Растения способны видеть свет

Источником всех видов энергии, используемых в биологических системах, является солнечный свет, а преобразование световой энергии в химическую происходит в ходе уникального и важнейшего для жизни процесса -фотосинтеза. Способностью к фотосинтезу обладают как эукариоты (высшие зеленые растения, зеленые, бурые и красные водоросли, некоторые одноклеточные организмы), так и прокариоты (синезеленые водоросли, зеленые и пурпурные бактерии). [c.92]

Ядро клетки по своему составу представляет ту же протоплазму, только более уплотненную и с прибавлением небольшого количества фосфорных соединений. Кроме того, клетки содержат в себе некоторые специализированные скопления белка — пластиды, представляющие собой как бы лабораторию органической химии, в которой происходят выработка и преобразование различного рода органических соединений. К пластидам относятся, например, хлорофилловые зерна растений, поглощающих угольную кислоту и обладающих способностью разлагать ее на свету на ее составные элементы, причем кислород возвращается в воздух, а углерод усваивается и отлагается в растениях в виде углеводов крахмала, сахара и пр. Усвоение углерода путем расщепления, углекислого газа происходит по уравнению [c.22]

Пища нужна всем живым существам. Она служит им источником энергии и веществ, необходимых для роста и других процессов жизнедеятельности. Живые организмы используют только два вида энергии — это энергия солнечного света и энергия химических связей. Организмы, специализированные для использования световой энергии, осуществляют фотосинтез и содержат пигменты, в том числе хлорофилл, способные поглощать свет. К таким организмам относятся растения, водоросли и некоторые наиболее простые организмы, включая бактерии. Организмы, не способные к фотосинтезу, должны получать химическую энергию (т. е. энергию, запасенную в химических [c.10]

Растения способны видеть свет [c.78]

Углеводы являются чрезвычайно важным классом природных соединений. Исследование их химических свойств может дать ценную информацию о механизмах реакций и стереохимии. Значительным достижением в настоящее время является применение углеводов в качестве хиральных синтонов и заготовок для стерео-специфического синтеза таких соединений, как простагландины, аминокислоты, гетероциклические производные, липиды и т. д. Для биолога значение углеводов заключается в доминирующей роли, которая отводится им в живых организмах, и в сложности их функций. Углеводы участвуют в большинстве биохимических процессов в виде макромолекулярных частиц, хотя во многих биологических жидкостях содержатся моно- и дисахариды, а большинство растений содержит глюкозу, фруктозу и сахарозу. Только растения способны осуществлять полный синтез углеводов посредством фотосинтеза, в процессе которого атмосферный диоксид углерода превращается в углеводы, причем в качестве источника энергии используется свет (см. гл. 28.2). В результате этого накапливается огромное количество гомополисахаридов — целлюлозы (структурный материал) и крахмала (запасной питательный материал). Некоторые растения, в особенности сахарный тростник и сахарная свекла, накапливают относительно большие количества уникального дисахарида сахарозы (а-О-глюкопиранозил-р-О-фруктофуранозида), который выделяют в значительных количествах (82-10 т в год). Сахароза — наиболее дешевое, доступное, Чистое органическое вещество, запасы которого (в отличие от запасов нефти и продуктов ее переработки) можно восполнять. -Глюкоза известна уже в течение нескольких веков из-за ее способности кристаллизоваться из засахаривающегося меда и винного сусла. В промышленном масштабе ее получают гидролизом крахмала, причем в настоящее время применяют непрерывную Схему с использованием ферментов, иммобилизованных на твердом полимерном носителе. [c.127]

Некоторые виды микроорганизмов способны переключаться с автотрофного типа питания на гетеротрофный, и наоборот. Например, эвглена зеленая питается на свету как растение, т. е. ведет автотрофный образ жизни, а в темноте энергично поглощает органические вещества, т. е. существует как гетеротрофный организм. [c.59]

Главным природным источником энергии, практически в обозримое время, на нашей планете является Солнце. На Земле существуют организмы, способные поглощать кванты солнечной энергии и с ее помощью осуществлять процесс синтеза глюкозы из простейших неорганических веществ, которая служит основой для биосинтеза разнообразных органических соединений. Этот сложный процесс называется фотосинтезом. Именно этому процессу Земля обязана своим зеленым покровом. Все растения Земли осуществляют фотосинтез и создают условия для жизни всего животного мира и человека. Возникающий при фотосинтезе свободный кислород является единственным источником кислорода на нашей планете. Помимо зеленых растений способностью улавливать кванты солнечного света обладают некоторые виды водорослей и бактерий. [c.181]

Антенный комплекс необходим для улавливания света. В хлоропластах он представляет собой скопление нескольких сотен молекул хлорофилла, связанных между собой белками, которые прочно удерживают эти молекулы в тилакоидной мембране. В зависимости от вида растения в каждом комплексе находятся также дополнительные пигменты - каротиноиды, которые способны улавливать свет с другими длинами волн. При возбуждении молекулы хлорофилла в антенном комплексе энергия быстро передается от одной молекулы к другой путем резонансного переноса до тех пор, пока не достигнет двух особых молекул хлорофилла в фотохимическом реакционном центре. Таким образом, каждый антенный комплекс действует как воронка , со- [c.468]

И наконец, необходимо исследовать природу самой величины К. В нашей формуле К задана как постоянная величина. Ее можно представлять себе как ресурсы среды, способные обеспечить существование определенного числа особей данного вида. Но бывает ли количество ресурсов постоянным Совершенно очевидно, что нет. Растениям необходимы солнечный свет и вода, количество которых варьирует в разные годы и в разных местностях. Все мы знаем, как изменяется лес от лета к зиме и даже тропический лес в сезон дождей не такой, как в засушливый период. Поскольку растительная биомасса служит пищей для растительноядных животных, то ее изменения означают изменение числа существующих за ее счет растительноядных, а соответственно также плотоядных и организмов-деструкторов. Кроме того, скорость метаболизма зависит от температуры, которая также подвержена колебаниям. [c.341]

К осуществлению этих реакций способны и неорганические соли, находящиеся на предшествующей минеральной ступени организации материи. Некоторые соли железа под действием ультрафиолетового излучения фиксируют двуокись углерода с образованием простых органических молекул муравьиной кислоты. Эту же реакцию катализируют и другие минеральные соли в кристаллическом виде. Бактерии, обитающие в корневых клубеньках бобовых растений, способны фиксировать азот. Порошок двуокиси титана (титанита) с добавкой железа катализирует аналогичную реакцию под действием солнечного света небольшие количества азота восстанавливаются в ам- [c.150]

Фенотипические реакции на нормальные изменения среды обычно носят приспособительный характер. Это можно видеть на примере листьев растений, находящихся на свету ц в тени. У листьев, находящихся в тени ( теневые листья ), площадь поверхности больше, что увеличивает их фотосинтетическую способность и компенсирует более низкую освещенность, тогда как у листьев, находящихся на солнце ( солнечные листья ), площадь поверхности меньше, что понижает транспирацию и потери [c.185]

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]

Физиологи растений были вынуждены признать, что растения способны видеть . Бьерн (Bjorn, 1973, 1980) подробно обсуждал сходства и различия растений и животных с этой точки зрения. Его работа озаглавлена Как растения видят . У растений нет ни глаз, ни нервной системы, но они обладают хорошо развитым зрением . Животные с помощью зрения обнаруживают пищу, тогда как для растений свет сам по себе служит источником пищи. Различия же зрения животных и зрения растений заключаются в следующем. [c.78]

Рис. 23-9. р-Каротин, вспомогательный пигмент зеленых листьев. У различных видов растений вспомогательными пигментами служат многие другие каротиноиды. Обратите внимание, что молекула р-каротина, так же как и молекула хлорофилла, содержит много сопряженных двойных связей, которые придают ей способность поглощать свет и передавать эксито-ны. [c.691]

Очевидно, что в действии углеводов на фотосинтез проявляется несколько независимых явлений. Это действие зависит от вида растений, интенсивности света, температуры и прочих агентов. Кроме того, должна иметь значение форма, в которой накопляются углеводы. У растений, способных к превращению избытка углеводов в крахмал, можно ожидать меньшей склонности к депрессии фотосинтеза, чем у растений, образующих только сахара. Ввиду сильного влияния добавления сахаров на дыхание и брожение их действие на фотосинтез тесно связано с сочетанием этих процессов, как упоминалось выше в связи с данными Спбра, ван дер Паува и Гаффрона. К этому вопросу мы вернемся в главе XX, когда будем рассматривать отношение фотосинтеза к дыханию. [c.340]

Принято считать, что большинство видов, изначально входящих в состав каждой данной биоты, находится в состоянии динамического равновесия. Это означает, что они поделили между собой среду таким образом, чтобы наносить наименьший ущерб друг другу. Конечно, какая-то конкуренция за факторы среды всегда существует, потому что ресурсы среды ограниченны. Например,— мы берем крайний случай — всем растениям необходимо цекото-рое пространство для роста, и совершенно очевидно, что на том месте, где растет одно растение, никакое другое растение расти не может. Свет также необходим всем растениям. В лесу компоненты различных растительных ярусов — деревьев, образующих лесной полог, кустарников и травянистых растений — так подогнали свои потребности в необходимом им для фотосинтеза солнечном свете, что все они могут сосуществовать. Большинство деревьев не может расти в тени, тогда как кустарники и травянистые растения способны к этому причем травы часто обходятся меньшим количеством света, чем кустарники. Точно так же всем растениям необходима вода. Однако некоторые из них могут жить при скудном снабжении водой, а другие нет причем нередко приспособления, делающие возможным сосуществование, основаны на относительно небольших различиях в потребностях в воде. Например, в северном дубово-буковом лесу серебристый клен всегда встречается в участках с наиболее влажной почвой. [c.291]

Морские организмы, как растения, так и животные, способны прикрепляться к корпусам судов. Для жизнедеятельности растений требуется дневной свет, так что обрастание происходит на верхней зоне погруженного в воду корпуса судна. Наиболее распространенным видом водорослей является энтероморфа, имеющая длинные зеленые трубкообразные нити, которые очень быстро растут при благоприятных условиях. Коричневые и красные водоросли требуют меньше света и поэтому могут расти на нижних зонах корпуса, или даже на днище судна. Прочное прикрепление данных растений может произойти всего за несколько часов, если не приняты меры, препятствующие этому. [c.364]

Разнообразны возможные тины питания микроорганизмов (табл. 2.1). Часть из них, называемые фототрофами, как и зеленые растения, способны использовать для роста энергию света (пурпурные и зеленые бактерии, цианобактерии, прохлорофи-ты, некоторые галобактерии и водоросли). Остальные микроорганизмы, носящие название хемотрофов, так же как животные и человек, получают энергию в результате окисления различных химических веществ. Среди фото- и хемотрофов известны виды, способные все соединения клеток синтезировать из углекислоты. Их называют автотрофами. Особенно много автотрофов среди организмов, использующих в качестве источника энергии свет (возможность фотосинтеза). [c.22]

Солнечная энергия, достигающая в течение года атмосферы Земли, составляет примерно 56-Дж. Около половины этой энергии отражается облаками и газами в верхних слоях атмосферы и не попадает на Землю, Из той энергии, которая достигает поверхности Земли, лить 50% приходится на спектральный диапазон, соответствующий видимому излучению, которое способно вызвать фотосинтез, а другая половина — это инфракрасное излучение. Таким образом, годовое поступление энергии в виде фотосинтетически активной радиации, т. е, в виде света от фиолетового до красного, составляет в масштабах всей Земли около 15-10 Дж. Однако примерно 40% этой энергии отражается поверхностью океанов, попадает в пустыни и т, п., и лишь оставшаяся доля может быть поглощена наземными и водными растениями. Согласно приведенным в последнее время данным, аутотрофные растения производят за год примерно 2-10" тонн биомассы, что эквивалентно энергии 3-10 Дж. Около 40% этого органического материала синтезируется фитопланктоном, мельчайшими растениями, обитающими вблизи поверхности океанов. Ежегодное потребление продуктов питания всем населением Земли (если считать численность населения равной 4,3 млрд. человек) составляет около 800 млн. тонн, или 13-10 Дж. Таким образом, получается, что средний коэффициент использования фотосинтетически активной радиации всей флорой нашей планеты составляет всего лишь 0,2% (3-102715-1023), энергии, которая была по- [c.14]

Фенотииичеокие реакции на нормальные изм енения в среде обычно носят приспособительный характер. Эго можно видеть на-примере Л Истьев растений, находящихся на свету и в тени. У листьев, находящихся в тени ( теневые листья ), -площадь поверхности больше, что увеличивает их фотосинтетическую способность И компенсирует более низкую освещенность, тогда как у листьев,, находящихся на сол нце (<ссолнечные листья ), площадь поверхно сти меньше, что понижает транспирацию и потери воды. Один и-тот же генотип способен обеспечить развитие листьев этих двух типов в условиях сильной и слабой освещенности. Способность растения к подобным различным фенотипическим, реакциям, обусловленная генотипически, дает ему возможность приспосабливаться к варьирующим условиям освещения. [c.151]

Реакции организмов на свет весьма разнообразны [79]. Многие виды — от бактерий до высших растений — обладают способностью к фототаксису, т. е. могут двигаться по направлению к источнику света или ориентироваться определенным образом относительно этого источника. У высших растений хлоропласты ориентированы таким образом, что поглощается максимальное количество света. Растения в рроцессе своего роста тянутся к свету (фототропизм), а некоторые организмы, напротив, избегают освещенных мест. Образование хлоро- 1лл у ра те 6, равно как и появление загара у человека, обуслов-лёнЁ фотохимическими реакциями. Суточные циклы, характерные дли [c.68]

Цветки привлекают внимание не только человека, но и многих других более мелких животных, которые оказывают растениям огромную услугу, выполняя роль переносчиков пыльцы. Пчелы, вероятно, в этом отношении изучены лучше, чем любые другие переносящие пыльцу животные. Пчелы способны различать четыре основных цвета , включая ультрафиолет в диапазоне 340—380 нм. Свет красных длпн волн они не видят, предпочитая синие, желтые или поглощающие в УФ-свете (белые) [c.292]

Некоторые галофильные бактерии способны использовать энергию света для образования АТР с помощью процесса, который не похож на фотосинтез у растений или бактерий. В частности, Н. halobium используют для образования АТР обычное аэробное дыхание, если имеется в достаточном количестве необходимый для этого кислород. В условиях же нехватки кислорода в клеточной мембране этих бактерий появляются специфические пурпурные образования, так называемые заплаты (pat hes). Пигмент, обусловливающий их пурпурную окраску, представляет собой белок бактериородопсин. Последний служит фоторецептором в процессе превращения энергии света в протонный градиент, который в свою очередь является движущей силой синтеза АТР с помощью хемиосмотического механизма. Фоточувствительная пурпурная мембрана состоит из липопротеинового матрикса, причем с помощью дифракции рентгеновских лучей показано, что молекулы бактериородопси-на расположены в этой мембране в виде жесткой двумерной решетки. [c.377]

Многие клетки растений обладают способностью изменять расположение своих хлоропластов при изменении интенсивности света и направления падающих лучей. В условиях низкой освещенности хлоропласты имеют тенденцию располагаться в виде монослоя, перпендикулярюго к лучам света, что позволяет им поглощать максимальное количество световой энергии. Наоборот, на ярсом свету возникает заищтная реакция-хлоропласты мигрируют и выстраиваются вдоль клеточных стенок, расположенных параллельно падающим лучам, тем самым уменьшая их эффект (рис. 19-48). Этн движения, почти наверняка связанные с работой актиновых филаментов, наиболее полно бьши изучены ва двух видах водорослей. [c.195]

Помимо глобальной опасности, связанной с возможностью разрушения защитного слоя озона и усилением жесткой УФ-ра-Диацни, загрязнение атмосферы в ее нижних слоях представляет опасность и для Мирового океана и для почвы. Наличие в атмосфере веществ, способных переходить под действием солнечного света в возбужденное состояние, создает опасность фотохимического загрязнения воздуха и образования агрессивных частиц, например синглетного кислорода [164]. Последний может вызывать некоторые виды рака, в первую очередь — рак кожи. Одним из сильнейших известных канцерогенов является бенз[а]пирен (БаП), а также другие полиядерные ароматические углеводороды, образующиеся при неполном сгорании самых различных органических субстратов. Выброс БаП в атмосферу резко возрос в связи с распространением Двигателей внутреннего сгорания и интенсивным потреблением горючих ископаемых в промышленности и энергетике. Только в США ежегодно выпускается в атмосферу до 1300 т БаП [165], тогда как на индукцию рака кожи или легких у человека достаточно нескольких миллиграммов БаП. Попадая из воздуха в почву, воду и растения, БаП и его аналоги могут попадать в организм человека вместе с продуктами питания [166]. В индустриальных районах наземные растения содержат этих канцерогенов гораздо больше, чем в сельской местности. Проведенное в стандартных условиях определение бенз- о]пирена в зеленой водоросли S edesmus a utus, выращенной на открытом воздухе, показывает, что в Дортмунде (ФРГ) его концентрация почти в 30 раз выше, чем в Бангкоке [167]. В некоторых облас- [c.206]

Получение и использование. Цинк широко расиространен в природе, но в свободном виде не встречается. Наиболее распространенным его минералом является цинковая обманка (сфалерит) — ZnS. Он входит в состав многих сульфидных комплексных руд. Получают цинк пирометаллургическим способом, основанным на восстановлении углем окисленной или обожженной руды в ретортах без доступа воздуха с отгоном паров цинка и последующим рафинированием. До 40% мирового производства цинка расходуется на защиту железа и стали от коррозии (оцинкованное железо и т, п.). Цинковая пыль используется как сильнейший восстановитель. Огромно число сплавов цинка, из которых самый древний — латунь (сплав цинка с медью). Сульфид цинка — прекрасный люминофор, приобретает способность светиться под действием коротковолнового излучения или электронного пучка. Соединения цинка мало ядовиты, однако хранить пищевые продукты в оцинкованной посуде не рекомендуется. Оксид цинка в виде пыли при вдыхании вызывает литейную лихорадку, выражающуюся в ознобе, головной боли, тошноте, кашле. Предельно допустимые нормы оксида цинка в воздухе— 0,005 мг/л. Содержание цинка в организмах растений и животных довольно высокое > 0,001%. Он необходим для нормальной физиологической деятельности. Суточная потребность человека в цинке 15 мг. Его действие связано с гормонами и некоторыми ферментами, например, с помощью которых происходит перенос СОг в крови. [c.310]

Вильштеттер и Штоль [3] наблюдали, что некоторые виды растений (например. Pelargonium) почти полностью теряют способность к фотосинтезу уже после 2-часового пребывания в бескислородной атмосфере у других видов (например. y lamen) фотосинтез прекращается только после 15-часовой анаэробной инкубации. Для возвращения к аэробному состоянию достаточно незначительной остаточной способности к фотосинтезу обработанных листьев. При этом условии торможение устраняется после нескольких часов экспозиции на свету. Вильштеттер и Штоль замечают, что когда это автокаталитическое восстановление фотосинтеза достигнуто, парциальное давление кислорода все еще очень невысоко — значительно ниже, чем требуется для дыхания. Этот факт, а также длительность анаэробной обработки, необходимой для торможения, привели Вильштеттера и Штоля к мнению, что фотосинтез требует скорее насыщения Еислород-акцепторного комплекса клетки, чем присутствия свободного кислорода в атмосфере. Они высказали мнение, что этот комплекс медленно диссоциирует в бескислородной атмосфере и регенерируется нри фотосинтезе раньше, чем кислород успеет выделиться из клеток. [c.334]

Абсорбционные полосы хлорофилла простираются в ультрафиолетовую область, т. е. до 220 лр Впрочем, многие другие клеточные компоненты также сильно абсорбируют в ультрафиолетовой области — особенно ниже 300 Это поглощение часто оказывается вредным для организма в целом и поражает также его способность к фотосинтезу. Быдо бы желательно знать, оказывает ли ультрафиолетовый свет, абсорбируемый хлорофиллом или кароти-ноидами, разрушительное действие или он может использоваться для фотосинтеза точно так же, как синий и фиолетовый свет, т. е., по всей вероятности, немедленным превращением слишком больших квант в меньшие кванты, соответствующие квантам красного света, и рассеянием остаточной энергии в виде тепла. На этот вопрос нельзя ответить без количественного анализа клеточной абсорбции в ультрафиолетовой области и изучения распределения абсорбируемой энергии между абсорбирующими агентами. В настоящее время мы располагаем лишь разрозненными данными по выделению кислорода и крахмалообразованию в ультрафиолетовом свете. Более систематические сведения имеются по летальному действию ультрафиолетовых лучей на растения, но без данных о веществах, поглощающие свойства которых ответственны за повреждения. [c.352]

В конце XIX века Мейер [225] и Шимпер [274] отметили гранулярность структуры хлоропластов. Они сообщили, что в хлоропласте можно различить темные граны, погруженные в более светлую стро.чу. Позднее, однако, было решено, что граны представляют собой артефакт, возникающий в результате денатурации гомогенной коллоидной протоплазмы. Эта точка зрения просуществовала до 30-х годов XIX века, т. е. до того времени, когда Хейтц [154] вновь открыл граны. После этого граны наблюдали и фотографировали в хлоропластах многих видов покрытосеменных и низших растений и притом часто в живых клетках (правда, по данным некоторых исследователей, у отдельных видов они отсутствовали). Хейтц [154] описал граны как плоские диски (фото 1,Л) диаметром 0,3—2 мкм, располагающиеся обычно слоями (фото I, ). Доказательства слоистой структуры хлоропластов представил Менке [221, 222], наблюдавший двойное лучепреломление хлоропластов в поляризованном свете. Эти данные были подтверждены [222] при фотографировании срезов хлоропластов в ультрафиолетовом свете (который несколько увеличивает разрешающую способность светового микроскопа). [c.12]

Примерное постоянство значения Г ( 0,0100 /о), обнаруженное в ранних работах, оказалось в значительной мере случайным. Вскоре выяснилось, что Г заметно увеличивается с температурой при данной интенсивности света (табл. 7 и стр. 212), чего, впрочем, и следовало ожидать, исходя из представления о балансе между фотосинтезом и дыханием. Опубликованные значения Г для 13 видов растений, полученные на довольно сильном свету и в интервале температур от 20 до 30° С, лежат в пределах 0,0048—0,0122%. У четырех других видов значения Г лежат вне этой области (табл. 7). Можно ожидать, что один из этих видов, а именно hlorella, обладает способностью снижать концентрацию СО2 в окружающей среде до [c.152]

Таким образом, зеленые растения при действии солнечного света способны совершать сложнейшие синтезы, накопляя в виде энергии связей продуктов фотосинтеза большое количество энергии. В этом уникальная особенность зеленых растений, неповторимая во многих деталях ни в одном другом биологическом процессе , — отмечает Ничипорович [56]. [c.39]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология