Дыхание и фотосинтез выделение

Процессы дыхания, горения и гниения связывают атмосферный кислород. Указанная выше реакция идет в обратном направлении с выделением теплоты. Сочетание процессов фотосинтеза и связывания кислорода составляет круговорот кислорода в природе. [c.110]

Если сравнить химический состав Земли с составом Вселенной, то, казалось бы, между ними не должно быть существенных различий, за исключением, пожалуй, водорода, который легко уходит из атмосферы в межпланетное пространство. К сожалению, судить о составе Земли можно лишь по составам атмосферы, гидросферы и земной коры, изученной в глубину не более чем на 20 км. Главная химическая особенность этих трех сфер — необычайно высокое содержание кислорода, что объясняется уже не строением ядер его атомов, а его химическими свойствами. Атомы кислорода способны образовывать прочные химические связи с атомами многих элементов, в том числе кремния и алюминия. В процессе образования земной коры эти элементы накапливались в ней благодаря легкоплавкости их соединений со щелочами. В итоге на поверхности нашей планеты выкристаллизовалась твердая кремнекислородная оболочка. Кислород, не считая воды, входит в состав 1364 минералов. В атмосфере кислород появился около 1,8 млрд. лет назад в результате действия на минералы микроорганизмов. В настоящее время выделение кислорода растениями за счет фотосинтеза возмещает его убыль в атмосфере в ходе процессов окисления, горения, гниения, дыхания. По числу известных природных соединении (432) второе место занимает кремний. Далее по распространенности атомов в земной коре следуют алюминий, натрий, железо, кальций, магний и калий [c.201]

К.-наиб, распространенный элемент на Земле. В атмосфере содержится 23,10% по массе (20,95% по объему) своб. К., в гидросфере и литосфере - соотв. 85,82 и 47% по массе связанного К. Известно более 1400 минералов, в состав к-рых входит К. Убыль К. в атмосфере в результате окисления, в т. ч. горения, гниения и дыхания, возмещается выделением К. растениями при фотосинтезе. К. входит в состав всех в-в, из к-рых построены живые организмы в организме человека его содержится ок. 65%. [c.387]

Углекислый газ восстанавливается до уровня углеводов с одновременным выделением кислорода. Эта реакция высоко эндергонична, и она осуществляется благодаря поглощению световой энергии. Энергия, накопленная в углеводах и других восстановленных соединениях, может быть затем использована в виде АТФ в процессах дыхания и фосфорилирования в дыхательной цепи. Недавно проведенные исследования показали, что световая энергия, накопленная в процессе фотосинтетического фосфорилирования, может непосредственно превращаться в химическую энергию АТФ. Хотя уравнение (6.1) точно воспроизводит общие стехиометрические отношения в процессе фотосинтеза в растениях, оно не определяет его основной реакции. Например, фотосинтезирующие бактерии никогда не выделяют кислород, а источником углерода для них вместо углекислого газа могут служить такие соединения, как уксусная кислота. По-видимому, основной реакцией фотосинтеза является превращение АДФ в АТФ в процессе циклического фотосинтетического фосфорилирования (см. стр. 274). [c.256]

К. является наиболее распространенным элементом на Земле и составляет 47,2 вес. % земной коры . В свободном состоянии он содержится в атмосферном воздухе в количестве 23,15% по весу, или 20,93% по объему (всего 1,5- т). Главная же масса К. паходится в связанном состоянии в воде (в морской воде 85,82 вес. %), песке (53 вес. %), глинах (56 вес. %), горных породах, рудах и т. д. К. входит в состав всех веществ, из к-рых построены живые организмы, нанр. в человеческом организме содержится ок. 65% К. Убыль К. в атмосфере в результате процессов окисления, горения, гниения и дыхания возмещается выделением К. растениями при фотосинтезе. Кро.ме того, по-видимому, имеет место фотохимич. разложение водяного пара в верхних слоях атмосферы, что, вероятно, играло важную роль в образовании атмосферного К. до возникновения жизни на Земле. [c.286]

Совершенно то же самое наблюдается у зеленых растений, как это показано на фиг. 228. Блинке пришел к выводу, что эти изменения в скорости фотосинтеза (выделении кислорода) обусловлены, по-видимому, изменениями в скорости поглощения кислорода при дыхании, вызываемыми при облучении светом одной из испытываемых длин волн. Из дальнейшего станет ясно (см. разд. VI, В), что это предположение оправдалось, по крайней мере частично. [c.568]

Функции зеленого растения — рост, дыхание, фотосинтез, поглощение и выделение веществ, размножение — обусловливаются процессами, происходящими в клетках. Органы растений состоят из клеток, форма, величина и функции которых очень, разнообразны и зависят от взаимосвязей с другими клетками организма, фазы их развития, а также от вида организма, В природе нет какой-то типичной клетки. Все они различаются строением и функциями. [c.31]

Единственный известный процесс, который мог вызвать увеличение концентрации кислорода от до 1 САУ, — это фотосинтез. Фотосинтез является предметом рассмотрения разд. 8.3 сейчас необходимо лишь отметить, что процесс включает потребление диоксида углерода и воды с сопутствующим выделением кислорода. Весь современный атмосферный Ог прошел через процесс фотосинтеза за время в несколько сотен лет. Этот временной интервал предельно короток по геологическим стандартам, а фотосинтез несомненно является эффективным источником Ог. Накопление кислорода в атмосфере зависит от скорости производства Ог (в основном благодаря фотосинтезу) в количествах, превышающих скорость потерь (в результате окисления, дыхания и т. д.). На первых этапах возрастания концентрации Ог от уровня САУ фотосинтез (при современной производительности) должен был протекать на поверхности, составляющей несколько процентов от поверхности континентов, прежде чем появился положительный баланс вклада в атмосферный кислород. [c.212]

Зеленые растения осуществляют такой важнейший процесс биосинтеза, как фотосинтез, т.е. они обладают уникальной возможностью аккумулировать энергию солнечного света, переводя ее в энергию химических связей в результате образования углеводов из СО2 и НзО. Биосинтез на основе неорганических соединений, поступающих из окружающей среды, сравнительно простых органических соединений называется ассимиляцией. Клетки, в которых происходят эти процессы, образуют ассимиляционные ткани. Основная масса углеводов затем используется в биосинтезе компонентов древесины, а от 20 до 40% расходуется в процессе дыхания растения, окисляясь до СО2 и Н2О с выделением энергии. Считается, что ежегодно на Земле образуется и разрушается порядка 10 т материала растительных клеток (по некоторым данным от 150 до 200 млрд т), что эквивалентно энергии, на порядок превышающей годовое потребление энергии человечеством. Трудно переоценить значение этого глобального процесса биосинтеза, особенно с учетом того, что побочным продуктом фотосинтеза является кислород. [c.325]

Методика определения токсичности с использованием физиологических показателей. В качестве тест-объектов в этом методе используют протококковые водоросли, выращенные в тех же условиях, что и при применении ускоренного метода. На предлагаемых питательных средах водоросли могут развиваться в течение длительного времени (более 30 суток), не требуя их замены и сохраняя нормальный вид цветущей воды в лабораторных условиях. Исследование основных физиологических и биохимических показателей предусматривает использование таких тест-функций, как определение хлорофилла и соотношения хлорофиллов А и В, определение интенсивности фотосинтеза по количеству выделенного кислорода на свету и интенсивности дыхания по количеству поглощенного кислорода в темноте. [c.225]

Полученные результаты о степени интенсивности фотосинтеза и дыхания удобно выражать графически. Для этого по оси абсцисс откладывают концентрацию токсического вещества, а по оси ординат — количество выделенного или поглощенного кислорода (в мкл/млн. кл). [c.231]

Влияние фотосинтеза на поглотительную деятельность корневой системы сказывается также и через дыхание корней, ибо оно зависит от достаточного притока углеводов из листьев. О дыхании корней можно судить как по потреблению ими кислорода, так и по выделению углекислоты. В лаборатории Д. Н. Прянишникова определяли расход кислорода на дыхание (в мг О2 на 1 г сухих веш еств в сутки) у гороха он составлял 0,25, у кукурузы — 1,20. В дальнейшем было установлено, что максимальный расход кислорода на дыхание у корня лука приходится на участок 5 мм и более от его кончика. Наибольшая поглотительная деятельность молодого корня находится тоже не в само кончике, а в зоне корневых волосков, расположенной на некотором удалении от кончика корня. [c.77]

Как уже указывалось, убыль кислородного поглощения у пурпурных бактерий на свету Накамура считает доказательством фотохимического образования кислорода. Однако есть более вероятное объяснение если скорости фотосинтеза и дыхания лимитированы наличием водорода, доставляемого одной и той же энзиматической системой, то всякое возрастание фотосинтеза будет подавлять дыхание. Тот факт, что эти организмы ни при каких обстоятельствах не переходят от поглощения кислорода к его выделению, хорошо согласуется с таким объяснением, тогда как он трудно объясним, если фотосинтез и дыхание независимы, как у высших растений. Каждая жирная кислота разлагается пурпурными бактериями с особой, характерной для нее, скоростью, одинаковой и для дыхания и для фотосинтеза в случае смеси кислот их суммарная скорость разложения аддитивна. Это доказывает, что для каждой кислоты существует специфический энзим. [c.115]

К концу силурийского периода ( 420-10 лет назад) в атмосфере содержалось уже около 10% от современной концентрации кислорода (т. е. около 2,5 об %) такое накопление было результатом бурного развития биосинтетического фотосинтеза, производимого морскими водорослями. Дыхание увеличило выделение энергии в живых клетках, что способствовало росту биофотосинтеза органического вещества в 30—40 раз. Возросшее количество [c.379]

Дыхание оканчивается выделением двуокиси углерода при декар-боксилировании некоторых кетокисдот. Так как фотосинтез — процесс, обратный дыханию, появляется возможность рассматривать последнюю реакцию дыхания как возможную первую ступень фотосинтеза [50]. Однако аналогия между ролью декарбоксилирования при дыхании и рожью предварительного карбоксилирования в фотосинтезе не так близка, как может показаться. В дыхательном процессе декарбоксилирование—ступень в разрушении молекулы сахара. Еарбоксилирование играло бы соответственную роль в фотосинтезе только в том случае, если бы двуокись углерода присоединялась к промежуточному восстановленному продукту, а не к катализатору-акцептору, который должен вернуться в первоначальное состояние в конце реакции. Карбоксилирование хлорофилла или другого временного носителя может быть полезно для кинетических целей, но оно не может быть первым шагом при образовании углеродной цепи. [c.191]

РГсходя из общего представления о природе химических, в частности обменных, реакций, мы можем высказать предположение о вероятном характере световой стадии фотосинтеза. Дыхание растений — процесс, обратный фотосинтезу, — включает реакции двух типов при первых разрываются углеродные цепочки больших органических молекул, при вторых происходит отщепление атомов водорода от углерода и перенос их с помощью ферментов на кислород с образованием воды. В процессе фотосинтеза должны иметь место те же два типа реакций, но только реакции должны идти в обратном направлении — перенос водорода от воды к углекислоте и образование углеродных цепочек. Перенос водорода при дыхании сопровождается выделением энергии, и, следовательно, при фотосинтезе он должен сопровождаться ее накоплением. Накапливаемая энергия — это преобразованная энергия света. Значит, световая реакция фотосинтеза — это, по всей вероятности, перенос водорода от кислорода к углероду против градиента химического потенциала , т. е. от более устойчивой формы к менее устойчивой. Если позаимствовать сравнение из механики, то можно сказать, что при дыхании атомы водорода скатываются с горы, а при фотосинтезе удары квантов света (отдельных атомов света), поглощаемых хлорофиллом, подталкивают их наверх [c.44]

Метод основан иа определении количества выделенного или поглощенного объектом газа по изменению давления в замкнутой системе при постоянных объеме и температуре. Давление определяют при помощи чувствительного манометра. Главное условие применения метода для изучеиия газообмена с участием двух газов (дыхание, фотосинтез)—регистрация изменений давления одного газа. Парциальное давление другого газа искусственно приводят к нулю или поддерживают иа постоянном уровне. Интенсивность дыхания обычно [c.139]

Эти перекиси могут передавать кислород другим акцепторам, объясняя таким образом катализируемое каротином окисление ненасыщенных соединений. Имеются указания [14, 22, 28], что следы каротина ускоряют поглощение кислорода многими самоокисляющи-мися веществами, например линолевой кислотой. Эта способность каротиноидов играть роль обратимых кислородных акцепторов заставила многих исследователей [12, 21, 27] допустить возможность каталитической функции каротина или родственного ему витамина А в связывании кислорода при дыхании. Точно так же логично предположить их участие в обратном процессе — выделении кислорода при фотосинтезе (см. главу XI). [c.480]

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]

Для испытания токсичности сточных вод и растворимых в воде веществ, токсичных для водорослей, можно использовать манометрический метод с применением аппарата Варбурга. Манометрический метод является классическим в определении газообмена микроорганизмов и щироко применяется для изучения выделения и поглощения кислорода в процессах фотосинтеза и дыхания (Умбрейт и др., 1951 Вознесенский и др., 1965 Семихатова, Чулановская, 1965). Этот метод очень чувствительный позволяет обнаружить даже небольшие изменения количества выделенного или поглощенного кислорода при относительно высоком содержании его в атмосфере, что может служить весьма показательной характеристикой угнетающего или стимулирующего действия токсических веществ. Применение манометрического метода в токсикологических экспериментах обусловлено также и тем, что он очень удобен для изучения фотосинтеза и дыхания водорослей и других микроорганизмов от разных экспериментальных воздействий и внешних факторов. [c.229]

Присутствие в природных водах растворенного углекислого газа связано прежде всего с процессами распада органического вещества при его окислении, брожении или гниении. Источниками растворенного СОз являются также дыхание водных организмов и выделение СОг в геохимических процессах. Поглощение СОз из атмосферы играет меньшую роль, так как в ней содержится всего 0,03%" СОз (рсо, = 0,0003 атл<). В соответствии с этим по закону Генри растворимость СОз в воде при 10" должна составлять Ссо, =2310-0,0003=0,69 мг/л. Фактическое содержание СОз в природных водах изменяется в широких пределах— от десятых долей до нескольких сотен мг/л. Из процессов, направленных на уменьшение содержания СОз в природных водах, важнейшими являются удаление его в атмосферу из-за пересыщенности им воды, расходование на растворение карбонатных пород, потребление зеленой растительностью в процессе фотосинтеза. [c.35]

Применение углекислоты для питания растений основано на процессе фотосинтеза. Листья растений с помощью хлорофилла поглощают углекислоту воздуха и вместе с водой перерабатывают ее в питательные органические вещества, необходимые для их развития и роста. Этот процесс сопровождается выделением кислооода, то есть происходит газообмен на основе дыхания растений. Для усиленного построения органических питательных веществ растения должны получать больше воды и углекислоты. Однако концентрация углекислоты в воздухе незначительна, количество ее, необходимое для процесса фотосинтеза, ограничи. вается 0,008—0,01%. При искусственном добавлении углекислоты и повышении концентрации ее в воздухе можно повысить интенсивность фотосинтеза в 1,5—3 раза. [c.191]

Для исследования зеленых растений такой подход применялся еще в те времена, когда никакой кибернетики не было и в помине. В конце ХУП1 века установили, что зеленые листья способны превращать недоброкачественный воздух в пригодный для дыхания. Кстати, это наблюдение привело к открытию кислорода и закрытию теории флогистона, мифической горючей земли , которая при сгорании вещества от него якобы отщепляется. В течение двух веков после этого накапливались сведения о том, как ведет себя зеленый лист, если менять состав окружающей его среды, если менять температуру, спектральные характеристики освещения, если облучать лист не непрерывно, а короткими вспышками. При этом выяснилось, что фотосинтезирующая система чутко реагирует на любые воздействия, касающиеся ее входа изменяется то состав синтезируемых углеводов, то продуктивность выделения кислорода, а иногда фотосинтез и вовсе прекращается. [c.297]

В сбалансированной экологической системе поддерживается взаимодействие между активностью продуцентов и консументов, устойчивым состоянием фотосинтеза и дыхания, т. е. между образованием и распадом органического вещества, а также между выделением и потреблением кислорода. Этим обеспечивается постоянный избыток кислорода. Устойчивое состояние между фотосин-тетической продукцией Ф-с1р/(11 (степень продукции ор- [c.20]

Для брожения и дыхания вышеизложенаые соображения подтверждаются экспериментальными фактами выделением промежуточных продуктов, реакциями выделенных энзимов и т. д. Все это отсутствует при фотосинтезе. [c.250]

Варбург [141] и Острюк [150] обнаружили, что скорость убыли кислот понижается с возрастанием давления двуокиси углерода. Это может указывать на участие в роли окислителей в процессе фотосинтеза как двуокиси углерода, так и органических кислот, чем поддерживается теория прямого восстановления. О другой стороны, одновременное выделение двуокиси углерода и кислорода во время убыли кислот [139, 143, 144, 146] можно считать доводом в пользу теории косвенного восстановления, так как прямой фотосинтез углеводов из кислот может понижать потребление углекислого газа до нудя, но не должен вызывать выделения этого газа. Так как в этих случаях выделение двуокиси углерода выше, чем обычное темновое дыхание, то эти наблюдения ясно указывают на дополнительное фотоокисление накопленных кислот (см. главу XIX). [c.275]

Чесноков, Гречихина и Ермолаева [47] нашли, что дыхание также имеет сложный дневной ритм. Вследствие этого невозможно получить истинную скорость фотосинтеза в различное время дня путем измерения скорости выделения кислорода и введения поправки с расчетом на равномерное дыхание. Они также нашли, что дыхание листьев часто бывает гораздо интенсивнее, чем это обычно предполагалось прежде. Скорость дыхания, в особенности у молодых листьев, может приближаться к скорости фотосинтеза. Этим объясняется, почему скорость выделения двуокиси углерода во время полуденной депрессии у некоторых растений была найдена почти равной скорости потребления двуокиси углерода при фотосинтезе до и после этого периода покоя. [c.290]

Фиг. 75 изображает кривые времени , соответствующие различным интенсивностям света. При 1000 футо-свечах скорость постоянная, т. е. после 30 мин. освещения не наблюдается никакого торможения. При 4000 футо-свечах нача.иьная екороеть выше, чем при 1000 футо-свечах, но торможение начинается после 20 мин., вызывая постепенное ослабление фотосинтеза вплоть до конечной скорости, которая ниже, чем при 1000 футо-свечах. При 6100 футо-свечах начальная скорость приблизительно та же, что и нри 4000 футо-свечах это показывает, что световое насыщение достигнуто, но торможение происходит быстрее и резче. При 12 900 футо-свечах приблизительно через 20 мин. выделение кислорода сменяется его поглощением, при 18 400 футо-свечах поглощение кислорода на свету превосходит его поглощение в темноте, т. е. подавляется не только фотосинтез, но к, нормальному дыханию прибавляется фотосамоокисление. При 27 700 футо-свечах общее поглощение кислорода в 2,5 раза выше, чем поглощение, вызванное одним дыханием, и снижение давления начинается почти тотчас же после начала освещения. Пока поглощение кислорода на свету продолжается с постоянной скоростью, клетки не получают необратимых повреждений. Однако после приблизительно двух часов освещения при 38 000 футо-свечах скорость фотоокиеления начинает уменьшаться и в клетках появляются первые признаки выцветания. [c.541]

В присутствии фенилуретана скорость восстановления нитратов на свету не уменьшается, но вместо кислорода выделяется чистая двуокись углерода (как в темноте). Можно полагать, что это — аргумент в пользу двухступенчатого механизма восстановления нитратов. Первая ступень — стимулированное светом нитратное дыхание — может быть так же нечувствительной к уретану, как соответственная темновая реакция, а вторая ступень — угнетаемый уретаном обычный фотосинтез. Однако действие уретана объяснимо также и на основе прямого нитратного фотосинтеза . Для этого необходимо допустить, что уретан тормозит последнюю стадию реакции (19.2)—выделение кислорода, направляя, таким образом, процесс по второму возможному пути, где первичный фотохимический продукт окисления, обозначаемый ОН или Z (глава VII), восстанавливается налижными органическими водородными донорами вместо того, чтобы выделять кислород из воды. Другими словами, уретан может превращать нитратный фотосинтез в нитратное фотоокисдение совершенно таким же образом, как он превращает обычный фотосинтез в обычное фотоокиеление (см. опыты Ноака, описалные на стр. 535). [c.547]

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]

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]

Эти несоответствия, возможно, свидетельствуют о том, что бурное выделение двуокиси углерода и его обращение в темрюте связаны скорее с дыханием и ферментацией, чем с первой ступенью фотосинтеза это предположение, однако, в свою очередь, не может объяснить очевидную тесную связь выделяющейся двуокиси углерода с хлорофилловым комплексом (без такой связи труд1Ю было бы [c.520]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология