|
Изучение процесса питания растений связано не только с разработкой научных основ сельского хозяйства, обеспечением сырьем пищевой и легкой промышленности, а и с проблемами охраны окружающей среды и раскрытием общих закономерностей природы.
Для высших растений характерно наличие тканей, которым присуще автотрофное (листья, зеленые побеги, плоды) и гетеротрофное (корень, незеленые части растений) питание. Некоторые растения способны переходить от автотрофного к гетеротрофному типу питания (насекомоядные растения).
Изучение питания растений имеет большое значение для правильного применения удобрений и увеличения эффективности плодородия почвы. Ухаживая за растениями, важно знать водный режим растений, осуществляющийся между растениями и окружающей средой, благодаря которой растения обеспечиваются водой в количестве, необходимом для их нормальной жизнедеятельности.
Разные растения требуют разного уровня увлажнения почвы. По этому признаку растения делят на группы: ксерофиты, гидрофиты, мезофиты. Для создания соответствующего водного режима растений в районах с недостаточным количеством осадков применяют меры, направленные на накопление влаги и орошение, а в переувлажненных районах – осушение. Знание о механизме фотосинтеза растений дает возможность создавать условия для интенсивного фотосинтеза, влияющего на урожайность.
|
. Вивчення процесу живлення рослин пов'язано не тільки з розробкою наукових основ сільського господарства, забезпеченням сировиною для харчової і легкої промисловості, а й з проблемами охорони навколишнього середовища і розкриттям загальних закономірностей природи.
Для вищих рослин характерним є наявність тканин, яким притаманне автотрофне (листя, зелені пагони, плоди) і гетеротрофне (корінь, незеленые частини рослин) харчування. Деякі рослини здатні переходити від автотрофного до гетеротрофному типом живлення (комахоїдні рослини).
Вивчення живлення рослин має велике значення для правильного застосування добрив і збільшення ефективності родючості ґрунту. Доглядаючи за рослинами, важливо знати водний режим рослин, що здійснюється між рослинами і навколишнім середовищем, завдяки якій рослини забезпечуються водою в кількості, необхідній для їх нормальної життєдіяльності.
Різні рослини потребують різного рівня зволоження ґрунту. За цією ознакою рослини ділять на групи: ксерофіти, гідрофіти, мезофіти. Для створення відповідного водного режиму рослин у районах з недостатньою кількістю опадів застосовують заходи, спрямовані на накопичення вологи і зрошення, а у перезволожених районах - осушення. Знання про механізм фотосинтезу рослин дає можливість створювати умови для інтенсивного фотосинтезу, впливає на врожайність.
|
|
Нужды растительного организма не ограничиваются водой, светом и углекислым газом. Кроме этого, для жизни растению абсолютно необходимы минеральные вещества, растворенные в воде. Без них растение не может расти, функционировать и плодоносить. К химическим элементам, наиболее необходимым для растений, относятся : N, P, Mg, Cl, Ca, S. Натрий входит в состав аминокислот; фосфор – в состав нуклеиновых кислот; магний – в состав хлорофилла; хлор, кальций, сера и многие другие элементы необходимы для поддержания жизнедеятельности не только растительных, но и любых других клеток. Растения получают микроэлементы из грунтового раствора. Особую потребность растительный организм испытывает в нитратах и фосфоре, поэтому недостаток этих элементов больше всего обозначается на росте и развитии растения. В разных частях земного шара почва имеет разный химический состав. Если почва, на которой выращиваются культурные растения, не содержит достаточного количества минералов, вегетативная масса растений и урожайность сильно снижаются. Тогда для восстановления урожайности в почву необходимо внести удобрения – вещества, содержащие минералы. Если количество удобрений чрезмерно, оно не используется растениями или накапливается в их тканях. Использование таких растений в пищу может привести к отравлению.
Воздушное питание растений осуществляется с помощью фотосинтеза.
Фотосинтез – это процесс преобразования энергии солнечного света в энергию химических связей и синтеза органических соединений (углеводов) из неорганических (воды и углекислого газа).
Основным фотосинтетическим пигментом высших растений является хлорофилл. По химической структуре различают несколько видов хлорофилла – a (содержится в хлоропластах всех зеленых растений и цианобактерий), b, c и d (присутствуют вместе с хлорофиллом a в клетках водорослей).
Процесс фотосинтеза состоит из двух взаимосвязанных этапов световой и темновой фаз. Световая фаза происходит лишь при наличии света, с помощью фотосинтетических пигментов в тилакоидах хлоропластов. Реакции темновой фазы не требуют для своего осуществления света и происходят в строме хлоропластов.
В световой фазе фотосинтеза происходит поглощение света молекулами хлорофилла и трансформация энергии света в химическую энергию АТФ и восстановленного НАНДФН (никотинамидадениндинуклеотидфосфат восстановленный). Эти процессы осуществляются белковыми комплексами, которые входят в состав тилакоидов хлоропластов.
Одними из таких комплексов являются фотосистема 1 (ФС1) и фотосистема 2 (ФС2). В каждой фотосистеме выделяют три зоны: антенный комплекс, реакционный центр, первичные акцепторы электронов. Антенный комплекс состоит из хлорофилла b и вспомогательных пигментов. Он предназначен для улавливания энергии света и передачи ее на реакционный центр. К реакционному центру ФС1 и ФС2 относятся молекулы хлорофилла a.
Процессы в световой фазе осуществляются по так называемой Z-схеме. Кванты света, попадая на ФС2 и передавая ей всю свою энергию, возбуждают электроны реакционного центра, которые передаются через цепь белковых переносчиков и теряют при этом энергию. Образованное вследствие выхода электронов вакантное место в ФС2 пополняется электронами, полученными во время фотолиза воды – реакции расщепления молекулы воды под действием кванта света с выделением протонов, электронов и кислорода.
Вместе с тем в случае возбуждения реакционного центра ФС1 электрон передается через железосодержащие белки, также теряя при этом энергию. Часть энергии, которая выделилась, идет на ферментативное восстановление НАДФ+ к НАДФН. Вакантное место, которое образовалось в ФС1, занимается электронами, которые поступили с ФС2. Энергия, которая высвободилась во время прохождения электронов с ФС2 в ФС2, используется для синтеза АТФ с АДФ и неорганического фосфата.
Образованные в результате фотохимических реакций АТФ и НАДФН используются для осуществления реакций темновой фазы, в которой происходит восстановление молекул СО2 к молекулам углеводов (глюкозы). Существуют разные способы восстановления СО2, наиболее распространенный из них – цикл Кальвина, присущий всем растениям.
В процессе цикла Кальвина происходит фиксация атома Карбона СО2 для построения глюкозы (С6Н12О6) с рибулезо1,5 дифосфата (С5Н8О5Р2).
Для синтеза 1 молекулы глюкозы в цикле Кальвина необходимо 12 молекул НАДФН и 18молекул АТФ, которые образовываются в результате фотохимических реакций фотосинтеза. Энергия для синтеза углеводов образовывается вследствие расщепления молекул АТФ, синтезированных во время прохождения электронов по компонентам ФС1 и ФС2.
Образования в процессе цикла Кальвина глюкоза может потом расщепляться до пирувата и поступать в цикл Кребса.
|
Потреби рослинного організму не обмежуються водою, світлом і вуглекислим газом. Крім цього, для життя рослині абсолютно необхідні мінеральні речовини, розчинені у воді. Без них рослина не може рости, функціонувати і плодоносити. До хімічних елементів, найбільш необхідним для рослин, відносяться : N, P, Mg, Cl, Ca, S. Натрій входить до складу амінокислот; фосфор - в склад нуклеїнових кислот; магній - до складу хлорофілу; хлор, кальцій, сірка і багато інші елементи необхідні для підтримки життєдіяльності не лише рослинних, але і будь-яких інших клітин. Рослини отримують мікроелементи з ґрунтового розчину. Особливу потребу рослинний організм відчуває в нітратах і фосфор, тому недолік цих елементів найбільше позначається на рості і розвитку рослини. У різних частинах земної кулі ґрунт має різний хімічний склад. Якщо ґрунт, на якому вирощують культурні рослини, не містить достатньої кількості мінералів, вегетативна маса рослин і врожайність сильно знижуються. Тоді для відновлення врожайності в ґрунт необхідно вносити добрива - речовини, що містять мінерали. Якщо кількість добрив надмірно, воно не використовується рослинами або накопичується в їх тканинах. Використання таких рослин у їжу може призвести до отруєння.
Повітряне живлення рослин здійснюється за допомогою фотосинтезу.
Фотосинтез - це процес перетворення енергії сонячного світла в енергію хімічних зв'язків і синтезу органічних сполук (вуглеводів) з неорганічних (води та вуглекислого газу).
Основним фотосинтетичним пігментом вищих рослин є хлорофіл. За хімічною структурою розрізняють кілька видів хлорофілу - a (міститься в хлоропластах всіх зелених рослин і ціанобактерій), b, c і d (присутні разом з хлорофілом a в клітинах водоростей).
Процес фотосинтезу складається з двох взаємопов'язаних етапів світлової та темнової фаз. Світлова фаза відбувається лише за наявності світла, з допомогою фотосинтетичних пігментів у тилакоїдах хлоропластів. Реакції темнової фази не вимагають для свого здійснення світла і відбуваються в стромі хлоропластів.
У світловій фазі фотосинтезу відбувається поглинання світла молекулами хлорофілу і трансформація енергії світла в хімічну енергію АТФ і відновленого НАНДФН (никотинамидадениндинуклеотидфосфат відновлений). Ці процеси здійснюються білковими комплексами, які входять до складу тилакоїдів хлоропластів.
Одними з таких комплексів є фотосистема 1 (ФС1) і фотосистема 2 (ФС2). У кожній фотосистемі виділяють три зони: антенний комплекс, реакційний центр, первинні акцептори електронів. Антенний комплекс складається з хлорофілу b і допоміжних пігментів. Він призначений для уловлювання енергії світла і передачі її на реакційний центр. До реакційного центру ФС1 і ФС2 відносяться молекули хлорофілу a.
Процеси в світловий фазі здійснюються за так званою Z-схемою. Кванти світла, потрапляючи на ФС2 і передаючи їй всю свою енергію, електрони збуджують реакційного центру, які передаються через ланцюг білкових переносників і втрачають при цьому енергію. Утворене внаслідок виходу електронів вакантне місце в ФС2 поповнюється електронами, отриманими під час фотолізу води - реакції розщеплення молекули води під дією кванта світла з виділенням протонів, електронів і кисню.
Разом з тим у разі порушення реакційного центру ФС1 електрон передається через залізовмісні білки, також втрачаючи при цьому енергію. Частина енергії, яка виділилася, йде на ферментативне відновлення НАДФ+ до НАДФН. Вакантне місце, яке утворилося в ФС1, займається електронами, які надійшли з ФС2. Енергія, що вивільнилася під час проходження електронів з ФС2 в ФС2, використовується для синтезу АТФ з АДФ і неорганічного фосфату.
Утворені в результаті фотохімічних реакцій АТФ і НАДФН використовуються для здійснення реакцій темнової фази, в якій відбувається відновлення молекул СО2 до молекул вуглеводів (глюкози). Існують різні способи відновлення СО2, найбільш поширений з них - цикл Кальвіна, властивий всім рослинам.
В процесі циклу Кальвіна відбувається фіксація атома Карбону СО2 для побудови глюкози (С6Н12О6) з рибулезо1,5 діфосфату (С5Н8О5Р2).
Для синтезу 1 молекули глюкози в циклі Кальвіна необхідно 12 молекул НАДФН і 18молекул АТФ, які утворюються в результаті фотохімічних реакцій фотосинтезу. Енергія для синтезу вуглеводів утворюється внаслідок розщеплення молекул АТФ, синтезованих під час проходження електронів по компонентам ФС1 і ФС2.
Утворена в процесі циклу Кальвіна глюкоза може розщеплюватися до пірувату і надходити в цикл Кребса.
|
