саша

В результате подобных реакций образуется 90 аминокислот 20 из которых в дальнейшем участвуют в синтезе белков. На ряду с образованием в растениях идет и расход их под действием протолитических ферментов до аминокислот с последующим дезаминированием, отщеплением аммиака который вновь участвует в образовании аминокислот и амидов.

Таким образом синтез органических соединений азота в растениях начинается с аммиака а распад их кончается его образованием.

45. Корневые выделения органических веществ, а также остатки отмерших растений, разлагаясь, вовлекаются в непрерывный процесс круговорота веществ в природе. Биологический круговорот охватывает поступление веществ из почвы и атмосферы в живые организмы, где происходит биологический синтез новых, сложных органических соединений и возвращение элементов питания из растения во внешнюю среду. Биологический круговорот обладает созидательной функцией. На Земле создается органическое вещество, и почва обогащается питательными элементами -- важнейшее условие для жизни дикорастущих и культурных растений. Чем интенсивнее этот процесс, тем продуктивнее растительные формации, тем больше урожай биомассы полей, садов, лугов и лесов.

Биологический круговорот заканчивается потреблением элементов питания растением для создания биологической массы. Элементы питания распределяются по растению неравномерно, больше всего их в зеленых частях и меньше всего в стеблях.

Урожайность сельскохозяйственных культур зависит от степени биологического круговорота. Поэтому для получения высоких и устойчивых урожаев зерна, плодов и овощей необходимо умело управлять законами биологического круговорота веществ в естественных и искусственных растительных сообществах.

Минеральные вещества, которые не принимают участия в реутилизации (железо, марганец, бор, цинк) имеют безипетальный градиент содержания, т.е. количество их увеличивается от вершины к основанию, а минеральные вещества, способные реутилизироваться (азот, фосфор, сера), - акропетальный, т.е. количество их возрастает от основания к вершине.

биологический круговорот растительный клеточный

46. Вследствие интенсивного расхода воды, особенно в процессе транспирации, растения нуждаются в активном ее поступлении. Для этого существует корневая система. У хлебных злаков корневая система проникает на глубину 1,5-2 м и распространяется широко в стороны. В зависимости от вида растений распределение корневой системы в почве различно.

В первичном строении корня различают несколько тканей: корневой чехлик, апикальную меристему, ризосферу, первичную кору, эндодерму, перицикл и проводящие ткани, сосредоточенные в центральном цилиндре. Растущая часть корня обычно не превышает 1 см в длину и состоит из меристемы и зоны растяжения.

На самом кончике корня находится корневой чехлик, клетки наружных слоев которого секретируют слизь (полисахаридную) и слущиваются при перемещении корня в почве. Клетки центральной части чехлика (статоциты) содержат много амилопластов, участвующих в восприятии корнем направления действия силы тяжести. Основными функциями корневого чехлика являются: а) предохранение апикальной меристемы корня от повреждения при соприкосновении с почвой; б) облегчение продвижения кончика корня в почве; За время жизни в меристеме корня каждая клетка делится 6-7 раз. Количество клеток увеличивается вдоль оси корня, формируется перицикл. Прекратившие деление, клетки корня переходят к растяжению также в направлении оси корня. Это приводит к пространственному разобщению делящихся клеток меристемы и клеток, растущих растяжением. В зоне растяжения заканчивается дифференцировка флоэмы и формируются элементы протоксилемы.

Дифференцировка тканей корня заканчивается в зоне корневых волосков, где завершается образование основных тканей корня: ризодермы, первичной коры, эндодермы и системы тканей центрального цилиндра.

У большинства видов растений клетки ризодермы обладают способностью формировать корневые волоски.При дальнейшем увеличении возраста клеток начинается опробковение клеточных стенок. Поглощение воды происходит главным образом клетками зоны растяжения и зоны корневых волосков.

За ризодермой до перицикла идут клетки коры. Кора состоит из нескольких слоев паренхимных клеток. Важной особенностью коры является развитие системы крупных межклеточников. На границе коры и центрального цилиндра развивается один слой плотно прилегающих друг к другу клеток – эндодерма. Цитоплазма клеток эндодермы плотно прилегает к клеточным оболочкам. По мере старения вся внутренняя поверхность клеток эндодермы, за исключением пропускных клеток, покрывается суберином. Поэтому клетки эндодермы являются основным физиологическим барьером для передвижения воды.

В центральном цилиндре расположены проводящие ткани корня. Сосуды ксилемы контактируют с паренхимными клетками центрального цилиндра, которые активно транспортируют ионы в проводящие элементы ксилемы. Контакт осуществляется через полуокаймленные поры во вторичной клеточной стенке со стороны сосуда и поры со стороны паренхимной клетки. Между этими клетками нет плазмодесм.

48. Антагонизм — это лишь одно из проявлений взаимного влияния ионов. В целом ряде случаев добавление одного иона угнетает поступление другого. Так, известно торможение поступления железа и связанное с этим торможение синтеза хлорофилла при избытке в среде ионов Мп2+. Конкурентные отношения в процессе поступления обнаружены и для ряда других катионов и анионов. Так, бор усиливает поступление катионов и снижает поступление анионов. Вместе с тем имеются наблюдения, когда действие одного иона усиливает влияние другого. Это явление получило название синергизма. Так, под влиянием фосфора усиливается положительное влияние молибдена. Раствор смеси солей называется физиологически уравновешенным раствором, когда количество и соотношение ионов обеспечивают нормальный рост, развитие и высокую продуктивность растений. Особенно важным является составление физиологически уравновешенных растворов в практике сельского хозяйства при использовании гидропонных технологий выращивания растений. Определяющим моментом величины отношения концентраций катионов в уравновешенных растворах является их валентность. Чем выше валентность иона, тем ниже относительная концентрация данного катиона в уравновешенном растворе. Способность уравновешивать токсическое действие у ионов возрастает быстрее, чем валентность, поэтому для растений солевые растворы являются уравновешенными, если отношении концентрации одновалентных катионов к двухвалентным приблизительно равно 10. Аддитивное действие компонентов смеси (когда действие смеси равно сумме действия отдельных компонентов. Примером такого действия является осмотическое давление, которое у смеси солей равно сумме парциальных осмотических давлений солей, входящих в смесь),

49. Рациональное внесение питательных веществ в виде удобрений — мощный фактор повышения урожайности растений. Особое значение это приобретает при развитии интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Однако необходимо учитывать, что завышенные дозы удобрений представляют не только бесполезную их трату, но могут привести к ряду весьма вредных последствий. Прежде всего, это может создать повышенную концентрацию почвенного раствора. Большинство культурных растений чувствительны к этому показателю. Повышение содержания какой-либо питательной соли может оказать непосредственное токсическое действие на растительный организм. Наконец, повышенное содержание солей в растении может ухудшать качество сельскохозяйственной продукции. Для установления обоснованных норм удобрений необходимо учитывать наличие питательных веществ в почве, потребности данного растения и свойства вносимых удобрений.

Растения резко различаются по содержанию, а следовательно, и по потребности в питательных веществах, по темпам их поступления, по усвояющей способности корневых систем. Растения с растянутым ходом поступления питательных веществ (в течение всего вегетационного периода) менее требовательны к удобрениям по сравнению с растениями со сжатым периодом поступления. Необходимо помнить, что с помощью удобрений можно регулировать не только массу урожая, но и его качество. Так, для получения зерна пшеницы с высоким содержанием белка необходимо прежде всего внесение азотных удобрений, тогда как для получения продуктов с высоким содержанием крахмала прежде всего надо улучшить питание фосфором и калием.

Важное значение имеет состав корневых выделений. Растения с кислыми корневыми выделениями (такие, как люпин, гречиха, горчица) могут усваивать фосфор из нерастворимой соли Са3(Р04)2. Важное значение в этом отношении имеет и повышенная потребность указанных растений в кальции. Важное значение имеет правильное установление сроков и способов внесения удобрений. Так, с физиологической точки зрения оправдано внесение гранулированных удобрений, создающих местные очаги с повышенной концентрацией питательных веществ. Это, с одной стороны, уменьшает соприкосновение питательных солей с почвой, а с другой — повышает их усвоение растением в результате способности корней расти по направлению питательных веществ (хемотропические изгибы.

В осенний период должно быть усилено фосфорное питание. Вместе с тем весной очень благоприятное влияние оказывает подкормка азотом. В ряде случаев полезны внекорневые подкормки, основанные на способности клеток листьев поглощать минеральные соли. В этом случае можно воздействовать не-посредственно на процессы, протекающие в листе. Как показывает практика, с помощью внекорневых фосфорных подкормок, проведенных незадолго до уборки, оказалось возможным усилить отток ассимилятов из листьев сахарной свеклы к корнеплодам и тем самым увеличить ее сахаристость.

Важно подчеркнуть при этом, что при планировании урожая той или иной культуры должны быть учтены возможности снабжения водой (транспирационные коэффициенты), а также уровень фотосинтетической деятельности листового аппарата. Наивысшая эффективность удобрений может быть достигнута при оптимальном течении фотосинтеза и достаточном снабжении водой.

50. АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ ИОНОВ, передвижение ионов в живых системах (внутрь клетки и из нее) растения против их электрохимического концентрационного градиента с использованием метаболической энергии.

С помощью меченых атомов доказано наличие ионных насосов у клеток многих высших растений, в т.ч. винограда. Например, калий при его низкой концентрации в среде (менее 1 ммоля) поступает внутрь клеток против электрохимических градиента, а при высоких концентрациях выводится из клеток. Ионы Cl~, NO3" Н2РО4" также могут поглощаться активно, тогда как пассивный поток Na+, Ca2+ и Mg2+ сопровождается откачиванием их избытка из клетки. Движущей силой таких насосов может служить сопряженный перенос через мембрану ионов водорода за счет энергии электронно-транспортных дыхательных цепей или работы аденозинтрифосфатазной ферментной системы. Пассивный транспорт — это движение частиц через мембрану в направлении концентрационного градиента, а для заряженных частиц (в частности, ионов) — еще и электрического градиента. Такой транспорт не требует затрат энергии.

51. Обмен веществ с окружающей средой — главное условие жизни организма. Однако поглощение и выделение веществ — это только внешнее проявление обмена. Основу жизнедеятельности составляет внутриклеточное превращение веществ, называемое метаболизмом.

В основе обмена веществ лежат два тесно связанных и взаимообусловленных процесса: ассимиляция и диссимиляция. Ассимиляция— усвоение питательных веществ, синтез специфических (характерных для данного организма) белков, нуклеиновых кислот, липидов, углеводов и других соединений. Процессы ассимиляции связаны с потреблением энергии. Диссимиляция — расщепление веществ, как поступающих извне, так и входящих в состав клеток организма. Освобождающаяся при их окислении энергия используется на разнообразные процессы жизнедеятельности. Кроме того, диссимиляция поставляет всевозможные промежуточне продукты, необходимые для синтетических реакций.

Растения по типу питания — автотрофные организмы. Особенность их обмена веществ в том, что они способны синтезировать все необходимые для жизнедеятельности органические вещества из минеральных. Для синтеза органических соединений из углекислого газа и воды растения используют солнечную энергию. Другой уникальный процесс, который происходит только в растениях, — перевод азота из минеральной формы в органическую, образование аминокислот, которые используются для биосинтеза белка. Эти так называемые незаменимые аминокислоты (лизин, валин, лейцин, изолейцин, метионин и др.) обязательно должны входить в рацион человека и животных.

Фосфорный обмен у растений сводится к образованию связи между остатками фосфорной кислоты и молекулой того или иного органического вещества. Значение образующихся при этом фосфорорганических соединений огромно. Это и аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) — переносчик энергии в клетке, и нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), осуществляющие хранение и передачу наследственной информации, и фосфолипиды — компоненты биологических мембран и другие соединения.

Большое значение в обмене веществ имеют калий, кальций, магний, железо и другие элементы минерального питания и витамины. Частично они включаются в органические соединения. Главная же их роль регуляторная.

Таким образом, обмен веществ — это многочисленные согласованные химические процессы. Важную роль в их регуляции играют ферменты — специфические биокатализаторы белковой природы, в состав которых входят витамины и ионы металлов. Количество ферментов и их набор контролируется генетическим аппаратом. Не менее важное значение имеют клеточные мембраны. Они контролируют скорость поступления и выхода веществ, образуют внутри клетки микроскопические отсеки, в которых находятся определенные ферментные системы и происходит метаболизм. Согласованность обмена веществ в целостном организме обеспечивается деятельностью гормонов.

Любое заболевание, неполноценное питание приводят к нарушениям обмена веществ в организме, которые выражаются в изменении характера превращений веществ, в накоплении промежуточных, а иногда и не свойственных нормальному обмену продуктов. Лечение этих нарушений должно быть направлено на устранение причин, их вызывающих.

52. КОНСТИТУЦИОННЫЕ ВЕЩЕСТВА, вещества, из которых состоят протопласты и мембраны живых клеток. Различают 4 класса конституционных органических веществ: белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы. Каждая клетка самостоятельно синтезирует свои конституционные вещества. В отличие от запасных веществ и продуктов обмена, которые подлежат окончательному распаду и удалению из организма, конституционные вещества постоянно присутствуют в клетке и не могут быть извлечены без ее разрушения.

ЗАПАСНЫЕ ВЕЩЕСТВА, соединения различной химической природы, откладываемые растением в запасающих тканях-вместилищах и используемые им для питательных, строительных, энергетических и др. функций. Основными являются три группы: безазотистые в-ва-углеводы, жиры, и азотистые в-ва – белки. Кроме того, во вместилищах запасоввстречаются гликозиды, алкалоиды. Фосфатиды. Дубильные в-ва и др. По содержанию запасныз в-в семена растений можно разделить на три группы: масличные, крахмалистые и содержащие большое кол0во белков. Основным транспортным веществом является сахароза.

53. Ферменты - это биологические катализаторы белковой природы, ускоряющие биохимические реакции в животных организмах. ферменты имеют белковую природу, поэтому обладают свойствами, характерными для белков;

ферменты имеют сложное строение;

ферменты обладают высокой специфичностью, как субстратной, так и специфичностью действия;

ферменты имеют высокую биологическую активность, что обусловлено высоким сродством фермента к субстрату, и они гораздо сильнее снижают энергию активации. Единица измерения активности фермента - катал;

ферменты действуют в мягких условиях ( при t° 37-45°, давлении 1 атм.);

ферменты - это катализаторы с регулируемой активностью.

По строению различают ферменты-протеины, однокомпонентные и ферменты - протеиды, двухкомпонентные.

К группе ферментов-протеинов относят ферменты, построенные по типу простых белков, в отличие от которых фермент имеет активный центр. Наличие в их молекуле активного центра обеспечивает каталитическую активность фермента. К однокомпонентным ферментам относятся почти все ферменты желудочно-кишечного тракта. Ферменты-протеиды - двухкомпонентные (холоферменты) - сложные белки. Состоят из белковой части (апофермент) и вещества небелковой, обычно низкомолекулярной природы (кофермента). У некоторых ферментов апофермент и кофермент соединены так прочно, что при разрыве этой связи фермент разрушается. Но есть ферменты, у которых связь между составными частями непрочная. Ферментативной активностью обладают только холоферменты, отдельные составные части каталитической активностью не обладают. Роль апофермента и кофермента различна. Белковая часть обуславливает субстратную специфичность фермента, а кофермент, входя в состав каталитического центра фермента, обеспечивает специфичность действия фермента, тип реакции, который ведет фермент. Роль коферментов выполняют производные различных витаминов, металлы (железо, медь). Активный центр - это уникальная для каждого фермента совокупность функциональных групп аминокислотных остатков, расположенных на поверхности ферментов и строго ориентированных в пространстве за счет третичной и иногда четвертичной структуры ферментов.механизи действия ферментов

Скорость ферментативной реакции зависит от концентрации субстрата [S] и количества присутствующего фермента. Эти величины определяют, сколько молекул фермента соединится с субстратом, и именно от содержания фермент-субстратного комплекса зависит скорость реакции, катализируемой данным ферментом.

Выяснение механизмов действия ферментов во всех деталях – дело будущего, однако некоторые важные их особенности уже установлены. Каждый фермент имеет один или несколько активных центров, с которыми и связывается субстрат. Эти центры высокоспецифичны, т.е. «узнают» только «свой» субстрат или близкородственные соединения. Активный центр формируют особые химические группы в молекуле фермента, ориентированные друг относительно друга определенным образом. Происходящая так легко потеря ферментативной активности связана именно с изменением взаимной ориентации этих групп. Молекула субстрата, связанного с ферментом, претерпевает изменения, в результате которых разрываются одни и образуются другие химические связи. Чтобы этот процесс произошел, необходима энергия; роль фермента состоит в снижении энергетического барьера, который нужно преодолеть субстрату для превращения в продукт. Как именно обеспечивается такое снижение – до конца не установлено.

56. БЕЛКОВЫЙ ОБМЕН совокупность превращений белков и продуктов их распада - аминокислот в организмах. Б. о.-существенная часть обмена веществ. Поскольку обмен аминокислот тесно связан с обменом др. азотистых соединений, Б. о. часто включают в более общее понятие азотистого обмена. У автотрофных организмов - растений (кроме грибов) и хемосинтезирующих бактерий - Б. о. начинается с усвоения неорганич. азота и синтеза аминокислот и амидов. В тканях растений также имеются протеолитические ферменты, гидролитич. расщепляющие белки. Дальнейшие процессы Б. о. у растений и животных по существу являются обменом аминокислот. Значит. часть аминокислот идёт на образование и восполнение различных белков организма, в т. ч. функционально

активных белков (ферменты, гормоны, антитела и т. п.), а также пластических, структурных и др. (см. Белки, биосинтез). В то же время белки организма подвергаются постоянному распаду и обновлению, пополняя фонд свободных аминокислот. Др. часть аминокислот используется для образования ряда низкомолекулярных гормонов, биологически активных пептидов, аминов, пигментов и др. веществ, необходимых для жизнедеятельности. Взаимное превращение аминокислот в значит. мере обусловлено широко распространённым у всех организмов ферментативным процессом переноса аминогруппы – переаминированием. Избыток аминокислот подвергается

процессам ферментативного распада. Наиболее общей начальной реакцией распада аминокислот является дезаминирование, гл. обр. окислительное дезаминирование, после к-рого безазотистый остаток молекулы аминокислоты распадается до конечных продуктов -двуокиси углерода, воды и азота, отщепляемого в виде аммиака. У растений неорганич. аммонийный азот может реутилизировать-ся,

т. е. включаться вновь в синтез аминокислот и амидов, а затем белков. В этих процессах большую роль играют амиды аспарагиновой и глутаминовой к-т -аспарагин и глутамин, являющиеся важнейшими резервными соединениями азота у растений. Т. о., принципиальное отличие Б. о. у животных и растений в том, что растения синтезируют белок, предварительно образуя аминокислоты и амиды из неорганич. веществ, а образующийся при дезаминировании аминокислот аммиак снова включается (через глутамин, аспарагин

и мочевину) в ресинтез белка.

57. ЛИПИДНЫЙ ОБМЕН, совокупность процессов ферментативного синтеза и гидролиза липидов в организме; составная часть обмена веществ.

Для поддержания своей жизнедеятельности виноградное растение кроме белков и нуклеиновых кислот синтезирует липиды — важный энергетический и строительный материал клеток и тканей. Имеющиеся в виноградном растении липиды после выполнения определенных функций распадаются и продукты их распада служат исходным материалом для биосинтеза качественно новых липидов и др. групп веществ. Распад липидов происходит под действием липолитических ферментов. Липиды участвуют в биосинтезе белка, углеводов, в ферментативных процессах окисления и фосфорилирования. Трансформация липидного комплекса обусловлена участием фосфолипидов в биосинтезе триглицеридов, а гликолипидов — в синтезе углеводов. Накопление триглицеридов на поздних этапах созревания ягоды винограда проходит через промежуточную форму моно- и диглицеридов в результате их ферментативной этерификации. Жирно-кислотный состав липидов в процессе созревания постоянно претерпевает изменения, что свидетельствует о пребывании их в состоянии метаболической активности. Характерной особенностью является уменьшение относительного содержания полиненасыщенных и низкомолекулярных кислот по мере созревания. Эти процессы обусловлены участием линолевой кислоты в продуцировании этилена, инициирующего созревание плодов, а также трансформированием низкомолекулярных кислот в более высокомолекулярные. ЛИПИДНЫЙ ОБМЕН играет важную биологически роль в жизнедеятельности дрожжей. Липиды участвуют в регулировании окислительно-восстановительных процессов при дыхании. Некоторые представители липидов являются активаторами роста и развития дрожжей. Липопротеидные комплексы участвуют в ферментативных процессах, связанных с брожением виноградного сусла и вина. В процессе своей жизнедеятельности дрожжи могут не только экскретировать липиды в окружающую среду, но и потреблять их из нее на биосинтез клеточных структур.

58.