Появление фотосинтеза и дыхания

Важнейшим этапом в эволюции биосферы можно считать появление способности к принципиально новому типу автотрофной ассимиляции СО-. — фотосинтезу. Процесс фотосинтеза отличается от фоторедукции по целому ряду признаков в качестве донора водорода, идущего на восстановление СО2, используется вода восстановление углекислого газа сопряжено с выделением кислорода продуктами фотосинтеза являются преимущественно углеводы, а не органические кислоты и аминокислоты. Способностью к фотосинтезу обладают водоросли и выс-щие растения. Продуктивность фотосинтеза у них выше масштабов потребления ассимилятов, и поэтому часть из них (углеводы) может откладываться в виде запасных веществ. В темноте они расходуются в процессе дыхания, поддерживая потребности клеток в метаболитах и энергии. Можно считать, что появление фотосинтеза и накопление кислорода в атмосфере привело к возникновению дыхания. Водоросли оказались в гораздо более выгодном положении по сравнению с бактериями, осуществляющими фоторедукцию. Первые удовлетворяли свои потребности в энергии и метаболитах для осуществления биосинтезов и других эндергонических процессов на свету за счет фотосинтеза, а в темноте — за счет дыхания. Развитие же вторых находится в полной зависимости от освещения и не может нормально [c.19]

Для изучения действия пестицидов на растение проводят лабораторные, вегетационные и полевые опыты, в процессе которых определяют характер действия пестицидов на растение. В зависимости от особенностей пестицида, его назначения и способа применения в лабораторных и вегетационных опытах могут определяться такие показатели, как всхожесть и энергия прорастания семян, высота проростков, длина первичных корешков у проростка, густота всходов, динамика роста, накопление биомассы растений по фазам роста, появление ожогов, нарушение обмена веществ и отдельных физиологических процессов (фотосинтеза, дыхания и т, д.), величина урожая и его качество, остаточные количества пестицидов в урожае. С этой целью пестицидами в зависимости от задачи опыта обрабатывают семена растений или их проростки, опрыскивают растения в нужной фазе их развития, обрабатывают почву, в которой затем выращивают растения. Всю работу проводят по общепринятым в агрохимических исследованиях методикам. [c.206]

Б. ПОЯВЛЕНИЕ ФОТОСИНТЕЗА И ДЫХАНИЯ [c.243]

В АТФ энергия запасена в связях Р—О—Р последовательный гидролиз трифосфата и дифосфата приводит к выделению 77 кДж/моль. АТФ образуется не только при фотосинтезе, в митохондриях клеток его синтез является результатом запасания энергии, образовавшейся в процессе окисления органически связанного углерода, т. е. в процессе дыхания. Однако интенсивность образования АТФ у фотосинтезирующих организмов при использовании энергии света в десятки раз превосходит интенсивность появления АТФ в результате окислительного фосфорилирования. [c.33]

Важнейшим источником энергии у животных, высших растений и многих микроорганизмов является аэробное, или кислородное, дыхание. Свободный кислород, имеющийся на нашей планете, образовался на более поздних этапах развития жизни на Земле в результате фотосинтеза растений. Поэтому анаэробная диссимиляция углеводов (все виды брожения и гликогенолиза), распространенная в природе, является более древним типом, чем дыхание, связанное с поглощением атмосферного кислорода. Эволюционное развитие организма с момента появления свободного атмосферного кислорода пошло по наиболее выгодному с энергетической точки зрения пути использования [c.353]

В фотосинтезе приток свободной энергии света приводит к появлению сложной молекулы глюкозы из простых соединений Н2О и СО2 и уменьшению энтропии клетки йеЗ < О, а распад глюкозы в дыхании в клетке увеличивает ее энтропию 5 > 0. В зависимости от соотношения скоростей изменения йеЗ и 5 обшая энтропия йЗ открытой системы может со временем либо увеличиваться, либо уменьшаться. Продифференцируем выражение (6.6) [c.71]

Некоторые из кокцид потребляют больше растительного сока чем требуется им для питания, излишки выделяются в виде медвяной росы, которая имеет вид липкого сиропа н поверхности растения, что сто приводит к появлению сажистого грибка. Растения утрачивают декоративность, ста новятся липкими и черными а в случае большого поражения уменьшается интенсивность фотосинтеза и дыхания. На некоторых растениях поселяются кокциды только одного вида, на других, например цитрусовых, пальмах, броме-лиях, фикусах, плющах, можно встретить несколько видов этих вредителей. [c.52]

С другой стороны, использование химических методов в исследовании непосредственно биологических процессов привело в самом конце прошлого века к рождению биохимии. Ее появление обычно связывают с открытием энзиматического катализа и самих биологических катализаторов — ферментов, идентифицированных несколько позднее в качестве особых веществ и выделенных в кристаллическом виде в середине 20-х — начале 30-х годов. Крупнейшими событиями в биохимии явились установление центральной роли АТР в энергетическом обмене, выяснение химических механизмов фотосинтеза, дыхания и мышечного сокращения, открытие транс-аминирования — а в итоге познание основных принципов обмена веществ в живом организме. В начале 50-х годов Дж. Уотсон и Ф. Крик расшифровали структуру ДНК, дав человечеству знаменитую двойную спираль, и ученый мир салютовал рождению новой науки о путях хранения и реализации генетической информаиии — молекулярной биологии. [c.9]

Трудно переоценить значение возникновения клеточного дыхания, которое высвободило силы, скрытые в живых организмах. Ни один организм, зависящий целиком от брожения, не мог теперь сравниться с ними. Ведь даже после появления фотосинтеза организмы лищь кое-как перебивались, находясь все время на грани гибели. Они могли, конечно, создавать свои собственные органические вещества, но ровно столько, сколько их было нужно, чтобы хоть как-нибудь просуществовать. Брожение — это такой расточительный образ жизни, что фотосинтез едва успевал обеспечивать его. При дыхании вещества организма использовались столь экономно, что, наконец, удалось кое-что отложить про запас. В сочетании с брожением фотосинтез дал возмол ность организмам поддерживать свое существование, в сочетании с дыханием он дал избыток. Если выразить это в экономических терминах, то фотосинтез обеспечил организмам прожиточный минимум, а дыхание обеспечило им накопление капитала. Именно этот капитал они в основном и вложили в гигантское предприятие эволюции органического мира. [c.31]

В проводящих тканях растений среди С -ассимиля-тов, кроме сахарозы, обнаруживаются и другие меченые соединения сахара, органические кислоты и аминокислоты. В связи с тем, что эти соединения обнаруживаются также и среди продуктов фотосинтеза листьев (получают метку в процессе кратковременной ассимиляции С Юг), бывает трудно решить, являются ли они транспортными продуктами фотосинтеза или обязаны своим появлением использованию сахарозы в процессах дыхания в проводящих путях и окружающих их тканях. О последнем свидетельствуют опыты, показавшие, что чем ближе от фотосинтезирующего в атмосфере радиоактивной углекислоты листа находится анализируемый участок растений, тем больше обнаруживается в сахарозе и меньше в гексозах и других соединениях (табл. 25). [c.270]

Образование гликолевой кислоты, как предполагают, объясняется гидролизом связи атома хлора с атомом углерода и амидной связи. Гликолевая кислота может находиться в равновесии с глиоксиловой кислотой, причем концентрация каждой кислоты зависит от процессов дыхания и фотосинтеза в растении в момент сбора растения. Как только образуются гликолевая или глиоксиловая кислоты, происходит выделение СОг, фотосинтетическая фиксация СОг приводит к появлению разнообразных меченых продуктов, равно как и включение меченой гликолевой кислоты в последовательность реакций биосинтеза. Хроматографические анализы экстрактов растений, собранных через 20 и более суток после обработки, всегда содержат многочисленные меченые продукты. [c.170]

Во всех фотобиологических процессах энергия света необходима для преодоления активационных барьеров химических превращений. Однако в фотосинтезе при этом происходит непосредственное запасание световой энергии и виде энергии химических связей, конечных продуктов (глюкоза), поскольку последние обладают большим запасом свободной энергии по сравнению с исходными веществами (СО2 и Н2О). В остальных фотобиологических процессах свет также индуцирует фотохимические реакции, но в их продуктах не содержится избытка свободной энергии по сравнению с исходными веществами. Тем не менее и в этих случаях в последующих за фотохимической стадиях темновых процесах могут инициироваться сложные физиолого-биохимические превращения, в ходе которых мобилизуются большие количества свободной энергии, ранее запасенной в биоструктурах. Конечные результаты такого рода превращений (например, стимулирующее действие света на морфогенез, биосинтез пигментов, фотостимуляция дыхания) по общему энергетическому эффекту могут быть весьма велики, хотя непосредственного запасания энергии света при этом и не происходит. Последовательность превращений в фотобиологических процессах может включать следующие стадии поглощение света хромофорной группой и образование электронно-возбужденных состояний миграция энергии электронного возбуждения первичный фотофизический акт и появление первичных фотопродуктов промежуточные стадии, включая перенос заряда, образование первичных стабильных химических продуктов физиологобиохимические процессы конечный фотобиологический эффект. [c.276]

Эта сложность несколько уменьшится, если мы примвхМ, что свет все л е играл некоторую, более скромную роль уже для эобионтов и ранних организмов. Так, Граник [737, 738, 740] предполагает, что энергия света, уловленная неорганическими фоточувствительными соединениями, в восстановительных условиях производила протоплазму, скапливающуюся вокруг активных центров. Протоплазма, по мнению Гра-ника, организавалась В перерабатывающую энергию единицу, которая могла осуществлять примитивный фотосинтез и дыхание . Предполагается, что дальнейшая эволюция состояла в улучшении и с01вершенств0вании этой структуры. Гаффрон [657, 658, 660] предположил, что еще до возникновения самой первой Ж Ивой клетки фотохимическим путем образовался порфирии и что позднее вокруг комплекса пигментов могли сгруппироваться различные биохимические системы, каждая из которых служила определенной потребности организма. По мнению Гаффрона, эволюция этих систем завершилась еще до появления первой живой клетки. Кальвин [334] также считает, что фотосинтез хлорофиллового типа начался еще в доклеточных образованиях. [c.100]

Итак, подводя итог, можно сказать, что, по-видимому, значительные количества сульфата начали возникать только с появлением этих бактерий. Несомненно, однако, что сульфат лоявился раньше свободного кислорода. Таким образом, организмы, обладающие сульфатным дыханием, вполне могли появиться раньше дышащих кислородом и быть компонентами естественных сульфуретов (16, Б). Итак, мы снова возвращаемся к последовательности, которой отдается предпочтение в этой книге фотосинтез—нсульфатное дыхание. Следовательно, хлорофиллы, а не цитохромы были первыми производными порфирина, которые стали использоваться организмами (8,3). Вероятно, на какой-то -стадии существовали [c.167]

Для аэробного дыхания необходима атмосфера, содержащая кислород. Кислород образуется при фотосинтезе в качестве побочного продукта. По мнению тех, кто изучает ранние стадии истории Земли, переход от первоначальной бескислородной атмосферы к атмосфере, содержащей кислород, произошел в результате активности примитивных фотосинтезирующих организмов. Возникновение окислительной атмосферы, делающей возможным дыхание, было постепенным и очень медленным процессом. Именно медленность этого процесса могла быть причиной длительной задержки — 2 млрд. лет или более — между возникновением жизни и появлением эукариотов и Metazoa (см. рис. 25.1), [c.242]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология