякого посилення гидролитических процесів збільшується зміст осмотически активних речовин, відтягують воду від нижніх листя і довше зберігають непорушеними синтетичні процеси, а нижні листя цих умовах всихають раніше верхних.

При тривалому нестачі води в тканинах фаза розтяги закінчується швидше, що зумовлює укороченню стебла і кореня, до зменшення розмірів листя, до мелкоклеточности і т.д.

———————————;

Молекулярна биология.

Раціональне земледелие.

Биохимия.

Анатомия.

Растений.

Биоинженерия.

Вирусология.

Генетика.

Агрохимия.

Биотехнология.

Еволюційний учение.

Биофизика.

Микробиология.

Цитология.

Биоэнергетика.

Экология.

Физиология.

Растений.