33. Метаболизм углерода по типу толстянковых (сам-цикл).

Ответ. Цикл Хетча и Слэка обнаружен также у растений-суккулентов. У С4-растений кооперация достигнута за счет пространственного разделения двух циклов, а у суккулентов эти процессы разделены во времени. Для них не характерны структурные особенности С4-растений, а существует суточный цикл метаболизма С4-кислот с образованием яблочной кислоты ночью. Устьица у этих растений открываются ночью, что уменьшает потери воды растениями. СО2, поступающий из атмосферы и освобождающийся в процессе дыхания, при участии ФЕП-карбоксилазы взаимодействует с фосфоенолпируватом, образуя щавелевоуксусную кислоту. Последняя восстанавливается до малата, который накапливается в вакуолях клеток листа. Это приводит к подкислению клеточного сока в ночное время. Днем при закрытых устьицах в условиях недостатка влаги малат транспортируется в цитоплазму и там декарбоксилируется с образованием СО2, который включается в цикл Кальвина, участвуя в синтезе сахаров. Такой метаболизм СО2 не может обеспечить высокой продуктивности растений, но позволяет им существовать в за­сушливых местообитаниях.

34. Фотодыхание и метаболизм гликолевой кислоты (с2 -путь).

Ответ. Фотодыхание – активированный светом процесс высвобождения CO2 и поглощение О2 (отличие от темнового дыхания митохондрий), т. к. при этом первичным продуктом является гликолевая кислота, то этот путь получил название гликолатного. Фотодыхание у С3 растений усиливается при низком содержании кислорода. Молекула СО2 конкурирует между собой в каталитическом центре РДФ-карбоксилазы. При относительно высокой концентрации СО2 и низких О2 преобладает карбоксилаза. Высокая концентрация О2 и низкая СО2 – благоприятствуют окислению и образованию фосфогликолевой кислоты. В том же направлении действует и повышение температуры. Фотодыхание осуществляется в результате взаимодействия хлоропластов пероксисом и митохондрий. Гликолат из хлоропластов поступает в пироксисому и окисляет гликолат оксидазой до глиоксилата. Возникает перекись водорода, устраняемая каталазой пироксисомы. Глиоксилат аминируется, превращаясь в глицин (донор аминогруппы – глутамат). Далее глицин транспортируется в митохондрии, где из двух молекул глицина образуется серин и СО2. Цикл замыкается и серин снова поступает в пероксисомы и передаёт свою NH2 на пируват. Из пирувата возникает аланин, из серина – гидроксипироват, которые сразу восстанавливаются в глицерат. Глицерат может попасть в хлоропласты и включается в цикл Кальвина. Гликолатный путь завершается в митохондриях. Конечный продукт – серин и СО2. Физиологическое значение фотодыхания. Приводит к синтезу глицина и серина. В пироксисомах происходит восстановление НАДФ+ в процессе образования серина может генерировать АТФ. Фотодыхание к процессу дыхания отношения не имеет.

35. Показатели фотосинтеза: интенсивность, фотосинтетический потенциал, индекс листовой поверхности.

Ответ. Интенсивность фотосинтеза - величина фотосинтеза в единицу времени, отнесенная к биомассе растения или массе содержащегося в нём хлорофилла. Второй показатель более устойчив, так как при прочих равных условиях величина фотосинтеза зависит не столько от биомассы водорослей, сколько от количества содержащегося в них хлорофилла, которое может значительно варьировать. Интенсивность фотосинтеза зависит в решающей мере от условий освещения. Обычно оптимальные величины солнечной радиации лежат в пределах 0,1 — 0,2 кал/см2 в минуту видимой части спектра. Фотосинтетический потенциал - это число «рабочих дней» листовой поверхности посева, рассчитываемое как произведение полусуммы площадей листьев за два последующих определения на длительность периода между этими определения­ми в днях. ФП посева тесно коррелирует как с биологической, так и с хозяйственной продуктивностью растений и составляет в Нечерноземной зоне в оптимальных условиях 2,5-3,0 для зерно­вых и 1,5-2,0 млн м2 дней/га для картофеля. Индекс листовой поверхности - выраженная в квадратных сантиметрах (см2) площадь освещенных листьев на каждый квадратный сантиметр поверхности почвы; листовые индексы можно считать мерой фотосинтезирующей биомассы. Максимальная чистая продукция соответствует листовому индексу, близкому к 4 (т. е. когда площадь освещенных листьев в 4 раза больше площади, занятой растениями), тогда как максимум валовой продукции достигается при листовом индексе 8 — 10. Этот уровень характерен для спелых лесов.