Образование крахмала в процессе фотосинтеза

Углеводы — это обширный класс органических соединений с эмпирической формулой С (Н, 0) , образование которых связано с процессом фотосинтеза. Углеводы в растениях находятся в виде моносахаридов (глюкоза — С Н О ), олигосахаридов (крахмал) и полисахаридов (целлюлоза — (С Н О ) , где п > 10000. Целлюлоза — основной строительный материал растительных тканей. Она выполняет в растениях опорные функции и придает им механическую прочность. По распространенности органических веществ на земном шаре она занимает первое место. [c.47]

Человек, животные и растения в процессе дыхания поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Углекислый газ служит основой для образования органических веществ в клетках зеленых растений. На свету, в присутствии хлорофилла, содержащегося в листьях, углекислый газ взаимодействует с водой. В результате образуются органические соединения — углеводы, в частности крахмал, и другие вещества и выделяется кислород. Этот процесс называется фотосинтезом. С увеличением концентрации углекислого газа в воздухе фотосинтез ускоряется. При содержании же СО2 в воздухе свыше 3 % рост растений подавляется. [c.266]

Биосинтез начинается с фотосинтеза [1]. Вся жизнь на Земле зависит от способности некоторых организмов (зеленых растений, водорослей и фотосинтезирующих бактерий), содержащих характерные фотосинтезирующие пигменты, использовать энергию солнечной радиации для синтеза органических молекул из неорганических веществ — диоксида углерода, азота и серы. Продукты фотосинтеза служат затем не только исходными веществами, но и источником химической энергии для всех последующих биосинтетических реакций. Обычно принято описывать фотосинтез только как процесс образования углеводов в некоторых случаях основными продуктами фотосинтеза, действительно, являются исключительно крахмал, целлюлоза и сахароза, однако в других организмах на синтез углеводов идет, быть может, всего лишь третья часть углерода, связываемого и восстанавливаемого в процессе фотосинтеза. При ближайшем рассмотрении оказывается, что нельзя провести четкую границу между образованием продуктов фотосинтеза и другими биосинтетическими реакциями в клетке, в которых могут участвовать промежуточные вещества фотосинтетического цикла восстановления углерода. [c.396]

Запасные полисахариды присутствуют в растениях в коллоидном состоянии или в водонерастворимой форме, благодаря чему они могут накапливаться в растительных клетках в большом количестве, не влияя на осмотическое давление. Крахмал — наиболее важный и накапливающийся в наибольшем количестве запасный полисахарид в мире растений. У всех растений — от низших водорослей до некоторых высших растений, главным образом двудольных,— углеводы, образовавшиеся в процессе фотосинтеза в хлоропластах, немедленно превращаются в крахмал (фото 46). Такой крахмал называют ассимиляционным. Согласно Смиту [160], у подсолнечника в крахмал превращается почти весь ассимилированный углерод. Однако ассимиляционный крахмал представляет собой довольно лабильную, переходную форму он либо довольно быстро используется в процессах метаболизма, либо превращается в ряде органов, например в семенах, плодах, стеблях, листовых влагалищах и корнях, в запасный крахмал. Эти общие метаболические особенности присущи так называемому крахмалистому листу. Напротив, в сахаристом листе злаков (однодольные растения) крахмал почти не обнаруживается. Сахара здесь представлены главным образом сахарозой и различными моносахаридами они транспортируются в другие части растения и превращаются в запасный крахмал в специальных органах. Например, энергичный синтез крахмала обычно имеет место в листовых влагалищах и в семенах злаков, начиная от периода цветения и кончая периодом созревания зерна. В ряде работ показано, что образование крахмала в зерне ячменя, риса и ржи в стадии налива специфически связано с ассимиляционной активностью верхних листьев и колоса, но не с ассимиляционной активностью расположенных ниже листьев [8, 144]. [c.140]

Подкормку растений углекислым газом весьма часто осуществляют в оранжереях, так как СО2 — исходный материал в процессе фотосинтеза, т. е. в процессе образования в растениях крахмала и целлюлозы при взаимодействии СО2 с водой под воздействием химически активной радиации. Для нормального роста растений содержание в атмосфере СО2 должно составлять не менее 0,2 %. В действительности доля СО2 не превышает 0,03 %, поэтому желательно обогащение воздушной среды углекислым газом. [c.346]

Нахождение Крахмала в природе и его образование. Крахмал —одно из самых распространенных веществ в растительном мире. Он содержится в семенах, зернах, тканях и корнях различных растений. Особенно много его в клубнях картофеля (около 20%) и в зернах злаков (до 70—80%). Это— запасное питательное вещество растений. Крахмал — продукт усвоения двуокиси углерода и воды Превращение СОз и НаО в сложные органические вещества — эндотермический процесс, сопровождающийся поглощением солнечной энергии. Так как он протекает под действием света, то получил название фотосинтеза. Весь процесс фотосинтеза тесно связан с зеленым веществом растений — хлорофиллом. Солнечная энергия превращается при этом в химическую энергию органических веществ. За последние годы выяснено, что до 25% поглощаемой растениями двуокиси углерода осуществляется не из воздуха, а корневой системой растений (при поглощении карбонатов из почвы). При этом процесс образования органических веществ начинается не в листьях, а в зеленых образованиях, находящихся внутри растения. Выяснить это удалось методом радиоактивных изотопов. [c.246]

При достаточном количестве СОг в атмосфере в растении образуется больше сахаров, крахмала и меньше аминокислот п белков, а при недостатке его накапливается больше аминокислот и белков и меньше сахаров и крахмала. Установлено, что для образования единицы (по массе) урожая растения должны усвоить не менее двух единиц углекислого газа.. Соотношение между количеством усвоенного в. процессе фотосинтеза углекислого газа и накопленного сухого органического вещества называется коэффициентом эффективности фотосинтеза. [c.222]

Растения извлекают из почвы калии, который скапливается преимущественно в молодых побегах. Ионы калия принимают участие в процессе ассимиляции. При его недостатке снижается интенсивность фотосинтеза. Наряду с кальцием и магнием калий регулирует состояние коллоидов протоплазмы. При увеличении содержания калия повышается образование крахмала, сахаров, жиров. Много калия потребляют картофель, свекла, подсолнечник, клевер, лен, табак меньше — рожь, пшеница, овес. Калийные удобрения значительно повышают урожайность. Калий в почве находится в основном в недоступных для растений формах. Несмотря на то что много калия возвращается в почву с навозом, потребность сельского хозяйства в калийных удобрениях очень велика. Почти все калийные удобрения содержат ионы хлора, натрия, магния, которые влияют на рост растений. [c.163]

Нетрудно видеть, что перенос макроэргических связей обеспечивает энергетическое сопряжение реакций и делает возможным использование одного или немногих ве- ществ для энергетического питания целой системы реакций. Понятно, что для обеспечения развитой кодированной формы управления потоком энергии лучше всего все порции энергии, получаемые извне, запасать в виде энергии макроэргических связей, а затем извлекать энергию по мере надобности и в той форме, в какой она будет нужна. В действительности нет необходимости всю энергию запасать именно в молекулах АТФ. Вполне достаточно иметь запас какого-либо вещества, которое, легко взаимодействуя с АДФ, может обеспечить быстрое образование активных и мобильных молекул АТФ тогда, когда потребуется произвести какую-либо работу. Так оно на самом деле и происходит. В процессе фотосинтеза, например, молекулы АТФ играют важную роль, улавливая энергию возбужденных светом электронов и направляя ее на синтез углеводов, но запасается в клетках не АТФ, а крахмал, который и служит для сохранения больших количеств энергии. [c.148]

ЦЙНКОВЫЕ УДОБРЕНИЯ, один из ввдов микроудобрений, содержащий в качестве микроэлемента Zn. Последний -постоянный компонент растений (15-22 мг на 1 кг сухого в-ва), входит в состав ряда ферментов, участвующих в окислит.-восстановит. процессах в растит, организмах, способствует биосинтезу витаминов, ускоряет рост и развитие, повышает продуктивность с.-х. культур. При недостатке Zn в растениях нарушается обмен в-в, уменьшается содержание сахарозы и крахмала, развивается хлороз листьев (приобретают желтую окраску), что замедляет образование хлорофилла и снижает активность фотосинтеза. [c.382]

Множество исследований было посвящено процессу фотосинтеза, состоящему в образовании зелеными листьями растений сахаров и крахмала из углекислоты и воды под действием солнечных лучей. Если к природной двуокиси углерода С Ог добавить небольшое количество С Ог, то образующиеся в результате фотосинтеза сахара и крахмал будут содержать радиоактивный углерод. Проследив за изотопом С в сложных реакциях фотосинтеза, ученые получили много новых данных о механизме этого процесса. [c.56]

Первым доступным наблюдению при" помощи микроскопа результатом процесса фотосинтеза является образование в листьях растения крахмала. На хлорофилловых зернах после освещения листа солнечным или искусственным светом уже спустя несколько минут обнаруживаются наросты белого вещества, в котором, использовав йодную реакцию, нетрудно узнать крахмал. Таким образом, при помощи зеленого листа, выдержанного в темноте, можно осуществлять фотографирование, применяя лист вместо фотопластинки и проявляя его йодной водой. [c.155]

Зависимость скорости фотосинтеза от интенсивности света имеет форму логарифмической кривой (рис. 3.22). Прямая зависимость скорости процесса от притока энергии наблюдается только при низких интенсивностях света. Фотосинтез начинается при очень слабом освещении. Впервые это было показано А. С. Фаминцыным в 1880 г. на установке с искусственным освещением. Света керосиновой лампы оказалось достаточно для начала фотосинтеза и образования крахмала в растительных клетках. У многих светолюбивых растений максимальная (100%) интенсивность фотосинтеза наблюдается при освещенности, достигающей половины от полной солнечной, которая, таким образом, является насыщающей. Дальнейшее возрастание освещенности не увеличивает фотосинтез и затем снижает его. [c.107]

Работа 62. Образование крахмала в процессе фотосинтеза [c.200]

К/ с ород воды освобождается, а водород идет на образование гексозы, которая в дальнейшем превращается в крахмал. В процессе фотосинтеза, протекающих в клетках бактерий, источником водорода служит не вода, а другие вещества, например сероводород, и тогда, конечно, кислорода выделяться не будет, но хлорофилл и здесь является обязательным участником фотосинтеза. [c.196]

Аналогично инсектицидам многие фунгициды и гербициды, воздействуя на ферментные системы растений, также препятствуют образованию хлорофилла и подавляют процессы фотосинтеза. У растений нарушается углеводный обмен. Подавляется способность хлоропластов растений превращать сахара в крахмал. В некоторых случаях крахмал, уже отложенный ранее в стеблях и корнях, при повышении гидролитической активности амилазы начинает быстро разлагаться, превращаясь в сахара. [c.43]

Поступив в растение, эти вещества проникают в дальнейшем в различные органы и ткани, вызывают в них нарушения физиологических и биохимических процессов. Воздействуя на ферментные системы, гербициды препятствуют образованию хлорофилла и подавляют процессы фотосинтеза. У растений нарушается углеводный обмен. Подавляется способность хлоропластов растения превращать сахара в крахмал. Одновременно крахмал, уже отложенный ранее в стеблях и корнях, при повышении гидролитической активности амилазы начинает быстро разлагаться, превращаясь в сахара. Накопление избытка сахаров в хлоропластах растения приводит к дальнейшему подавлению процессов фотосинтеза. [c.271]

Под действием света могут идти как реакции разложения молекул на атомы (фотолиз), так и реакции образования новых молекул, нередко более сложных, чем исходные (фотосинтез). Особенно большое значение имеют реакции фотосинтеза, происходящие в растениях под действием солнечного света. В результате фотосинтеза образуются различные органические соединения, главным образом углеводы — крахмал, клетчатка. Познание сущности процесса фотосинтеза — одна из важнейших проблем современного естествознания. [c.121]

Цинк (2п) принимает непосредственное участие в синтезе хлорофилла, оказывает влияние на фотосинтез и углеводный обмен в растениях, на процессы оплодотворения и развитие зародыша, существенно влияет на образование и содержание сахарозы, крахмала, ассимиляцию азота. [c.13]

Растения извлекают из почвы значительные количества калия, скопляющегося преимущественно в молодых, быстро растущих частях растений. Ионы калия принимают участие в процессе ассимиляции,— при недостатке их снижается интенсивность фотосинтеза. Наряду с кальцием и магнием калий регулирует состояние коллоидов протоплазмы. При увеличении содержания калия повышается образование крахмала, сахаров, жиров. Некоторые растения потребляют особенно много калия, к ним относятся картофель, свекла, подсолнечник, клевер, лен, табак. В золе клубня картофеля, например, содержится до 74% К2О (содержание калия принято выражать в процентах окиси калия). Меньше калия потребляют рожь, пшеница, овес, но калийные удобрения значительно повышают и их урожайность. [c.211]

Процесс Ф. состоит пз реакций двух типов — фотолиза воды (разложения ее под действием света) и восстановления углекислого газа. Свет необходим лишь для первой реакции, а реакции восстановления СОг — темповые , т. е. идут без доступа света. В настоящее время принимается, что первым продуктом фотосинтеза является фосфоглицериновая кислота, которая затем превращается в сахарозу, крахмал и другие углеводы. Процессы образования углеводов при Ф. состоят пз большого числа реакций, идущих при участии многочисленных ферментов. Наряду с углеводами в процессе Ф. образуются и другие соединения, в частности аминокислоты. Результатом первичной фотохимической реакции Ф. является фосфорилирование адепозиндифосфорной кислоты с образованием аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), богатой энергией. В ходе этой реакции используется только часть поглощенной световой энергии, а другая ее часть расходуется на образование фермента — восстановителя — п на выделение кислорода. Углеводы же синтезируются из СОг за счет энергии АТФ при участии восстановителя. [c.329]

Листья многих растений совсем не содержат крахмала это наблюдение также служит веским доказательством того, что крахмал не образуется непосредственно при фотосинтезе. Известно, что крахмал реже встречается в листьях однодольных, чем двудольных растений [31]. Другим аргументом в пользу того, что крахмало-образование служит вторичным процессом, не входящим в фотосинтез, может служить способность растений превращать искусственно вводимые сахара (или им подобные соединения) в крахмал без помощи света. [c.51]

Основные процессы фотосинтеза сегодня уже хорошо известны. Они протекают в хлоропластах (рис. 2.2), которые поглощают СОг, поступающий в растение путем диффузии. Первичный процесс карбоксилирования осуществляется в строме (части хлоропласта, содержащей мало мембран) и катализируется рибулозобисфосфат-карбоксилазой (РБФК)- В результате образуются две молекулы трехуглеродной кислоты (фосфогли-церата, ФГ), которые затем восстанавливаются с образованием молекул трехуглеродного сахара — триозофосфата. Это вещество в, хлоропластах служит предшественником крахмала, но может поступать и в цитоплазму, где оно используется при синтезе сахарозы. Часть связанного углерода повторно поступает в вое- [c.42]

Способность изолированных хлоропластов осуществлять весь процесс фотосинтеза с образованием крахмала и ряда метаболитов, как и в интактных клетках, без добавления в среду ферментов л субстратов, впервые была установлена работами Арнона с сотруд-никаьщ ( Allen et al., 1955). [c.118]

К ресинтезу углеводов, или это чисто окислительный процесс. Если признать правильность теории, доказывающей, что все восстановительные ступени фотосинтеза между комплексами СО ) и Н СО должны быть фотохимическими (см. фиг. 20), то темновое превращение яблочной или лимонной кислоты в углеводы кажется невозможным. Уровни восстановленности этих кислот меньше единицы, т. е. они не могут превращаться в углеводы без доступа энергии. Но мы уже рассматривали в главе VH схемы реакций, в которых лишь первая ступень восстановления двуокиси углерода использует световую энергию, а энергия, нужная для последующих ступеней восстановления, доставляется дисмутациями. Таким образом, яблочная и лимонная кислоты могли бы восстанавливаться до углеводов и без помощи света, если часть их будет одновременно окисляться. Подобная энзиматическая дисмутация считается возможной [179] она поддерживается фактом, что дыхательный коэффициент суккулентов во время темнового разрушения кислот часто значительно выше чем 1,33, т. е. величины,. соответствующей сжиганию яблочной кислоты 1212J. В случае чистой дисмутации этот коэффициент должен обратиться в бесконечность. В связи с этими рассуждениями можно привести и другие экспериментальные данные. На стр. 271 указывалось, что в опытах по образованию водорослями крахмала в темноте могли использоваться, как правило, только вещества с i >-1 однако оказалось, что существуют некоторые исключения. [c.276]

Темновые реакции фотосинтеза. Метаболические варианты фотосинтетической фиксации СО2 у растений принято подразделять на Сз-путь, С4-путь и САМ-путь фотосинтеза, рассматриваемые ниже. Образующиеся в темповых реакциях углеводы могут откладываться в виде крахмала в хлоропластах выходить из хлоропластов и использоваться для образования нового структурного материала клеток служить источником энергии для различных метаболических процессов транспортироваться в запасающие органы растения. [c.421]

Если сравнить системы, использующие свет у бактерий и растений, можно убедиться, что протонный потенциал — единственный первичный продукт циклической фотосистемы бактериального типа, в то время как нециклический фотосинтез растений не только генерирует протонный потенциал, но и служит поставщиком электронов.- Эти электроны отнимаются от воды и используются при синтезе сахаров, из которых затем образуется крахмал. Тем самым фотосинтез растений выполняет функцию, противоположную той, которая присуща процессу дыхания при фотосинтезе расщепляется вода, а образуются кислород и органические вещества. При дыхании органические вещества окисляются кислородом с образованием воды. [c.119]

В растениях синтезируется два класса полисахаридов - структурные и запасные полисахариды. Структурные полисахариды требуются для образования клеточных стенок, следовательно, их синтез должен происходить во всех частях растения, где происходит рост тканей. Запасные полисахариды синтезируются в тех случаях, когда они образуют временный или постоянный запас связанного углерода и энергии. В качестве примера временного запасного вещества можно привести крахмал, который откладывается в виде крахмальных зерен в хлоропластах в период активного фотосинтеза и затем в темповой период мобилизуется и переносится в форме сахарозы. Более постоянные запасы полисахаридов образуются в процессе роста растения в семенах и в различных органах для вегетативного размножения растения (клубнях, луковицах и т. п.). Функция запасного полисахарида в этих органах заключается в том, чтобы снабжать незрелое, нефотосинтезирующее растение, которое возникает при прорастании семени. [c.26]

Итак, мы видим, что ферредоксин может играть ключевую роль в процессе фотосинтеза. Он может отдавать электроны в нециклическую цепь на NADP+, что приводит к образованию сильного восстановителя NADPH, необходимого для восстановления СОг. Ферредоксин может также отдавать электроны в циклическую цепь переносчиков, в результате чего получается только АТР. Синтезированный АТР может использоваться либо для фиксации СОг, либо в других процессах, в которых он играет роль единственного источника энергии, например в синтезе белка и в превращении глюкозы в крахмал — оба этих процесса протекают в хлоропластах. Очень интересны и физиологический механизм, управляющий работой ферредоксина, и свойства самого этого белка, имеющего очень низкий окислительно-восстановительный потенциал, — 0,43 В, примерно равный потенциалу газо- [c.80]

При действии препарата 2,4-Д axapa, образованные хлоро-пластами на свету из углекислого газа и воды, не могут превращаться в запасной энергетический продукт (крахмал). Это тормозит процесс фотосинтеза, а имеюш,ийся в растении запасной крахмал переводится в сахара. Дыхание отравленных растений усиливается. [c.226]

Только пигменты сине-зеленых водорослей распределяются более иди менее равномерно в хроматоплазме этих примитивных организмов. Сакс [1] утверждал, что образование крахмальных зерен внутри хлоропластов во время фотосинтеза указывает на то, что эти тела являются местом фотосинтетического процесса. Рейнке [6] заметил, что это доказательство неубедительно, так как хлоропласты также легко могут превраш ать в крахмал сахара, доставляемые извне (см. главу Ш). Однако наблюдения Энгельмана [4, 5], говоряш ие о том, что чувствительные к кислороду подвижные бактерии привлекаются хлоропластами, дают, по мнению Рейнке, неоспоримое доказательство образования кислорода в этих телах. [c.359]

В настоящее время известно, что этот процесс в основном совершается в зеленых листьях растений. Растения поглощают из воздуха углекислый 1 аз, выделяя обратно в атмосферу такой же объем кислорода. В присутствии зеленого вещества — хлорофилла, являющегося катализатором, углекпслый газ, взаимодействуя с водой, образует более сложные углеродистые соединения крахмал, клетчатку, сахар, жиры и, наконец, белки, из которых состоят тела растений и животных. Превращение углекислого газа и воды в сложные органические соединения есть эндотермический процесс, сопро-1юждающийся поглощением энергии. Источником энергии в этом процессе является солнечная энергия, которая и обусловливает сложные превращения. Так как процесс образования органического вещества в растениях происходит под влиянием света, он и получил название фотосинтеза. [c.205]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология