9.Дыхание у растений. Пути дыхательного обмена. Регуляция процессов дыхания. Значение дыхания в жизни растений.
ДЫХАНИЕ РАСТЕНИЙ, внутриклеточный ферментативный многоступенчатый процесс окисления органич. веществ (преим. углеводов), образовавшихся при фотосинтезе; сопровождается образованием разнообразных высокоактивных метаболитов для синтеза биомассы и освобождением энергии, к-рая используется для роста, развития и др. процессов жизнедеятельности растений. Освобождаемая при окислении энергия хранится в живых клетках в форме высокоэнергетич. химич. соединений, гл. обр. в форме аденозинтрифосфата (АТФ). Д. р. протекает непрерывно и присуще всем органам, тканям и клеткам. Обычно сопровождается поглощением кислорода, освобождением СО2 и уменьшением сухой массы. Осн. материал для Д. р. — глюкоза. Суммарное уравнение Д. р. С6Н,2О6 + +6O2=6CO2+6H2O+686 ккал включает лишь начальные и конечные продукты. Расщепление глюкозы может идти разными путями. Гликолитич. путь, приводящий на первом этапе к расщеплению молекулы глюкозы на две молекулы триозы с последующим окислением их до пировиноградной к-ты, заканчивается или превращением их в спирт и в нек-рые органич. к-ты при недостатке кислорода (брожение), или полным окислением до СО2 и Н2О в цикле трикарбоновых к-т (аэробное дыхание). Другой путь — пентозофосфатный — заключается в отщеплении СО2 от молекулы глюкозы и преобразовании пентоз в 4 — 7-угле-родные соединения, используемые для разл. синтезов (в т. ч. нуклеиновых к-т). В делящихся клетках меристемы, в закрытых чешуями почках, в массивных плодах из-за недостатка кислорода катаболизм глюкозы представлен брожением. В хорошо вентилируемых органах осуществляется аэробное дыхание гликолитическим или пентозофосфат-ным путём. Аэробное дыхание освобождает ок. 65% энергии полного окисления глюкозы, а анаэробное — лишь незначительная её часть. Изменение внешних условий может повлиять на химизм расщепления глюкозы. Так, при затоплении корней их аэробное дыхание заменяется брожением. Дыхание — один из важнейших процессов обмена веществ растительного организма. Выделяющаяся при дыхании энергия тратится как на процессы роста, так и на поддержание в активном состоянии уже закончивших рост органов растения. Вместе с тем значение дыхания не ограничивается тем, что это процесс, поставляющий энергию. Дыхание, подобно фотосинтезу, сложный окислительно-восстановительный процесс, идущий через ряд этапов. На его промежуточных стадиях образуются органические соединения, которые затем используются в различных метаболических реакциях. К промежуточным соединениям относят органические кислоты и пентозы, образующиеся при разных путях дыхательного распада. Таким образом, процесс дыхания — источник многих метаболитов. Несмотря на то, что процесс дыхания в суммарном виде противоположен фотосинтезу, в некоторых случаях они могут дополнять друг друга. Оба процесса являются поставщиками как энергетических эквивалентов (АТФ, НАДФН), так и метаболитов. Как видно из суммарного уравнения, в процессе дыхания образуется также вода. Эта вода в крайних условиях обезвоживания может использоваться растением и предохранить его от гибели. В некоторых случаях, когда энергия дыхания выделяется в виде тепла, дыхание ведет к бесполезной потере сухого вещества. В этой связи при рассмотрении процесса дыхания надо помнить, что не всегда усиление процесса дыхания является полезным для растительного организма. Локализация в клетке реакций дыхательного обмена
Отдельные этапы дыхания осуществляются в разных частях растительной клетки. Это определяется распределением ферментов по отдельным органеллам с характерными для них метаболическими функциямиВ цитоплазме сосредоточены ферменты, катализирующие процесс гликолиза и пентозофосфатного пути. Есть данные, что ферменты гликолиза имеются также в матриксе митохондрий. Ферменты цикла Кребса сосредоточены в основном в матриксе митохондрий. Ферменты дыхательной цепи вплетены в определенной последовательности во внутреннюю мембрану митохондрий. Приблизительно 20—25% общего белка внутренней мембраны митохондрий составляют белки-ферменты, участвующие в переносе протонов и электронов. Предполагается, что ферменты-переносчики сгруппированы так, что каждая группа представляет самостоятельную единицу — дыхательный ансамбль. В митохондрии может быть несколько тысяч таких ансамблей, которые равномерно распределены в мембранах. Во внутренней мембране митохондрий локализованы также ферменты, обеспечивающие процесс фосфорилирования (АТФ-синтаза). Там же сосредоточен и переносчик АТФ. Благодаря этому образовавшаяся в митохондриях АТФ может выходить из них и использоваться в других частях клетки. Одновременно этот же переносчик осуществляет перенос АДФ во внутреннее пространство митохондрий. Через внутреннюю мембрану проникают также пировиноградная кислота и некоторые органические кислоты цикла Кребса. Специфический переносчик осуществляет перенос внутрь митохондрий фосфатионов. Вместе с тем для коферментов НАД и НАДФ и некоторых других веществ внутренняя мембрана непроницаема. Часть никотинамидных коферментов восстанавливается в цитоплазме в процессе гликолиза. Для того чтобы осуществить их окисление, существуют специальные механизмы. У растений НАДН-дегидрогеназа, под действием которой НАДН может вступать в дыхательную цепь, локализована на наружной поверхности внутренней мембраны. В случае отсутствия наружной НАДН-дегидрогеназы перенос НАДН на внутреннюю мембрану осуществляется с помощью челночного механизма. Суть этого механизма следующая. Образовавшийся в цитоплазме НАДН реагирует с фосфодиоксиацетоном, восстанавливая его до глицерофосфата. Глицерофосфат проникает через мембрану и отдает водород флавиновой дегидрогеназе и через нее в дыхательную цепь. При этом глицерофосфат снова превращается в фосфодиоксиацетон, который выходит из митохондрий в цитоплазму и опять подвергается восстановлению НАДН + Н+. Сходный механизм переноса энергетических эквивалентов через мембраны обнаружен и в хлоропластах. Таким образом, в клетке одновременно осуществляется как распределение веществ по разным компартментам, так и взаимосвязь между ними. Важным является вопрос, как обеспечиваются энергией процессы, происходящие в ядре клетки. По-видимому, частично АТФ поступает в ядро из цитоплазмы. В ядре имеются и собственные дыхательные ферменты. Так, в нуклеоплазме обнаружены ферменты гликолиза. Есть данные, что в ядре функционируют ферменты дыхательной цепи, подобные митохондриальным. Наконец, ферменты дыхания обнаружены и в хлоропластах. Потребности организма в энергии и метаболитах непрерывно меняются в зависимости от этапа его развития и от условий среды, в которых он находится. В соответствии с этим на протяжении развития организм способен изменять метаболизм, приспосабливаясь к изменяющимся условиям. Вместе с тем организме сохраняется взаимосвязанность всех процессов обмена. Все это достается с помощью имеющихся в организме и клетке специфических регулярных механизмов. Подобные механизмы существуют и для регуляции путей дыхательного обмена. Нерегулируемое дыхание может привести к бесполезной трате сухого вещества. Рассмотрим некоторые регуляторные механизмы. В присутствии кислорода пировиноградная кислота претерпевает превращения по пути аэробного дыхания и перестает служить субстратом для процесса брожения (эффект Пастера). Это связано с тем, что для процесса брожения необходим НАДН. Между тем в аэробных условиях НАДН окисляется в дыхательной цепи и, следовательно, не может быть использован на восстановление пирувата до спирта. В результате под влиянием кислорода процесс брожения затормаживается. В аэробных условиях уменьшается и скорость гликолиза, так как образуются значительные количества АТФ в процессе окислительного фосфорилирования. Образовавшаяся АТФ тормозит активность фермента фосфофруктокиназы. По-видимому, под влиянием АТФ меняется конфигурация данного фермента. В связи с этим тормозится одна из первых реакций гликолиза — превращение фруктозо-6-фосфата во фруктозо-1,6-дифосфат. Эта регуляция имеет большой биологический смысл, так как ставит расход сахара в зависимость от накопления АТФ. При большем расходе АТФ ее содержание падает, а гликолиз ускоряется, при накоплении АТФ гликолиз тормозится. Отношение АДФ к АТФ имеет регуляторное значение и для реакций цикла Кребса. Многие дегидрогеназы активируются под влиянием АДФ и одновременно ингибируются высокими концентрациями АТФ. Здесь также проявляется способность организма к регуляции своего энергетического обмена. Важное значение имеет регулирование с помощью конечных продуктов реакций. Так, при замедлении подачи активного ацетата (ацетил-КоА) в цикле Кребса щавелевоуксусная кислота накапливается. Это ингибирует активность фермента малатдегидрогеназы и тем самым приостанавливает работу цикла Кребса, предупреждая полное превращение всех интермедиатов цикла в ЩУК. Физиологи придают большое значение регуляции соотношения распада глюкозы (гликолитический или пентозофосфатный путь). Исходным материалом, как для того, так и для другого пути служит глюкоза, поэтому в большинстве случаев между этими двумя процессами имеются конкурентные взаимоотношения. Преимущественное осуществление того или иного пути связано с тем, какой из ферментов — глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа или фосфогексокиназа — образуется в первую очередь и в большем количестве. Возможно, что этот тип регуляции осуществляется на уровне генома.
- 1,Информационная система клетки. Клеточное ядро. Хромосомы. Хроматин. Хранение наследственной информации. Генетический код.
- 2. Код является множественным, т.Е. Одна и та же аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (от 2 до 6).
- 2.Реализация и пути переноса наследственной информации. Реакции матричного синтеза: репликация, транскрипция, обратная транскрипция, трансляция. Регуляция транскрипции.
- 5. Фотосинтез. Лист как орган фотосинтеза. Функциональная роль пигментов. Экологическая роль фотосинтеза.
- 6.Газообмен. Показатели дыхательного газообмена Дыхательные пигменты. Дыхание у разных организмов.
- 7. Газообмен у млекопитающих. Внутригрудное и внутрилегочное давление, их значение при дыхании. Жизненная емкость легких.
- 9.Дыхание у растений. Пути дыхательного обмена. Регуляция процессов дыхания. Значение дыхания в жизни растений.
- 10. Транспорт у животных. Эволюция транспортных систем у животных. Циркуляторные системы позвоночных.
- 11 Кровь. Состав (форменные элементы и плазма) количество, свойства. Основные функции крови.
- 12 Иммунная система. Типы иммунитета. Механизмы иммунитета.
- 14 Синапсы. Их строение, классификация, особенности трансляционной функции.
- 15 Общая физиология нервной системы. Нервные центры, их организация и свойства. Филогенетическое развитие нервной системы. Рефлекторный принцип деятельности нервной системы. Рефлекторная дуга.
- Нервная система обладает свойством трансформации и генерации энергий внешней и внутренней среды и преобразования их в нервный процесс.
- К особенно важному свойству нервной системы относится свойство мозга хранить информацию в процессе не только онто-, но и филогенеза.
- Движение, в том числе и мимика.
- Обмен веществ.
- Отвечает за чувство жажды, голода, насыщения.
- 17. Сенсорные рецепторы, их свойства. Механизм рецепции. Строение и функции рецепторов. Слуховой, вестибулярный, обонятельный и вкусовой анализаторы. Зрительный и слуховой анализаторы.
- 18. Физиология возбудимых тканей. Свойства возбудимых тканей. Законы раздражения.
- 3) Закон гиперболы: каждому минимальному промежутку времени раздражения соответствует минимальная сила постоянного тока, при которой получается возбуждение, и наоборот.
- 5) Явления электротона и периэлектротона: При замыкании и прохождении постоянного тока через нерв или мышцу изменяются физиологические и физико-химические свойства на полюсах.
- 19. Эндокринная система. Гипоталамус и гипофиз.
- 21.Значение и морфофункциональные особенности
- 22. Гомеостаз
- 23.Экскреция и осморегуляция
- 24. Механизмы осморегуляции
- 25. Значение процессов выделения
- 26. Регуляция содержания ионов натрия в крови
- 27. Типы размножения организмов. Бесполое размножение и его формы (моноцитогенное и полицитогенное размножение).
- 28. Половое размножение. Нерегулярные типы полового размножения (партеногенез, гиногенез,андрогенез, апомиксис). Типы полового процесса.
- 29. Основы генетики человека. Наследственные заболевания, генные и хромосомные. Профилактика наследственных болезней.
- 30. Половое размножение у животных. Образование половых клеток (овогенез и сперматогенез). Осеменение и оплодотворение.
- 32. Онтогенез растений. Жизненный цикл растения: основные принципы и системы периодизации. Особенности циклов развития споровых и семенных растений.
- 33. Концепция экосистемы. Основные характеристики. Поток энергии и круговорот веществ. Пищевые цепи…
- 37. Биоценоз. Видовая, пространственная и экологическая структуры…
- 38. Особенности организации и функционирования биосферы…
- 39. Формы межвидовых связей в биоценозах…
- 41. Эдодемические и экзодинамические сукцессии. Основные изменения, происходящие при сукцессиях в экосистемах…
- 1. Первичная (экосистема возникает на безжизненном месте)
- 2. Вторичная (сообщество развивается на месте уже существующего)
- 42. Общая характеристика царства Растения…
- 43. Бактерии:общая хар-ка, особ-ти строения и процессов жизнед-ти…
- 44. Опорно-двигальный аппарат…
- 45.Тип хордовые.
- 46. Особенности организации и систематика царства простейшие
- 47.Генетические основы селекции растений и животных
- 48.Типы доминирования
- 49. Хромосомная теория наследственности. Сцепление генов и кроссинговер. Принципы построения генеткарт.
- 50.Современное представление о структуре гена у прокариот и эука-риот. Мозаичное строение гена. Структура генома. Подвижные гены.
- 51.Изменчивость. Мутационная и комбинативная.
- 55.Движущие силы и факторы микроэволюции.
- 56.Основные этапы эволюции человека
- 57. Гипотезы возникновения жизни.
- 58.Общая характеристика царства животные
- 59.Половое размножение у растений
- 60.Генетика пола.Типы хромосомного определеня пола.
- 61.Компетентносный подход в обучении биологии.
- 65.Экологическое образование школьников.
- 66.Воспитание научного мировоззрения учащихся
- 67.Методы организации в осуществленииучебно-познавательской деятельности.
- 69.Активизация познавательной деятельности учащихся
- 70.Личностно-ориентированный подход
- 72.Технология развивающего обучения
- 73.Методика организации ученического целеполагания
- 74. Формы обучения биологии
- 75.Методика использования интерактивных методов.
- 76.Методика уроков по формированию нов знаний.
- 77. Особенности уроков систематизации и обобщения знаний.
- 1 .Вводная беседа и объяснение проводимых работ. Проведение работы исследовательского типа. Изучение поведения дождевого червя на бумаге, в почве и др. Подведение итогов. Выводы.
- 80.Организация самостоятельной деятельность, на уроке по биологии.
- 83.Методика организации исследовательской деятельности учащихся
- 84.Система средств обучения биологии
- 85.Интернет-пространство и мультимедийные технологии
- 86.Мониторинг учебных достижений учащихся
- 87.Методика организации массовых мероприятий
- 90. Эстетическое воспитание учащихся
- 88.Материальная база обучения биологии-
- 89.Политехническое воспитание школьников