Контрольная работа по "Биологии"

8.Осмотическое явление  в клетке, их значение в жизни   растений. Тургор, его потеря при  плазмолизе и завядании.       

Жизнедеятельность клетки характеризуется  непрерывно протекающими в ней процессами обмена веществ, причем цитоплазма избирательно реагирует на воздействие разных факторов внешней среды. В поглощении и выделении веществ большую роль играют процессы диффузии и осмоса. Осмотическими называют явления, происходящие в системе, состоящей из двух растворов, разделенных полупроницаемой мембраной. В растительной клетке роль полупроницаемых пленок выполняют пограничные слои цитоплазмы: плазмалемма и тонопласт. 

Плазмалемма - наружная мембрана цитоплазмы, прилегающая к клеточной оболочке. Тонопласт - внутренняя мембрана цитоплазмы, окружающая вакуоль. Вакуоли представляют собой полости в цитоплазме, заполненные клеточным соком - водным раствором углеводов, органических кислот, солей, белков с низким молекулярным весом, пигментов.   Концентрация веществ в клеточном соке и во внешней среде в почве, водоемах обычно не одинаковы. Если внутриклеточная концентрация веществ выше, чем во внешней среде, вода из среды будет диффундировать в клетку, точнее в вакуоль, с большей скоростью, чем в обратном направлении, то есть из клетки в среду. Чем больше концентрация содержащихся в клеточном соке веществ, тем сильнее сосущая сила - сила, с которой клетка всасывает воду. При увеличении объема клеточного сока, вследствие поступления в клетку воды, увеличивается его давление на цитоплазму, плотно прилегающую к оболочке. При полном насыщении клетки водой она имеет максимальный объем. Состояние внутреннего напряжения клетки, обусловленное высоким содержанием воды и развивающимся давлением содержимого клетки на ее оболочку, носит название Тургора. Тургор обеспечивает сохранение органами формы например, листьями, неодревесневшими стеблями и положения в пространстве, а также сопротивление их действию механических факторов. С потерей воды связано уменьшение тургора и увядание.

Если клетка находится в гипертоническом растворе, концентрация которого больше концентрации клеточного сока, то скорость диффузии воды из клеточного сока будет превышать скорость диффузии воды в клетку из окружающего раствора. Вследствие выхода воды из клетки объем клеточного сока сокращается, тургор уменьшается. Уменьшение объема клеточной вакуоли сопровождается отделением цитоплазмы от оболочки - происходит плазмолиз.

В ходе плазмолиза форма плазмолизированного  протопласта меняется. Вначале протопласт отстает от клеточной стенки лишь в отдельных местах, чаще всего в уголках. Плазмолиз такой формы называют уголковым (рис. 1, Б). Затем протопласт продолжает отставать от клеточных стенок, сохраняя связь с ними в отдельных местах, поверхность протопласта между этими точками имеет вогнутую форму. На этом этапе плазмолиз называют вогнутым (рис.1, В).

Постепенно протопласт отрывается от клеточных стенок по всей поверхности  и принимает округлую форму. Такой  плазмолиз носит название выпуклого (рис. 1, Г ).      

 Если у протопласта связь с клеточной стенкой в отдельных местах сохраняется, то при дальнейшем уменьшении объема в ходе плазмолиза протопласт приобретает неправильную форму. Протопласт остается связанным с оболочкой многочисленными нитями Гехта. Такой плазмолиз носит название судорожного (рис. 1, Д).                             

 При длительном нахождении клеток в растворе нитрата калия (15 мин. и более) цитоплазма набухает в удлиненных клетках, там, где протопласт не касается клеточных стенок, образуются так называемые колпачки цитоплазмы. Такой плазмолиз носит название колпачкового (рис. 1, Е).  

Рис. 1. Плазмолиз растительной клетки:

А - клетка в состоянии тургора; Б - уголковый; В - вогнутый; Г - выпуклый; Д - судорожный; Е - колпачковый.

1 - оболочка, 2 - вакуоль, 3 - цитоплазма, 4 - ядро, 5 – нити Гехта                                                               

Тургор тканей - напряжённое состояние оболочек живых клеток.                                              Тургор обуславливается тремя факторами: внутренним осмотическим давлением клетки, которое вызывает напряжение клеточной оболочки, внешним осмотическим давлением, а также упругостью клеточной оболочки.                                                                                                Растительная клетка представляет собой осмотическую систему. Пектоцеллюлозная оболочка хорошо проницаема как для воды, так и для растворенных веществ. Однако плазмалемма и тонопласт обладают избирательной проницаемостью, легко пропускают воду и менее проницаемы,  а в некоторых случаях непроницаемы для растворенных веществ. В этом можно убедиться, рассмотрев явления плазмолиза и тургора.                          Если поместить клетку в раствор более высокой концентрации, чем в клетке, то под микроскопом видно, что цитоплазма отстает от клеточной оболочки. Это особенно хорошо проявляется на клетке с окрашенным клеточным соком. Клеточный сок остается внутри вакуоли, а между цитоплазмой и оболочкой образуется пространство, заполненное внешним раствором.

Явление отставания цитоплазмы от клеточной  оболочки получило название плазмолиза. Плазмолиз происходит в результате того, что под влиянием более концентрированного внешнего раствора вода выходит из клетки (от своего большего химического потенциала к меньшему), тогда как растворенные вещества остаются в клетке. При помещении клеток в чистую воду или в слабо концентрированный раствор вода поступает в клетку. Количество воды в клетке увеличивается, объем вакуоли возрастает, клеточный сок давит на цитоплазму и прижимает ее к клеточной оболочке. Под влиянием внутреннего давления клеточная оболочка растягивается, в результате клетка переходит в напряженное состояние - тургор.                                                                                                                    Наблюдения за явлениями плазмолиза и тургора позволяют изучить многие свойства клетки. Явление плазмолиза показывает, что клетка жива и цитоплазма сохранила полупроницаемость. В мертвых клетках мембрана не обладает полупроницаемостью, не контролирует потоки веществ, и осмотический выход воды не происходит. По скорости и форме плазмолиза можно судить о вязкости цитоплазмы. Наконец, явление плазмолиза позволяет определить величину осмотического потенциала в клетке .

18.Влияние различных  факторов на фотосинтез. Фотодыхание. 

Интенсивность, или скорость процесса фотосинтеза в  растении  зависит от ряда внутренних и  внешних  факторов.  Из  внутренних  факторов  наиболее важное значение  имеют  структура  листа  и  содержание  в  нем  хлорофилла, скорость  накопления  продуктов   фотосинтеза    в   хлоропластах,   влияние ферментов, а также наличие  малых  концентраций  необходимых  неорганических веществ. Внешние параметры - это количество и  качество  света,  попадающего на  листья,  температура  окружающей  среды,  концентрация   углекислоты   и кислорода в атмосфере вблизи растения. Скорость фотосинтеза возрастает линейно,  или  прямо  пропорционально увеличению   интенсивности   света.   По   мере    дальнейшего    увеличения интенсивности света нарастание фотосинтеза  становится  все  менее  и  менее выраженным,  и,  наконец,   прекращается,   когда   освещенность   достигает определенного  уровня 10000 люкс. Дальнейшее увеличение интенсивности  света уже  не  влияет  на  скорость  фотосинтеза.  Область   стабильной   скорости фотосинтеза  называется  областью  светонасыщения.  Если   нужно   увеличить скорость фотосинтеза в  этой  области,  следует  изменять  не  интенсивность света,  а  какие-либо  другие  факторы.  Интенсивность   солнечного   света,

попадающего в ясный  летний день  на  поверхность  земли,  во  многих  местах нашей планеты составляет примерно 100000 люкс. Следовательно, растениям, за исключением  тех,  которые  растут  в густых  лесах и в тени, падающего солнечного  света  бывает  достаточно  для  насыщения  их  фотосинтетической активности  (энергия  квантов,  соответствующих  крайним  участкам  видимого диапазона – фиолетового и красного, различается всего лишь  в  два  раза,  и все  фотоны   этого  диапазона  в  принципе  способны   осуществить   запуск фотосинтеза).

В случае низких интенсивностей света  скорость фотосинтеза  при  15  и 25°С  одинакова.  Реакции,  протекающие при таких интенсивностях   света, которые соответствуют области  лимитирования   света,   подобно   истинным фотохимическим реакциям, не чувствительны к температурам. Однако  при  более высоких интенсивностях скорость фотосинтеза при 25°С гораздо выше,  чем  при 15°С. Следовательно, в области светового насыщения уровень   фотосинтеза зависит  не  только  от  поглощения  фотонов,  но  и  от  других   факторов. Большинство растений в умеренном климате хорошо  функционируют  в  интервале температур от 10 до 35°С, наиболее благоприятные условия -  это  температура около 25°С.

В области лимитирования  светом скорость фотосинтеза не изменяется при уменьшении концентрации СО2 . Отсюда можно сделать вывод, что С02  участвует непосредственно в фотохимической реакции. В то же время при более высоких интенсивностях  освещения,  лежащих  за  пределами  области   лимитирования, фотосинтез  существенно  возрастает  при  увеличении  концентрации  СО2.   У некоторых зерновых  культур  фотосинтез  линейно  возрастал  при  увеличении концентрации  СО2  до  0,5%.  (эти  измерения  проводили  в  кратковременных опытах,  поскольку   длительное   воздействие   высоких   концентраций   СО2 повреждает листы).  Высоких  значений  скорость  фотосинтеза  достигает  при содержании С02 около 0,1%.  Средняя концентрация  углекислоты в атмосфере составляет от 0,03%. Поэтому в обычных условиях  растениям  не  хватает  СО2 для того, чтобы с максимальной  эффективностью  использовать  попадающий  на них солнечный свет. Если помещенное  в  замкнутый  объем  растение  освещать светом насыщающей интенсивности,  то  концентрация  СО2   в  объеме  воздуха будет постепенно уменьшаться и достигнет постоянного уровня, известного  под названием «С02 компенсационного пункта». В  этой  точке  появление  СО2 при фотосинтезе уравновешивается выделением О2  в результате дыхания  (темнового и светового). У растений  разных  видов  положения  компенсационных  пунктов различны.                                                                   

 Фотодыхание - это световое дыхание, совокупность процессов, происходящих в растит, клетках под действием света, в результате которых поглощается кислород и выделяется СО2. Механизм Фотодыхание и участвующие в нём ферменты изучены недостаточно. Полагают, что при Фотодыхание восстановленные вещества, которые образуются при переносе электронов в процессе фотосинтеза, могут окисляться в реакциях взаимопревращений гликолевой и глиоксиловой кислот. У некоторых растений Фотодыхание идёт весьма интенсивно — на него расходуется до 50% образуемого при фотосинтезе НАДФ- Н; у ряда тропических растений Фотодыхание вообще не наблюдается. Полагают, что избирать подавление Фотодыхания. с помощью специфических ингибиторов могло бы увеличить продуктивность ряда сельскохозяйственных растений.                                          

Фотодыхание представляет собой процесс разложения рибулезодифосфата - ключевого вещества цикла Кальвина - на фосфоглицериновую кислоту и  фосфогликолевую кислоту (С5 = С3 + С2). Этот процесс происходит в условиях наличия большого количества кислорода и осуществляется основным ферментом цикла Кальвина РДФ-карбоксилазой, который в обычных условиях осуществляет собственно акцепцию углекислого газа и образование двух молекул фосфоглицериновой кислоты.                                                Анатомическая особенность состоит в том, что в процессе фотодыхания в отличие от обычного дыхания, происходящего в митохондриях, задействованы три типа органоидов - хлоропласты, пероксисомы и митохондрии.                                                                          Суть химизма процесса состоит в том, что образовавшаяся фосфоглицериновая кислота (С3) поступает в цикл Кальвина, а фосфогликолевая кислота (С2) подвергается дефосфорилированию с образованием гликолата.                                                                     Гликолат из хлоропласта поступает в пероксисому, где окисляется до глиоксилата, который затем превращается в аминокислоту глицин. Таким образом, фотодыхание позволяет связать в общем метаболизме синтез углеводов с метаболизмом аминокислот.     Глицин поступает затем в митохондрию, где превращается в серин, освобождая углекислый газ, а серин используется в циклах синтеза аминокислот.                                           На первый взгляд процесс фотодыхания ничего, кроме потерь не приносит. И, действительно, часть накопленных в процессе фотосинтеза углеводов теряется. Однако все попытки искусственно ингибировать фотодыхание приводили к общему снижению интенсивности фотосинтеза.                                                                                                                На современном этапе развития физиологии растений принято считать, что основное значение фотодыхания заключается в его защитной роли. Сбрасывая, таким образом ,избыточную энергию, растение избегает разрушения фотосистем, обеспечивает сбалансированность световой и темновой фаз фотосинтеза.                                         Фотодыхание выполняет роль отводного канала в общем русле энергообеспечения растения.

28.Использование энергии  дыхания. Роль АТФ.

Дыхание - один из центральных  процессов обмена веществ растительного  организма. Выделяющаяся при дыхании  энергия тратится как на процессы роста, так и нa 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, НАДФ-Н), так и метаболитов. Как видно из суммарного уравнения, в процессе дыхания образуется также вода. Эта вода в крайних условиях обезвоживания может быть использована 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.

Роль АТФ. Процессы обмена вещества включают в  себя реакции, идущие с потреблением энергии, и реакции с выделением энергии. В некоторых случаях эти реакции сопряжены. Однако часто реакции, в которых энергия выделяется, отделены в пространстве и во времени от реакций, в которых она потребляется. В процессе эволюции у растительных и животных организмов выработалась возможность хранения энергии в форме соединений, обладающих богатыми энергией связями. Среди них центральное место занимает аденозинтрифосфат (АТФ). АТФ представляет собой нуклеотидфосфат, состоящий из азотистого основания (аденина), пентозы (рибозы) и трех молекул фосфорной кислоты. Две концевые молекулы фосфорной кислоты образуют макроэргические, богатые энергией связи. В клетке АТФ содержится главным образом в виде комплекса с ионами магния.

Рис.2. Структура АТФ

Аденозинтрифосфат в процессе дыхания образуется из аденозиндифосфата и остатка неорганической фосфорной кислоты (Ф_н) с использованием энергии, освобождающейся при окислении различных органических веществ: АДФ + Ф_Н￫ АТФ + Н₂О. При этом энергия окисления органических соединений превращается в энергию фосфорной связи.

В 1939—1940 гг. Ф. Липман установил, что АТФ служит главным переносчиком энергии в клетке. Особые свойства этого вещества определяются тем, что конечная фосфатная группа легко переносится с АТФ на другие соединения или отщепляется с выделением энергии, которая может быть использована на физиологические функции. Эта энергия представляет собой разность между свободной энергией АТФ и свободной энергией образующихся продуктов (∆G). ∆G — это изменение свободной энергии системы или количество избыточной энергии, которая освобождается при реорганизации химических связей. Распад АТФ происходит по уравнению: АТФ + Н₂О ￫ АДФ + Фн, при этом происходит как бы разрядка аккумулятора, при рН 7 выделяется ∆G = —30,6 кДж. Этот процесс катализируется ферментом аденозинтрифосфатазой (АТФ-аза).

Равновесие  гидролиза АТФ смещено в сторону завершения реакции, что и обусловливает большую отрицательную величину свободной энергии гидролиза. Это связано с тем, что при диссоциации четырех гидроксильных группировок при рН 7 АТФ имеет четыре отрицательных заряда (рис. 2). Близкое расположение зарядов друг к другу способствует их отталкиванию и, следовательно, отщеплению фосфатных группировок. В результате гидролиза образуются соединения с одноименным зарядом (АДФ^3- и HPO₄^2-), которые отталкиваются друг от друга, что препятствует их соединению. Уникальные свойства АТФ объясняются не только тем, что при ее гидролизе выделяется большое количество энергии, но и тем, что она обладает способностью отдавать концевую фосфатную группу вместе с запасом энергии на другие органические соединения. Энергия, заключенная в макроэргической фосфорной связи, используется на физиологическую деятельность клетки. Вместе с тем по величине свободной энергии гидролиза — 30,6 кДж/моль АТФ занимает промежуточное положение. Благодаря этому система АТФ — АДФ может служить переносчиком фосфатных групп от фосфорных соединений с более высокой энергией гидролиза, например фосфоенолпируват (53,6 кДж/моль), к соединениям с более низкой энергией гидролиза, например сахарофосфатам (13,8 кДж/моль). Таким образом, система АТФ — АДФ является как бы промежуточной или сопрягающей.                          

38.Количественные показатели  транспирации и их значение.

 Завершающей частью водного  обмена растений является транспирация, или испарение воды листьями, то есть верхний двигатель  тока воды в растении. Это явление с физической стороны представляет собой процесс перехода воды в парообразное состояние и диффузию образовавшегося пара в окружающее пространство.   .                     Транспирация характеризуется следующими показателями: интенсивностью, продуктивностью и коэффициентом.                                                                                  - Интенсивность транспирации- это количество воды, испаряемой растением с единицы листовой поверхности в единицу времени. Выражается формулой:

Тр= DС г Н2О _еr м2.1час,

где Тр - интенсивность транспирации, DС - градиент концентрации водяного пара между транспирирующей поверхностью и окружающим воздухом, еr - сумма  диффузионных сопротивлений листа (устьичного, кутикулярного и сопротивления пограничного слоя).                          Сопротивление пограничного слоя зависит от ветра, при отсутствии ветра оно максимально, чем больше ветер, тем оно меньше.                                                                   Устьичное диффузионное сопротивление зависит от степени открытия устьиц.                   Кутикулярное диффузионное сопротивление зависит от толщины кутикулярного слоя, чем она больше, тем больше сопротивление.                                                                       Продуктивность транспирации - это количество созданного сухого вещества на 1 кг транспирированной воды. В среднем эта величина равна 3 г/1 кг воды.                  Транспирационный коэффициент показывает сколько воды растение затрачивает на построение единицы сухого вещества, т.е. этот показатель является величиной, обратной продуктивности транспирации и в среднем равен 300, то есть на производство 1 тонны урожая затрачивается 300 тонн воды.                                                                                         Очень важным моментом в процессе транспирации является действие абиотических факторов окружающей среды: влажности атмосферного воздуха и температуры воздуха.   Чем менее влажен атмосферный воздух, то есть чем меньше его водный потенциал, тем интенсивнее будет идти транспирация. При 100% влажности воздуха его водный потенциал равен нулю. Уже при снижении влажности воздуха на 1-2% его водный потенциал становится отрицательной величиной, а при снижении влажности воздуха до 50% показатель водного потенциала выражается отрицательной величиной порядка 2-3 сотен бар в зависимости от температуры воздуха. При этом в клетках листьев показатель водного потенциала, как правило, выше нуля, поэтому диффундирование воды из межклетников в атмосферу наблюдается почти всегда.                                                              Чем выше температура воздуха, тем выше будет и температура листа, при этом температура внутри клеток листа может быть на 10оС выше, чем в атмосфере. Происходит нагрев воды, находящейся в листе, что также способствует процессу испарения.                                                                                                                                   Суточный ход транспирации у всех растений определяется максимальной транспирацией в утренние часы и минимальной - в полуденные. При этом весьма существенное значение имеют и такие факторы, как температура почвы и воздуха, влажность почвы и воздуха, интенсивность солнечного излучения, наличие ветра у многолетних растений определяется фазами развития растения.                                                                                  Количество воды, испаряемой растением, во много раз превосходит объем содержащейся в нем воды. Экономный расход воды составляет одну из важнейших проблем сельскохозяйственной практики. К.А. Тимирязев назвал транспирацию в том объеме, в каком она идет, «необходимым физиологическим злом». Действительно, в обычно протекающих размерах транспирация не является необходимой. Так, если выращивать растения в условиях высокой и низкой влажности воздуха, то, естественно, в первом случае транспирация будет идти со значительно меньшей интенсивностью. Однако рост растений будет одинаков или даже лучше там, где влажность воздуха выше, а транспирация меньше. Вместе с тем транспирация в определенном объеме полезна растительному организму:                                                                                                                           1. Транспирация спасает растение от перегрева, который ему грозит на прямом солнечном свете. Температура сильно транспирирующего листа может примерно на 7°С быть ниже температуры листа завядающего , нетранспирирующего. Это особенно важно в связи с тем, что перегрев, разрушая хлоропласты, резко снижает процесс фотосинтеза (оптимальная температура для процесса фотосинтеза 20—25°С). Именно благодаря высокой транспирирующей способности многие растения хорошо переносят повышенную температуру.                                                                                                                                                   2. Транспирация создает непрерывный ток воды из корневой системы к листьям, который связывает все органы растения в единое целое.                                                                                                                            3. С транспирационным током передвигаются растворимые минеральные и частично органические питательные вещества, при этом чем интенсивнее транспирация, тем быстрее идет этот процесс.                                                                                                                       Как уже говорилось, механизм поступления ионов и воды в клетку различен. Однако некоторое количество питательных веществ может поступать пассивно, и этот процесс может ускоряться с увеличением транспирации.

47. Роль корня в биосинтезах.  Связь биосинтеза аминокислот и белков с дыханием корней.

Биосинтез (от греч. bios - жизнь и synthesis - соединение), образование в живых клетках необходимых организму веществ из простых низкомолекулярных неорганических и (или) органических соединений. Биосинтез, в результате которого происходит превращение неорганических соединений, поступающих из окружающей среды, например СО2при фотосинтезе. N2 при азотфиксации в сравнительно простые вещества, называют ассимиляцией. Образующиеся в результате этого процесса вещества используются для биосинтеза более сложных молекул, например витаминов,гормонов, липидов, алкалоидов и биополимеров - белков, нуклеиновых кислот и полисахаридов. Подавляющее большинство организмов синтезирует все необходимые для их жизнедеятельности продукты. Исключение - некоторые животные и человек, организм которых, например, не синтезирует ряд витаминов и  аминокислот. Такие вещества они должны потреблять из внешних источников.

Характер биосинтеза определяется наследственной информацией, закодированной в генетическом аппарате организма. Все реакции в клетке катализируются специфическими биокатализаторами - ферментами. Благодаря особым механизмам регуляции они обеспечивают строгую направленность биосинтез Важная особенность ферментативного катализа - стереоспецифичность, которая обусловливает образование только определенных стереоизомеров. Многие вещества синтезируются в результате не одной, а нескольких последовательных реакций, катализируемых различнымиферментами или многоферментными комплексами. Такие реакции составляют путь биосинтез того или иного вещества. Во многих случаях родственные соединения синтезируются из одних и тех же исходных веществ - предшественников, например все стероидные гормоны образуются из холестерина.

Биосинтез осуществляется с затратой энергии. Ее источником служат соединения, содержащие высокоэнергетические связи, например аденозинтрифосфат. Первичным источником энергии, обеспечивающим существование на Земле всех организмов за исключением некоторых бактерий, служит энергия солнечного излучения, аккумулируемая зелеными растениями. 

Изучение биосинтез позволяет  устанавливать закономерности обмена веществ в организмах и представляет большой практический интерес для  разработки технологии микробиологического  производства ферментов, антибиотиков,витаминов и др. 

 Через корень растения поглощают из почвы воду, ионы минеральных солей, которые взаимодействуют с притекающими из листьев продуктами фотосинте , образуя ряд органических соединений - продуктов первичного и вторичного метаболизма . Под действием корневого давления и транспирации ионы и органические молекулы передвигаются по сосудам ксилемы в стебель и листья. В корнях осуществляется также биосинтез ряда вторичных метаболитов, в частности алкалоидов. Отсюда же из корня движутся некоторые гормоны (особенно цитокинины и гиббереллины ) , синтезированные в меристематических зонах корней и необходимые для роста и развития надземных частей растений.

Минеральные соединения азота и зольных элементов поглощаются наземными высшими растениями почти исключительно корнями. Соли, как и вода, поглощаются живыми клетками первичной коры корня и корневыми волосками, затем корневым давлением выталкиваются с водой в сосуды, разносятся транспирационным током по другим частям растения и снова принимаются живыми клетками стебля и листа. В живых клетках корня происходит первый отбор веществ, допускаемых внутрь растения. Участие живых клеток в принятии веществ обусловливают избирательную способность растения, благодаря которой различные вещества поглощаются в разных количествах. Так как поступление в сильной степени зависит от потребления, растение принимает на различных стадиях развития то одни соли, то другие. Чем теснее соприкосновение корня с частицами почвы, тем сильнее развита корневая система и тем полнее идёт поглощение солей. Кроме того, корни обладают растворяющей способностью. Несомненно, что мощная, сильно разветвлённая корневая система способствует лучшему питанию растения.

В цитоплазме находятся все компоненты, необходимые для синтеза белка, там же он и происходит. Цитозоль, жидкая составляющая цитоплазмы (расствор, в котором плавают клеточные органеллы) содержит в растворенном виде аминокислоты. Кроме того для синтеза белка необходимы молекулы информациооной РНК и рибосомы, которые также содержатся в цитоплазме. Ну, и далее - белок синтезируется, процесс называется трансляцией. В цитоплазме на то поддерживаются специальные условия, концентрации ионов и кислотность. В цитоплазме также происходят реакции процессинга белков (посттрансляционной модификации).

Биосинтез белка, локализация  этого процесса. Связь синтеза  белка с дыханием

Белки характеризуют  любую живую систему. Проблема белка  является одной из центральных проблем  современности. Она имеет большое значение для теоретического понимания жизни, практического вмешательства в жизнедеятельные процессы организмов.

Протеины в растительном организме являются запасными белками  а сложные белки -- протеиды -- основными  компонентами цитоплазмы и играют важную роль в организации клеточных структур. Из протеидов в жизнедеятельности организмов первостепенное значение имеют нуклеопротеиды. Семена растений содержат как протеины, и протеиды. В прорастающих семенах белковые вещества подвергается гидролитическому распаду, который катализируется специальный ферментами пептидгидролазами, действующими на пептидные связи и ферментами, которые влияют на С--N-связи, отличающиеся от пептидных связей. Примером действия пептидгидролазы (пепсин, папаин) может быть гидролитическое расщепление полипептидов на отдельные аминокислоты:

Другая группа ферментов -- амидазы - катализирует гидролиз амидов, например карбамидгидролаза (уреаза) расщепляет мочевину на аммиак и углекислый газ (H2N--CO--NH2+H2O>CO2 + 2NH3). Ферменты аспарагиназа и глютаминаза катализируют превращения амидовдикарбоновых кислот (аспарагина, глютамина):

Аспарагнновая кислота

Свободные аминокислоты подвергаются дезаминированию. Существует три вида дезаминирования -- окислительное, восстановительное и гидролитическое. Во всех случаях образуются органические кислоты и аммиак. У высших растений основным является окислительное дезаминирование, протекающее в две стадии через иминокислоту с образованием в конечном итоге соответствующей кетокислоты и аммиака:

Окислительное дезаминирование  проходит при участии оксидаз  аминокислот, имеющих в качестве кофермента флавинадениндинуклеотид.

Таким образом, под влиянием пептидгидролаз и амидаз белки распадаются  до аминокислот и аммиака. По данным А. Н. Баха и А. И. Опарина, активность пептидгидролазы на третий день прорастания семян была в 6 раз больше, чем у непроросших семян, на шестой день -- в 30, на восьмой день -- в 45 раз.

Физиологическое значение расщепления белков при прорастании  семени заключается в том, что они должны перейти в легкоподвижную форму и переместиться из эндосперма или семядоли к растущим частям зародыша. Запасные белки мало растворимы или совсем нерастворимы в воде; даже в растворенном виде благодаря малой дисперсности они не способны пройти через клеточные оболочки. Таким образом, белки при гидролизе расщепляются до аминокислот и становятся более подвижными.

Не менее важным результатом  распада белковых веществ до аминокислот  является их обезличение. Каждый белок  характеризуется специфической для него комбинацией аминокислот, поэтому один белок невозможно непосредственно превратить в другой. Для такого превращения необходимо сначала разложить его на простейшие составные части (аминокислоты) и потом снова скомбинировать их в новую молекулу. Это достигается глубоким распадом белковой молекулы до конечных продуктов гидролиза. При построении новых белковых молекул из продуктов расщепления запасных белков часть аминокислот, образовавшихся при этом, не находит себе непосредственного применения вследствие указанного различия в составе белков. Эти лишние аминокислоты при участии ферментов амидам расщепляются далее на аммиак и безазотистые соединения. Основным путем дезаминирования аминокислот (у высших растений) является окислительное дезаминирование, при котором аминокислота образует соответствующую кетокислоту и аммиак.