Дыхание и фотосинтез

Для реализации биосинтеза и метаболизма необходима энергия, запасаемая в клетках в химической форме, главным образом в экзергонических третьей и второй фосфатной связи АТФ. Соответственно метаболические биоэнергетические процессы имеют своим результатом зарядку аккумулятора — синтез АТФ из АДФ и неорганического фосфата. Это происходит в процессах дыхания и фотосинтеза. Современные организмы несут память об эволюции, начавшейся около 3,5 10 лет назад. Имеются веские основания считать, что жизнь на Земле возникла в отсутствие свободного кислорода (см. 17.2). Метаболические процессы, протекающие при участии кислорода (прежде всего окислительное фосфорилирование при дыхании), относительно немногочисленны и эволюционно являются более поздними, чем анаэробные процессы. В отсутствие кислорода невозможно полное сгорание (окисление) органических молекул пищевых веществ. Тем не менее, как это показывают свойства ныне существующих анаэробных клеток, и в них необходимая для жизни энергия получается в ходе окислительно-восстановительных процессов. В аэробных системах конечным акцептором (т. е. окислителем) водорода служит Ог, в анаэробных — другие вещества. Окисление без Oj реализуется в двух путях брожения — в гликолизе и в спиртовом брожении. Гликолиз состоит в многостадийном расщеплении гексоз (например, глюкозы) вплоть до двух молекул пирувата (пировиноградной кислоты), содержащих по три атома углерода. На этом, пути две молекулы НАД восстанавливаются до НАД.Н и две молекулы АДФ фосфоршгируются— получаются две молекулы АТФ. Вследствие обратной реакции [c.52]

Особенно удивительным следует считать то, что передача аденозинтри-фосфатом свободной (способной произвести химическую работу) энергии оказывается возможной не для протекания вполне определенных специальных (специфически обусловленных набором случайностей) химических реакций, а совершается как-то универсально АТФ является действенным источником свободной энергии для очень большого набора разнообразных химических процессов, делая осуществимыми многие самые трудные и важные для жизни химические превращения к этому списку реакций можно причислить и процессы дыхания, и фотосинтез, и сокращение мышц, и синтез белков, а также нуклеиновых кислот с их наследственной информацией и т. п. [c.330]

В процессах дыхания и фотосинтеза освобождающаяся при переносе электронов энергия запасается первоначально в форме электрохимического трансмембранного градиента ионов водорода (ДДн+)> т.е. имеет место превращение химической и электромагнитной энергии в электрохимическую. Последняя затем может быть использована для синтеза АТФ. Поскольку в обоих процессах синтез АТФ обязательно связан с мембранами, реакции, приводящие к его образованию, получили название мембранзави-симого фосфорилирования. Последнее подразделяется на два вида окислительное (АТФ образуется в процессе электронного переноса при окислении химических соединений) и ф о-тосинтетическое (синтез АТФ связан с фотосинтетическим электронным транспортом) фосфорилирование. Следует подчеркнуть, что принципы генерации АТФ при фотосинтезе и дыхании, т. е. механизмы мембранзависимого фосфорилирования, одинаковы. Таким образом, энергия, получаемая в процессах брожения, дыхания или фотосинтеза, запасается в определенных формах. [c.97]

Изучение у прокариот электронтранспортных цепей, функционирующих в процессах дыхания и фотосинтеза I и II типов, выявило принципиальное сходство между ними. В обеих системах электронного транспорта есть флавопротеины, хиноны, цитохромы и белки, содержащие негемовое железо, позволяющие переносить электроны вниз по термодинамической лестнице. Таким образом, по существу обе электронтранспортные цепи являются окислительными. Разнообразие в их организации обнаружено при более детальном изучении и выражается как в широком наборе доноров и акцепторов электронов, так и в конкретной организации самих цепей химическом строении переносчиков, принадлежащих к одному типу, их наборе, расположении и т.д. [c.97]

В растения ТХА проникает через корни и перемещается в стебли, листья и точки роста с транспирационным током. В чувствительных к ТХА растениях наблюдаются после обработки скручивание листьев и стеблей, нарушение роста отдельных органов, прекращается образование воска на листьях. В растениях изменяются процессы дыхания и фотосинтеза, поступление питательных веществ, увеличивается содержание аминокислот и нарушается азотный обмен. [c.369]

Молекулярная биофизика есть первая часть биофизики в целом. Дальнейшее изложение биофизики должно быть посвящено, с одной стороны, общим физическим основам биологии, с другой, — физическому рассмотрению ряда важнейших процессов, имеющих универсальный характер в живой природе. К этим процессам относятся мембранный транспорт вещества и зарядов, механохимические процессы и другие биоэнергетические явления, в частности, дыхание и фотосинтез. На основе общих представлений теоретической биофизики, развиваемых в термодинамике необратимых процессов и в нелинейной кинетике, подлежат рассмотрению разнообразные нелинейные явления в живых организмах и проблемы развития. Построение физики всех названных явлений лишь начато, но многое уже стало известным и понятным. [c.612]

Гуминовые кислоты как окислительно-восстановительная система близки йо свойствам веществам, определяющим протекание процессов дыхания и фотосинтеза в растительной клетке. Они также проявляют ярко выраженную биологическую активность. Под биологической активностью понимают способность вещества усиливать процессы вегетации (роста) растений. [c.24]

Кроме того, живой лес играет большую роль в обмене газов с атмосферой. Основные газы атмосферы О2 и СО2 вовлечены в процессы дыхания и фотосинтеза. Однако лесами выделяются также огромные количества следовых органических соединений. Такие терпены, как пинен и лимонен, придают лесам их чудесный аромат. Леса являются также источниками органических кислот, альдегидов и других органических соединений (вставка 2.7). [c.41]

МАРГАНЦЕВЫЕ УДОБРЕНИЯ, один из видов микроудобрений, содержащий в качестве микроэлемента Мп Последний - постоянная составная часть растит организмов (десятитысячные тысячные доли процента), регулирует активность ряда ферментов, влияет на их минер питание, участвует в процессах дыхания и фотосинтеза, в биосинтезе нуклеиновых к-т и др Недостаток этого микроэлемента у растений вызывает хлороз (яблоня, цитрусовые), пятнистость (злаки), ожоги (картофель, ячмень) и т п [c.651]

Процессы окисления, дыхания и фотосинтеза определяют взаимосвязь между содержанием в воде Оз и СОз- Содержание СОз также подвержено сезонным и суточным колебаниям, при чем периоды максимального содержания СОз обычно соответствуют минимальному содержанию Оз. Как следуёт из изложенного выше, относительно более высокие концентрации Ог должны наблюдаться в поверхностных слоях воды, а СОз — в глубинных, придонных, что и подтверждается обычно данными анализов. Растворенный углекислый газ, так же как и кислород,, способствует коррозии металлов, а кроме того, и коррозии бетона. Об этом подробнее будет сказано в главе II. [c.35]

Кривые зависимости интенсивности дыхания и фотосинтеза от парциального давления кислорода идентичны. [c.284]

Цитохромы — сложные гемсодержащие белки — ферменты, выполняющие роль переносчиков электронов при дыхании и фотосинтезе. [c.351]

Радикалы "используют в многочисленных реакциях, имеющих промышленное применение, включая термический крекинг нефти и многие процессы получения пластиков. Некоторые биологические процессы, например дыхание и фотосинтез, включают в себя радикальные промежуточные продукты. [c.7]

У прокариот известны три способа получения энергии разные виды брожения, дыхания и фотосинтеза. В процессах брожения в определенных окислительно-восстановительных реакциях образуются нестабильные молекулы, фосфатная группа которых содержит много свободной энергии. Эта фуппа с помощью соответствующего фермента переносится на молекулу АДФ, что приводит к образованию АТФ. Реакции, в которых энергия, освобождающаяся на определенных окислительных этапах брожения запасается в молекулах АТФ, получили название субстратного фосфо-рилирования. Их особенностью является катализирование растворимыми ферментами. Образующийся в восстановительной части окислительно-восстановительных преобразований сбраживаемого субстрата восстановитель (НАД Н2, восстановленный фер-редоксин) переносит электроны на подходящий эндогенный акцептор электрона (пируват, ацетальдегид, ацетон и др.) или освобождается в виде газообразного водорода (Нз). [c.94]

Структуры, ответственные за дыхание и фотосинтез (у фотосинтезирующих эукариот), содержатся в органеллах двух функционально различных типов, ограниченных мембранами, — митохондриях (рис. 1.16) и хлоропластах (рис. 1.17). Те и другие содержат систему [c.44]

Известно, что нитраты довольно быстро восстанавливаются в растениях, и иногда их восстановление заканчивается в корневой системе. Накопление повыщенного количества нитратов в надземных органах растений бывает сравнительно редко, лишь при неблагоприятных условиях выращивания растений или при избыточных дозах нитратных удобрений. Для восстановления нитратов необходимы фосфор, магний, молибден и другие элементы. При недостаточном питании растений этими элементами нитраты восстанавливаются очень медленно, и они накапливаются в надземных органах. Накопление нитратов в растениях может происходить при внесении избыточных доз нитратных удобрений. Интенсивность восстановления нитратов тесно связана с двумя основными процессами, в результате которых выделяется энергия,— дыханием и фотосинтезом. Если растения обеспечены достаточным количеством углеводов, нитраты восстанавливаются в основном в корневой системе при участии НАД Из или НАДФ Нг, образующихся при распаде углеводов через цикл ди- и трикарбоновых кислот. Если же интенсивность фотосинтеза ослаблена и растения испытывают некоторый недостаток углеводов, часть нитратов не успевает восстановиться в корнях и поступает в надземные органы, где восстанавливается при участии никотинамид-аденин-динуклеотидов, образующихся при фотосинтезе. Нитраты могут восстанавливаться и в темноте, но на свету и при наличии фотосинтеза этот процесс значительно усиливается. [c.239]

Р. с. широко распространены в природе. Они открыты на Солнце, звездах и кометах, в межзвездном пространстве с их участием осуществляются дыхание и фотосинтез, а также многие пром. процессы (горение, крекинг, полимеризация). См., напр., Иминоксильные радикалы, Арок-сильные радикалы, Вердазильные радикалы, Триарилметильные радикалы. [c.490]

Дыхание и фотосинтез - два противоположньк процесса в природной среде, связанные с круговоротом кислорода и углерода. [c.20]

Таблица 81 ВЛИЯНИЕ ЦИАНИДА НА ДЫХАНИЕ И ФОТОСИНТЕЗ У S ENilDMSMUS

Подробное рассмотрение и схемы всех Атетаболических путей содержатся в руководствах по биохимии. Мы вернемся к дыханию и фотосинтезу в гл. 13, посвященной биоэнергетике, и в гл. 14, посвященной фотобиологическим процессам. [c.54]

Мы остановились на рассмотрении обмена веществ пурпурных бактерий в. темноте потому, что параллелизм дыхания и фотосинтеза дает дополнительный аргумент в пользу частичной прямой ассимиляции восстановителя. Если подобная ассимиляция обнаруживается в темновом метаболизме, она, вероятно, происходит и на свету. Таким образом, в дополнение к прямой ассимиляции перевосстановленных промежуточных соединений, которое предлагается для объяснения отклонений от уравнений (5.12) и (5.13), можно считать, что часть углеводов, образуемых нри фотоассиыиляции жирных кислот, может получиться за счет непосредственной гетеротрофной ассимиляции, а не фотосинтеза. Ван Ниль [46] рассматривает в случае ассимиляции ацетона три возможные реакции (5.16), (5.17) и (5.18), к которым для полноты можно добавить еще две реакции (5.18) и (5.19) [c.116]

Химические и биохимические методы трудно приспособить для непрерывного наблюдения за скоростью фотосинтеза, поэтому физикохимические методы давно привлекали внимание исследователей в этом отношении. В современных количественных исследованиях процессов метаболизма манометрические измерения приобрели преобладающее значение. Биохимики нашли, что почти каждая биохимическая реакция может проводиться таким образом, чтобы происходило поглощение или выделение газа, и это часто дает наилучший способ для измерения ее скорости. Реакции гемоглобина с кислородом и окисью углерода были первыми, для которых этот метод был разработан Холдейном и Баркрофтом затем он был применен для изучения дыхания и фотосинтеза. Со времен Сакса [3] получил известность и широкое распространение приближенный метод измерения объема выделенного кислорода путем подсчета пузырьков . В спокойном растворе с определенным поверхностным натяжением пузырьки газа, отделяющиеся от листьев, имеют приблизительно одинаковую величину, так что скорость образования газа может быть вычислена путем умножения числа пузырьков, образующихся в единицу времени, на объем одиночного пузырька. Этот метод прост и чувствителен, но явно чреват ошибками, вызываемыми различием в смачиваемости листовой поверхности, слиянием мелких пузырьков в крупные, влиянием конвекционных токов или размешивания на размер пузырьков и подобными осложнениями. Многие авторы [15, 21, 29, 35, 45] старались усовершенствовать этот метод и сделать подсчет пузырьков автоматическим. Обсуждение этих попыток можно найти в книге Спёра [40]. Важное возражение против этого метода было выдвинуто Гесснером [63] пузырьки постоянного размера могут образовываться только в спокойной воде, в которой фотосинтезирующее растение окружается вскоре слоем воды со щелочной реакцией, с малым содержанием углекислоты и пересыщенной кислородом, а каждый из этих трех факторов может сильно влиять на скорость фотосинтеза. [c.255]

Отсюда намечается тесная связь между этими процессами — процессами дыхания и фотосинтеза, что показано Рабиновичем недостаточно широко. [c.11]

Различная абсолютная и относительная чувствительность дыхания и фотосинтеза к цианиду у разных растений может вызываться или качественным фактором, например различиями в химической структуре присутствуюш,их энзимов, или количеством одинаковых энзимов. Хотя второе объяснение кажется более вероятным, оно встречается с некоторыми затруднениями. Если цианид поражает тот энзим, который в обычных условиях ограничивает скорость фотосинтеза (например, на сильном свету или в присутствии больших количеств перекиси водорода, но в отсутствие ингибиторов), то различие в количествах энзима не объясняет, почему для одинакового торможения Hormidium требует в 100 и 1000 раз больше цианида, чем для торможения Seenedesmus. Так как цианид прибавляется всегда в большом избытке сравнительно с энзимом, то некоторая данная концентрация [H NJo всегда инактивирует одну и ту же часть энзима, независимо от абсолютного его количества [c.316]

Однако некоторые Athiorhoda eae аэробны (или не строго анаэробны) их окислительный темповой обмен веществ имеет, как нашел ван Ниль, замечательное взаимодействие с фотосинтезом. В то время как у зеленых растений дыхание и фотосинтез само-стояте.т1ьны (хотя и обратны по действию), эти процессы у аэробных бактерий Athiorhoda eae, повидимому, конкурируют. [c.115]

Таким образом, вышеизложенные эксперименты не дают доказательств химического взаимодействия между катализаторами или промежуточными продуктами дыхания и фотосинтеза. Несмотря на это, в наблюдениях Варбурга [3] и ван дер Паува [7] по цианид-ному, торможению фотосинтеза имеются указания, что дыхание может доставить фотосинтезу нечто большее, чем свой конечный продукт — двуокись углерода. По данным этих авторов, цианид понижает фотосинтез до компенсационного пункта, но не приводит к поглощению кислорода и выделению двуокиси углерода. Относящиеся сюда экспериментальные данные и их интерпретация обсуждались в главе XII. Это явление требует дальнейшего изучения если его реальность подтвердится, то это может указывать на то, что карбоновые кислоты, образующиеся как промежуточные продукты дыхания, способны использоваться в фотосинтезе как окислители вместо комплексов СОз . Благодаря этому фотосинтез может идти, минуя чувствительную к цианиду реакцию, при которой образуется комплекс СО-2 из акцептора и свободной двуокиси углерода. Пока это только предположение, но оно, несомненно, заслуживает дальнейшего изучения. Вероятность такого предположения повышается наблюдениями Фэна, Штауффера и Умбрейта (см. главу XIX), показавшими, что и другие органические карбонильные соединения также могут использоваться в фотосинтезе как окислители-заменители. [c.572]

Отношение между дыханием и фотосинтезом при низкой интенсивности света изменяется обычно с увеличением температуры благоприятно для дыхания (см. гл. XXXI) вследствие этого повышение температуры может вызвать сдвиг положения компенсационного пункта в сторону более высоких интенсивностей света (фиг. 186). Наркотики влияют подобным же образом, так как при всех интенсивностях светэ [c.410]

Среди нескольких углеводов, изученных Гаффроном и Рубеном, только глюкоза во всех своих формах может немедленно стимулировать брожение. Все остальные углеводы действуют с задержкой, указывающей на необходимость предварительного энзиматического преобразования. В противопо.тожность дыханию и фотосинтезу, водородное брожение зависит от pH с оптимумом между 6 и 7. [c.143]

Ван дер Паув высказывает мнение, что у Hormidium цианид затрагивает общие свойства протоплазмы, отсюда его одинаковое влияние на дыхание и фотосинтез, тогда как у hlorella он действует непосредственно и независимо на каждый из этих двух процессов. Кажется неправдоподобным, что поведение двух столь близких форм настолько различно. Далее мы увидим, что можно предложить более простое объяснение. [c.313]

Илтересный пример частичной тождественности энзиматического аппарата дыхания и фотосинтеза встречается у некоторых бактерий. Предполагается (см. главу V), что эти бактерии пользуются одними и теми же энзиматическими каналами для передачи водорода от органических доноров к кислороду в темноте (дыхание) и к двуокиси углерода на свету (фотосинтезу). Это дублирование энзиматических функций имеет место в той части фотосинтетического аппарата, которая у зеленых растений обычно неактивна (гидрогеназная система, см. главу VI). [c.573]

Миллер и Барр обнаружили довольно неожиданное явление, установив, что углекислотный компенсационный пункт не зависит от температуры. Световой компенсационный пункт, напротив, сильно от нее зависит (см. гл. XXVIII). Это различие объясняется тем, что температура заметно влияет на дыхание, а также на фотосинтез при сильном освещении и оказывает лишь слабое влияние (или совсем никакого) на фотосинтез при малых интенсивностях света (см. гл. XXIX и XXX). При измерении светового компенсационного пункта фотосинтез находится в состоянии светового ограничения и потому не зависит от температуры, тогда как при измерении углекислотного компенсационного пункта он находится в состоянии ограничения двуокисью угт е-рода и потому зависит от температуры. Однако точное совпадение температурных коэффициентов дыхания и фотосинтеза, вытекающее из данных Миллера и Барра, является, вероятно, не более, чем случайностью. [c.315]

Для этого процесса требуется меньше квантов, чем для полного фотосинтеза. Важно отметить, что такое перехватывание продуктов дыхания на полпути не привело бы к отклонению отношения ДОд/ДСОз от нормальной величины (около 1), поскольку газообмен, измеренный при слабом свете, соответствует лишь нормальному дыханию (т. е. дыханию вне хлоропластов). Кальвин предположил на основании опытов с что пересечение дыхания и фотосинтеза происходит [c.555]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология