C-4 путь фотосинтеза

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ КАК НАУКА

Физиология растений – это наука о процессах, происходящих в растительном организме: почвенное, воздушное и гетеротрофное питание, синтез, транспорт и распад веществ, рост и развитие, движения растений, взаимодействие с патогенами, реакции на неблагоприятные факторы внешней среды. Физиология растений занимается процессами, происходящими на разных уровнях организации: молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом, органном, организменном и биоценотическом. Однако надо всегда иметь в виду, что в растении все процессы на любом уровне организации взаимосвязаны. Изменение какого-либо процесса сказывается на всей жизнедеятельности организма. Кроме того, надо учитывать следующие факторы: 1) растения являются продуктом длительной эволюции, в ходе которой изменялись строение и обмен веществ растений под влиянием изменяющихся условий внешней среды, 2) растительный организм неотделим от внешней среды, которая в значительной мере влияет на обмен веществ в растении, 3) растительный организм развивается в течение всей своей жизни.

Задачи физиологии растений: 1) Изучение закономерностей жизнедеятельности растений. 2) Разработка теоретических основ получения максимальных урожаев сельскохозяйственных культур. 3) Разработка установок для осуществления процессов фотосинтеза в искусственных условиях.

Направления исследований физиологии растений: Фотосинтез, Дыхание растений, Водный режим растений,

Минеральное питание растений, Транспорт веществ в растении, Рост и развитие растений, Фитоэнзимология — изучение фитогормонов, Раздражимость растений, Экология растений.

C-4 ПУТЬ ФОТОСИНТЕЗА

Фотосинтез – это процесс трансформации поглощенной растением энергии солнечного света в химическую энергию органических соединений. С₄-путь фотосинтеза или цикл Хетча-Слэка.

Австралийскими учеными Хетчем и Слэком был описан С₄-путь фотосинтеза, характерный для тропических и субтропических растений (сахарный тростник, кукуруза и др.). Листья этих растений содержат хлоропласты двух типов: обычные в клетках мезофилла и крупные хлоропласты, не имеющие гран и фотосистемы II, в клетках обкладки, окружающих проводящие пучки.

В цитоплазме клеток мезофилла присоединяет СО₂ к пировиноградной кислоте, образуя щавелевоуксусную кислоту. Она транспортируется в хлоропласты, где восстанавливается до яблочной кислоты при участии НАДФН. В присутствии ионов аммония щавелевоуксусная кислота превращается в аспарагиновую кислоту. Яблочная и (или) аспарагиновая кислоты переходят в хлоропласты клеток обкладки, восстанавливаются до пировиноградной кислоты и СО₂. СО₂ включается в цикл Кальвина, а пировиноградная кислота переносится в клетки мезофилла, где превращается в пировиноградную кислоту. Такой механизм позволяет растениям фотосинтезировать при закрытых из-за высокой температуры устьицах. Кроме того, продукты цикла Кальвина образуются в хлоропластах клеток обкладки, окружающих проводящие пучки. Это способствует быстрому оттоку фотоассимилятов и тем самым повышает интенсивность фотосинтеза.