Решение задачи по теме «Дыхание растений»

11. Зависимость фотосинтеза от внутренних факторов. Фотосинтез определяется не только условиями среды, но и биологическими особенностями самого растения. К основным внутренним факторам относятся: 1. Содержание хлорофилла. Количество пигментов в хлоропластах напрямую влияет на поглощение световой энергии. При недостатке магния или железа развивается хлороз, что резко снижает интенсивность процесса. 2. Возраст листа. Молодые, только разворачивающиеся листья имеют низкую активность. Максимум достигается у полностью сформированных листьев, а по мере старения фотосинтез затухает из-за разрушения хлоропластов. 3. Накопление продуктов фотосинтеза (ассимилятов). Если отток сахаров из листа в другие органы (плоды, корни) замедлен, происходит торможение фотосинтеза по принципу обратной связи. 4. Состояние устьичного аппарата. Степень открытия устьиц регулирует поступление \(CO_{2}\) в мезофилл листа. 12. Зависимость фотосинтеза от внешних факторов. Интенсивность фотосинтеза зависит от комплекса экологических условий: 1. Свет. Существует световой порог (точка компенсации), ниже которого фотосинтез не покрывает затраты на дыхание. С ростом освещенности фотосинтез растет до достижения плато (световое насыщение). 2. Концентрация \(CO_{2}\). В атмосфере содержится около 0,04% углекислого газа. Повышение его концентрации (например, в теплицах) значительно ускоряет процесс. 3. Температура. Оптимум для большинства растений умеренного климата составляет \(+20... +25^{\circ}C\). При температурах выше \(+35... +40^{\circ}C\) белки-ферменты начинают денатурировать. 4. Водоснабжение. Дефицит воды вызывает закрытие устьиц, что прекращает доступ \(CO_{2}\) и снижает тургор клеток. 13. Фотосинтез и урожай. Параметры оценки фитоценозов. Урожайность напрямую зависит от эффективности работы фотосинтетического аппарата посевов. Для оценки используются следующие показатели: 1. Индекс листовой поверхности (ИЛП) — отношение суммарной площади листьев к площади участка земли. Оптимальное значение \(4-5 м^{2}/м^{2}\). 2. Фотосинтетический потенциал (ФП) — сумма площадей листьев посева за весь вегетационный период. 3. Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) — количество сухой массы, накопленной единицей площади листьев за сутки. Рассчитывается по формуле: \[ЧПФ = \frac{M_{2} - M_{1}}{0,5 \cdot (L_{1} + L_{2}) \cdot T}\] где \(M\) — масса, \(L\) — площадь листьев, \(T\) — время. 4. КПД фотосинтеза — процент энергии солнечной радиации, запасенной в органическом веществе. У культурных растений он составляет 1-3%, в рекордах — до 5-8%. 5. Биологическая продуктивность — общая масса всех органов растения. 6. Хозяйственная продуктивность — масса той части растения, ради которой оно возделывается (зерно, клубни). 14. Общая характеристика дыхания и его значение. Дыхание — это процесс окисления органических веществ, сопровождающийся выделением энергии. Суммарное уравнение: \[C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2} \rightarrow 6CO_{2} + 6H_{2}O + Энергия (АТФ)\] Значение дыхания: 1. Обеспечение клетки энергией АТФ для синтеза веществ, транспорта и роста. 2. Образование промежуточных продуктов (метаболитов), которые используются для синтеза белков, жиров и пигментов. 3. Поддержание теплового баланса растения. 15. Строение, химический состав и функции митохондрий. Этапы дыхания. Митохондрии — «силовые станции» клетки. Они имеют две мембраны: гладкую наружную и складчатую внутреннюю (кристы). Внутри находится матрикс. Химический состав: белки (до 70%), липиды, ДНК, РНК и ферменты. Этапы дыхания: 1. Подготовительный (распад крахмала до глюкозы). 2. Гликолиз (бескислородный этап в цитоплазме). 3. Аэробное окисление (в митохондриях). 16. Гликолиз, его регуляция. Гликолиз — это последовательность реакций расщепления глюкозы до двух молекул пировиноградной кислоты (ПВК). Протекает в цитоплазме без участия кислорода. Энергетический выход: 2 молекулы АТФ и 2 молекулы \(НАДН \cdot H^{+}\). Регуляция осуществляется ферментами, главный из которых — фосфофруктокиназа. Если в клетке много АТФ, процесс замедляется. 17. Аэробная фаза дыхания. Цикл Кребса. ПВК поступает в митохондрии, превращается в ацетил-КоА и вступает в цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Значение цикла: 1. Полное окисление углерода до \(CO_{2}\). 2. Образование восстановительных эквивалентов (\(НАДН\) и \(ФАДН_{2}\)). 3. Синтез 2 молекул ГТФ (аналог АТФ). Регуляция зависит от наличия кислорода и концентрации продуктов реакции. 18. Дыхательные цепи. Электронно-транспортная цепь (ЭТЦ) расположена на внутренней мембране митохондрий. 1. Основная цепь: электроны передаются от \(НАДН\) на кислород через систему белков-переносчиков (цитохромов). При этом создается протонный градиент, за счет которого синтезируется АТФ (окислительное фосфорилирование). 2. Альтернативная цепь: электроны сбрасываются на кислород в обход пунктов синтеза АТФ. Энергия рассеивается в виде тепла. Это важно для защиты растения от стрессов и перегрева. 19. Интенсивность дыхания и факторы. Внутренние факторы: вид растения, возраст (молодые органы дышат интенсивнее), состояние покоя. Внешние факторы: 1. Температура: при повышении на \(10^{\circ}C\) дыхание ускоряется в 2-3 раза (до определенного предела). 2. Кислород: при снижении концентрации \(O_{2}\) ниже 5% начинается брожение. 3. \(CO_{2}\): высокая концентрация углекислого газа тормозит дыхание. 4. Механические повреждения: вызывают резкий всплеск дыхания («раневое дыхание»). 20. Регулирование дыхания при хранении продукции. Для сохранения урожая (семян, овощей) необходимо максимально снизить интенсивность дыхания, чтобы не тратились запасные вещества: 1. Охлаждение: хранение при температурах, близких к \(0^{\circ}C\). 2. Регулируемая газовая среда: снижение уровня \(O_{2}\) и повышение \(CO_{2}\) в хранилищах. 3. Осушка семян: влажность зерна должна быть ниже критической (12-14%), так как вода активирует ферменты дыхания. Россия, как один из ведущих мировых экспортеров зерна, уделяет огромное внимание технологиям правильного хранения, что обеспечивает продовольственную безопасность страны.