HYPERLINK «http://www.ukrreferat.com/» www.ukrreferat.com – лідер
серед рефератних сайтів України!

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

ПЛАН

1. Біоелектричні потенціали та біоструми в клітині

2. Роль пігментів у житті рослини

3. Енергетика дихання. Поняття про фізіологічну ефективність дихання

Список використаної літератури

1. Біоелектричні потенціали та біоструми в клітині

Завдяки науковим пошукам було з’ясовано, що й рослинний світ має
електричні властивості. Те, що рослини можуть бути генераторами
електричних потенціалів, було встановлено вже у середині ХIX сторіччя.
Серед вчених є і вітчизняні дослідники. Так, М.Ф.Леваковський був
піонером у галузі електрофізіології рослин в Україні; довів, що
біоструми в рослині виникають у безпосередньому зв’язку зі збудженням, з
передачею його по тілу рослини, з процесом руху. У 1898 р. Б.І. Клейн
показав, що освітлення викликає появу електричного струму в рослині. За
результатами дослідів з гальванотропізму Л.А. Рішаві у 1890 р. довів, що
слабкі струми спричиняють вигин коренів до катоду, сильні – до аноду.

Основні механізми електротворення в рослинному організмі, як і в
тваринному, відбуваються на клітинній мембрані. У створенні мембранної
різниці потенціалів також беруть участь іони натрію і калію. Саме на
рослинному організмі добре простежується зв’язок енергетичних процесів
клітини з наявністю потенціалів на поверхні мембрани. Енергетичні
процеси в рослинній клітині відбуваються за участю кисню — у
безкисневому, або анаеробному, середовищі вони припиняються. Зникають
при цьому й мембранні потенціали. Коли рослина повертається в нормальну
атмосферу, потенціали швидко відновлюються.

Яка роль мембранного потенціалу в тваринному організмі? На це запитання
ми вже дали відповідь: він очікує збудження, яке передається по нервових
тканинах і зумовлює відповідну реакцію. У рослин помітити щось подібне
важко, бо у них немає нервової системи і специфічних тканин, що здатні
до механічної роботи. Спосіб життя рослинного організму принципово
відмінний від тваринного. Яке ж завдання рослинної електрики? Де вона
локалізована? Адже рослина, як і все живе, реагує на навколишнє
середовище. Збудження і подразнення в рослинному організмі не викликають
дуже швидких видимих змін — рослина не може рятуватися від
переслідувача, який хоче її зірвати, втечею, вона не відсмикне листочка
від опіку, не зможе перекочувати в місцевість зі сприятливішими умовами
для існування. Вони відбиваються на її життєвих процесах — фотосинтезі,
хімічних перетвореннях, змінах клітинного тиску, росту тощо. Зрозуміло,
що такі специфічні реакції на зовнішні подразнення позначились і на
самому процесі розповсюдження збудження. Хвилі збудження, які охоплюють
рослину під час дії на неї сильної хімічної речовини або електричного
струму, рухаються значно повільніше, ніж у нервових волокнах тваринного
організму — лише 2 см за секунду. Таку швидкість ні в якому разі не
можна порівнювати з тією блискавичністю, з якою тваринний організм
оцінює життєві ситуації при швидкій зміні зовнішніх умов.

Електричні процеси у рослинах виникають не тільки у відповідь на
механічні або хімічні подразнення, як це спостерігалося в експериментах
над тваринами. Фотосинтез — явище, властиве тільки рослині,— теж не
обходиться без електрики. Цей дивовижний процес творення органічної
речовини з неорганічних сполук під дією сонячної енергії на першому
етапі відбувається тільки на світлі, а подальші його етапи
супроводжуються значними електричними потенціалами. На освітленій
поверхні зеленого листка, де за участю хлорофілу проходить процес
фотосинтезу, електричні процеси підсилюються. Різниця потенціалів між
освітленою і затіненою частиною листка досягає 50—100 мілівольт. Чим
більше освітлення, тим більша різниця потенціалів. Ці потенціали значно
відрізняються від хвиль збудження. Вони швидкоплинні й змінні. Подібні
потенціали виникають і в місцях посиленого росту на кінчиках корінців і
молодих пагонів.

Здавалося б, така відмінність між характером електричних явищ у двох
різних царствах живого світу цілком логічна. Та вчені продовжували
шукати у рослин властиві тваринному організму потенціали дії з їхньою
інформацією про подразнення та характерною реакцією. І з’ясувалося, що
швидкі потенціали дії виникали в рослинному організмі саме тоді, коли
він виявляв властивості, подібні до тваринного. Наприклад, так звані
комахоїдні рослини, які не тільки всмоктують з ґрунту неорганічні
елементи та синтезують у листках органічні, а й споживають дрібних
комах, одержуючи відразу органічну їжу та необхідні мікроелементи. Такі
рослини приваблюють комах ароматом, солодкими клейкими краплинами, що
виступають на листках. Як тільки комаха сідає до солодкого «столу»,
«хижак» швидко згортає листочки. Рослина «перетравлює» свою жертву —
висмоктує поживні речовини, після чого листок розтулюється, викидає
неперетравлені рештки, і на ньому знову блищать солодкі краплини —
приманка для іншої комахи.

Описаний механізм дуже подібний до того, який спостерігали у тваринному
світі: подразнення — аналіз — реакція. Під час хижацьких маніпуляцій
комахоїдних рослин, зокрема у діанової мухоловки, було зареєстровано
двофазні типові струми дії тривалістю 0,1—0,2 метрів за секунду. А така
швидкість передачі подразнення вже може забезпечити достатньо спритні
рухи рослини — саме такі, що необхідні для її хижацьких цілей.

Двофазні струми спостерігаються і під час захисної реакції мімози
(швидкість їх розповсюдження — 0,01метрів за секунду). Варто до неї
доторкнутися, як вона згортає свої тендітні листочки.

Згодом двофазні потенціали дії було зареєстровано й у інших рослинах. У
1963 році радянські вчені І. І. Гунар і Л. М. Синюхін зареєстрували у
провідній системі стебел гарбуза і квасолі потенціали дії, що
розповсюджувалися зі швидкістю 0,4?0,8 метрів за секунду. Виникали вони
при подразненні кореневої системи і звідти прямували аж до листків, де
спричинювали тривалу зміну енергетичних потенціалів. Можна припустити,
що у цих витких довгостеблих рослинах саме так налагоджується зв’язок
між окремими частинами всього організму.

Отже, у рослинному організмі роль електрики не настільки яскраво
виражена, як у тваринному, проте й тут вона є надійним містком між
навколишнім середовищем і внутрішнім рослинним. Можливості реакції
рослин на навколишнє середовище поки що не зовсім зрозумілі, тому раз по
раз з’являються сенсаційні повідомлення.

Без сумніву можна сказати тільки одне: рослина має свої електричні
таємниці і дуже неохоче розкриває їх людям. Якщо деякі з дивовижних
фактів спілкування рослин з навколишнім середовищем підтвердяться або
встановляться нові, то єдиним, що можна впевнено сказати, буде саме
їхній тісний зв’язок з електричними процесами, які відбуваються в живому
організмі.

2. Роль пігментів у житті рослини

Функція основних рослинних пігментів зводиться до акумуляції енергії
світла, тому їх називають фотосинтетичними. Є також допоміжні пігменти,
зокрема каротиноїди, які містять до 65—70% природних пігментів (каротин,
родопсин, лікотии, спірилоксантин та ін.). Вміст каротиноїдів у зелених
рослинах становить 0,07-0,2% сухої маси.

Широко розповсюдженими в рослинному світі фарбувальними речовинами є
антоціани. На відміну від хлорофілу вони не пов’язані всередині клітини
з пластидних утвореннями, а найчастіше розчинені в клітинному соці,
іноді зустрічаються у вигляді дрібних кристалів. Сучасними дослідженнями
встановлено, що природні барвники (в основному з групи фенолів), які
містяться в різних частинах рослин, відіграють велику роль в їхньому
житті.

Наявність в клітинах рослин фарбувальних речовин допомагає їм найбільш
ефективно поглинати і використовувати сонячні промені. Всі пігменти
рослин представляють собою вибірково працюють фізико-хімічні фільтри —
пастки сонячного світла. Якщо хлорофіл листя поглинає тільки червоні і
синьо-фіолетові промені, використовувані в процесі фотосинтезу для
утворення складних органічних сполук з простих мінеральних речовин
грунту і повітря, то яскраво-пофарбовані квітки, завдяки вмісту в них
різноманітних пігментів, вловлюють промені іншої довжини хвилі і
перетворюють їх в інші форми енергії. Ці форми енергії використовуються
рослинами для дозрівання пилку і яйцеклітин, синтезу ароматичних
речовин, підвищення температури в органах розмноження, що прискорює
перебіг обмінних процесів.

Чашечкоподібні віночки квіток у гірських і арктичних рослинах діють як
своєрідні увігнуті збірні дзеркала — рефлектори, концентруючи сонячне
світло в центрі квітки, де температура може перевищувати температуру
навколишнього середовища на 6…8 градусів Цельсія. Повертаючись
постійно протягом світлового дня до сонця, квітки максимально
використовують його енергію. А з настанням сутінок, закриваючи віночок
або нахиляючи квітка донизу, рослина створює сприятливі умови для
кращого збереження акумульованої енергії.

Висока концентрація пігментів сприяє і захисту спадкового апарату рослин
від мутагенних впливів.

A

забарвлення. У цьому відношенні найбільше значення має пігмент —
меланін. Завдяки особливостям своєї структури він як би є «молекулярним
ситом», в осередках якого застряють і знешкоджуються радикали, що
утворюються під дією ультрафіолетових променів. Штами мікроорганізмів,
що містять меланін, настільки набувають стійкості до ультрафіолетового
опромінення і дії космічних променів, що живуть і розмножуються у
високих шарах атмосфери, в горах, в пустелях, в Арктиці й Антарктиці,
тобто там, де їх незабарвлені родичи гинуть. Наявність меланіну в
оболонках клітин, суперечка і гіф грибів надійно захищає мікроорганізми
від впливу на них ферментів, що виділяються мікробами-антагоністами.

Хлорофіл — зелений пігмент, присутній в клітинах рослин, деяких
водоростей і ціанобактерій, що надає їм відповідного кольору. Назва
походить від грец. chloros — «зелений» і phyllon — «листок».

Хлорофіл є необхідним для рослин. Він допомагає рослинам отримати з
світла енергію.

Як допоміжні пігменти фотосинтетичного апарату каротиноїди забезпечують
поглинання квантів двома піками в синьо-фіолетовий та синій областях
спектра (420…490 нм) і деякою мірою в зеленій (490…550 нм).
Максимуми поглинання залежать від замісників біля вуглецевого скелета,
типу розчинника та кількості подвійних зв’язків. В амплітуді від 400 до
550 нм вони, як правило, мають дві-три смуги поглинання.

Отже, каротиноїди розширюють спектр дії фотосинтезу, забезпечуючи,
поглинання від 10 до 20 % енергії сонячних квантів, причому близько 50 %
енергії поглинається в короткохвильовій області — зоні високих енергій.
Ці пігменти виконують функцію світлопоглинання, передаючи енергію свого
електронно-збудженого стану до хлорофілу а. Зворотний процес передачі
неможливий. Слід підкреслити, що каротиноїди, на відміну від хлорофілів,
не здатні до флуоресценції.

Такі каротиноїди, як віолаксантин, неоксантин, зеаксантин та інші,
поглинаючи світло в короткохвильовій високоенергетичній частині спектра,
виконують захисну функцію, як хімічні буфери в реакціях фотосинтезу.
Можливий механізм захисту полягає в тому, що каротиноїди здатні
реагувати зі збудженою молекулою хлорофілу, забираючи від нього енергію,
чим попереджають його фотоокиснення. Енергія фотозбудженої молекули
хлорофілу переходить до каротиноїду, хлорофіл набуває нормального
енергетичного стану, а енергія виділяється у вигляді тепла. Завдяки
цьому каротиноїди оберігають хлорофіл та інші біологічно активні сполуки
від фотоокиснення.

Слід згадати, що каротиноїдам належить ще одна специфічна функція в
регулюванні фотосинтетичного апарату рослинного організму. Річ у тім, що
хлоропласти переміщуються в клітині під впливом синіх променів, які
знову ж таки поглинаються каротиноїдами.

Фізіологічна функція каротиноїдів не обмежується їхньою участю в
передачі енергії на молекули хлорофілів. Каротиноїди — переносники
активного кисню, вони беруть участь в окисно-відновних реакціях завдяки
наявності значної кількості подвійних зв’язків. їм належить певна
функція у статевому процесі рослин, а саме: вони зумовлюють забарвлення
пелюсток квітів, плодів, коренеплодів. Залишається мало з’ясованою їхня
функція в кисневому обміні, участь у формуванні фотоперіодичної реакції,
в ростових процесах, зокрема під час проростання насіння, в проявах
фототаксису та фототропізму.

3. Енергетика дихання. Поняття про фізіологічну ефективність дихання

Поглинання світла зеленими рослинами є основою для розрахунків
енергетичної ефективності трофічного рівня рослин. Вірогідно, – зазначає
Р.Ріклефс (1979), – від 20 до 30% усього світла, яке досягає поверхні
Землі в продуктивних місцезростаннях, поглинається зеленими рослинами.
Більша частина світла або відбивається, або поглинається головним чином
ґрунтом і водою. Ефективність загальної продукції, як зазначено вище,
становить звичайно не менше 2%. На прикладі кукурудзяного поля автор
показує, що лише 1,6% світлової енергії, яка падає на цей зелений килим,
асимілюється в процесі фотосинтезу. Решта енергії або перетворюється в
тепло (54%) або ж поглинається водою в ґрунті та листках у процесі
випаровування і транспірації. В лабораторних умовах ефективність
фотосинтезу можна довести до максимального значення – 34%.

Фотосинтез і дихання рослин необхідно розглядати як дві сторони єдиного
процесу обміну речовин і обміну енергії. Найважливішою особливістю цих
процесів є те, що для життєдіяльності самих зелених рослин витрачається
лише невелика частина створюваних ними органічних сполук. Більша ж їх
частина відкладається про запас до форми порівняно стійких до
перетворень сполук.

Весь процес дихання протікає в клітинах рослинного організму. Він
складається з двох етапів, в ході яких складні органічні речовини
розщеплюються на більш прості неорганічні – вуглекислий газ і воду. На
першому етапі за участю спеціальних білків, які прискорюють процес
(ферментів), відбувається розпад молекул глюкози. У підсумку з глюкози
утворюються більш прості органічні сполуки і виділяється небагато
енергії. Цей етап дихального процесу відбувається в цитоплазмі.

На другому етапі прості органічні речовини, що утворилися на першому
етапі, взаємодіючи з киснем, окислюються – утворюють вуглекислий газ і
воду. При цьому вивільняється багато енергії. Другий етап дихального
процесу протікає тільки за участю кисню в спеціальних органелах клітини
– мітохондріях.

Таким чином, в процесі дихання відбувається розщеплення більш складних
органічних речовин на прості неорганічні сполуки — вуглекислий газ і
воду. При цьому рослина забезпечується вивільненою енергією. Одночасно
йде передача різних хімічних елементів з одних сполук до інших. Ці
перетворення речовин в організмі називають обміном речовин. Обмін
речовин – одна з важливих ознак життя.

Обмін речовин – це сукупність різних хімічних перетворень, що протікають
в організмі і забезпечують ріст та розвиток організму, його відтворення
і постійний контакт з навколишнім середовищем.

Обмін речовин пов’язує всі органи організму в єдине ціле. Разом з цим
завдяки обміну речовин організм взаємодіє з навколишнім середовищем. З
нього рослина поглинає речовини через коріння і листя і виділяє в
середовище продукти своєї життєдіяльності. Дихання, як і харчування,
необхідна умова обміну речовин, а значить, і життя організму.

Тим часом процес дихання має характерну особливість. У ряді випадків
дихання може відбуватися без надходження кисню. Таке дихання називається
анаеробним (безкисневим). Воно спостерігається у вищих рослин. При
відсутності кисню повітря рослинний організм продовжує якийсь час жити
за рахунок кисню, що отримується від неповного розкладання органічної
речовини до спирту і вуглекислоти. Але це дає рослині в 27 разів менше
енергії, ніж у тих же умовах при нормальному, аеробному диханні.

У той же час для ряду нижчих організмів (деяких бактерій, одноклітинних
грибів) анаеробне дихання є нормальним явищем. Ці організми можуть
викликати молочнокисле, маслянокисле, оцтовокисле, спиртове та інші види
бродіння, перебуваючи в безкисневому середовищі.

Дихання рослин і бродіння безпосередньо пов’язані між собою. Початкова
фаза перетворення цукру є спільною для дихання і бродіння. Надалі, якщо
проміжні продукти окислюються повністю, відбувається утворення
вуглекислого газу і води. Якщо ж перетворення проміжних продуктів
здійснюється в анаеробних умовах, то кінцевими продуктами цього процесу
є спирт і вуглекислота.

Процес розкладання органічних речовин гнильними бактеріями, в результаті
якого утворюються різноманітні кінцеві продукти (вода, вуглекислий газ,
метан, сірководень, тощо), називається гниттям.

Список використаної літератури

Алехина Н.Д., Балнокин Ю.В., Гавриленко В.Ф. и др. под ред. Ермакова
И.П. Физиология растений. – М.: Академия, 2004

Власенко М.Ю., Вельямінова-Зернова Л.Д., Мацкевич В.В. Фізіологія рослин
з основами біотехнології. – Біла Церква. – 2006. – 504с.

Грин Н., Стаут Т., Тейлор Д. Биология т.2. – М.: Мир, 1990

Злобін Ю.А. Курс фізіології і біохімії рослин: Підручник. – Суми: ВТД
”Універсальна книга”. – 2004. – 464с.

Кузнецов Вл.В., Дмитриева Г.А. Физиология растений. – М.: Высш.шк. 2006.
– 504с.

Малиновский В.И. Физиология растений. – Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2004

Медведев С.С. Физиология растений: Учебник. – СПб: Изд-во: С.-Петерб.
ун-та. – 2004. – 336с.

Мусієнко М.М. Фізіологія рослин: підручник. – Київ, «Либідь», 2005. –
808с.

Полевой В.В. Физиология растений. – М.: Высшая школа, 1983

Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника. – М., 1990. – Т. 1;

Рубин Б.А., Ладыгина М.Е. Физиология и биохимия дыхания растений. – М.:
Наука, 1974

Физиология растений: Учебник для студ. вузов. Под ред. Ермакова И.П. 2
изд. — М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 640с.

Христова Т.Є. Розвиток фізіології рослин в Україні (кінець ХVІІІ –
початок ХХ ст.): монографія / Т.Є. Христова. – Мелітополь: Видавничий
будинок ММД, 2010. – 176 с.

Якушкина Н.И. Физиология растений. – М.: Просвещение – 1993. – 351с.

Похожие записи