Вопрос № 46. Космическая роль зелёных растений. Потенциальная и реальная продуктивность растений. Кпд фотосинтеза различных посевов.

Фотосинтезу принадлежит центральная роль в общей энергетике растений и животных, поскольку именно этот процесс служит первичным источником всей энергии, используемой живыми организмами в процессе жизнедеятельности. Фотосинтез - один из наиболее мощных процессов преобразования солнечной энергии. При участии зелёных растений и фотосинтезирующих бактерий она преобразуется в свободную энергию органических соединений.

Для осуществления процесса фотосинтеза в ходе эволюции появился:

1. Набор фотоактивных пигментов, способных поглощать электромагнитное излучение определённых областей спектра, и запасать эту энергию в виде энергии электронного возбуждения.

2. Специальный аппарат преобразования энергии электронного возбуждения в разные формы химической энергии.

Все эти виды химической энергии могут быть использованы в процессе жизнедеятельности для поглощения трансмембранного переноса ионов и в большинстве реакций метаболизма, т.е. в конструктивном обмене.

Способность использовать солнечную энергию и вводить её биосферные процессы и определяют космическую роль зелёных растений.

Вопрос № 48. Дыхание. Ранние представления о дыхании растений, общее представление о значении дыхания.

В 1912 году В.И Палладин создал теорию дыхания, которая послужила основой всех современных представлений о химизме клеточного дыхания. Согласно теории, дыхание представляет собой окислительно-восстановительный процесс, состоящий из двух этапов- анаэробного и аэробного. На первом, анаэробном этапе происходит окисление органических субстратов за счёт отнятия водорода с участием воды, при этом водород с помощью ферментов передаётся на «окрашенный дыхательный пигмент», который превращается в «бесцветный дыхательный хромоген». На аэробном этапе он окисляется оксидазами и пероксидазами, активирующими кислород, который при этом восстанавливается до воды, а дыхательный хромоген превращается в дыхательный пигмент.

Вильгельм Пфеффер предложил два уравнения, описывающих химизм дыхания. Глюкоза=2 этанола+2СО2, 2этанола+6О2=4СО2+6Н2О.

С.П. Костычев, анализируя выводы, сделанные Пфеффером, заключил, что этанол не может быть продуктом нормального аэробного дыхания, по двум причинам- во-первых, этанол ядовит, а во-вторых, он окисляется хуже, чем глюкоза. Костычев пришёл к выводу, что в ходе анаэробного процесса накапливается некий промежуточный продукт, который быстро утилизируется при наличии в атмосфере кислорода. В дальнейшем ему удалось показать, что промежуточным продуктом является пировиноградная кислота, которая расщепляется при дыхании до углекислого газа и воды.

Вопрос № 49. Гликолиз. Химизм, значение, локализация, выход энергии атф.

Глюкоза образуется в результате расщепления сахарозы с помощью инвертаз и расщепления крахмала, с помощью амилаз и мальтаз. Глюкозо-1 фосфат появляется непосредственно в результате расщепления сахарозы сахарозосинтазой, или при фосфоролитическом расщеплении крахмала. Глюкоза с помощью АТФ и фосфоглюкомутазы с промежуточным участием гексгеназы и образованием глюкозо-1 фосфат преобразуется в глюкозо-6-фосфат, который находится в состоянии равновесия с фруктозо-6-фосфатом, начальным метаболитом гликолиза.

Фруктозо-6фосфат преобразуется в фруктозо-1,6-бисфосфат с помощью альдалазы расщепляется на одну молекулу 3ФГА(фосфоглицериновый альдегид) и одну молекулу дигедроксиацетон фосфата. Реакция гликолиза, вырабатывающая энергию, протекает с образованием пирувата из 3-фосфороглицеринового альдегида. Производится 4 молекулы АТФ на одну гексозу. Кроме того, необходимо учитывать, что для синтеза фруктозы-1,6-бисфосфата из глюкозы используется две молекулы АТФ. Чистый выход гликолиза, таким образом, составляет две АТФ на одну молекулу глюкозы.

Синтез АТФ в процессе гликолиза происходит в процессе субстратного фосфорилирования. Обе синтетические реакции происходят с выделением энергии.