Физиология растений - Лебедев С.И.
ISBN 5-10-000574-2
Скачать (прямая ссылка):
3. Какие макро- и микроэлементы способны к реутилизации?
4. Какова диалектическая взаимосвязь между фотосинтезом, дыханием к корневым питанием растений?
5. Какова роль почвенной микрофлоры и микоризы в корневом питании растений?
6. Как используются нитраты и сульфаты автотрофнымн растениями?
ОБМЕН И ТРАНСПОРТ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В РАСТЕНИЯХ
Обмен веществ, или метаболизм,—это закономерный порядок превращения веществ и энергии в живых системах. Обмен веществ, происходящий в организме, и организма с окружающей внешней средой—совокупность всех химических реакций, направленных на самоорганизацию и самовоспроизведение; это важнейшее свойство жизни и непременный ее приз* нак.
Растительные организмы как открытые термодинамические системы находятся в состоянии непрерывного взаимодействия с окружающей средой. Поступившие в растение неорганические вещества в процессе ассимиляции и диссимиляции превращаются в органические, которые, участвуя в дальнейших реакциях, определенным образом организованных во времени и пространстве, образуют целостную отрегулированную систему превращения веществ и энергии, сложившуюся в результате длительной эволюции.
Обмен веществ в клетках, тканях, органах и целостном растительном организме представляет собой огромное число физических и химических реакций, ' находящихся в состоянии непрерывного взаимодействия между собой, а также с окружающей средой; их упорядоченность, целенаправленность и скорость достигаются благодаря биокатализаторам-ферментам, механизмам регуляции и подчиняются законам термодинамики.
Синтезированные важнейшие первичные органические соединения: углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, органические кислоты — находятся в каждой расти* тельной клетке я интенсивно превращаются в процессе основного обмена веществ. Наряду с этим существуют локально синтезируемые и медленно перемещаемые вторичные вещества, образующиеся в процессах вторичного обмена (например, гли-козиды, алкалоиды, сапонины). Они, как правило, не являются ни источниками энергии, ни запасными веществами.
ПРЕВРАЩЕНИЕ УГЛЕВОДОВ
Физиологические и биохимические процессы в зеленом растении тесно связаны с углеводами. Они составляют 75—80% сухого вещества растительного организма и служат основным
Рис. 62. Последовательное «разъедание» крахмального зерна эндосперма злаков фер-ментом амилазой:
1 — крахмальное зерно в начале прорастания семени: 2, 3 — крахмальное зерно н
период образования колеоптнля-. 4—крахмальное зерно при полном прорастании се* менн.
/ <У
В прорастающих семенах и пробуждающихся почках происходят процессы мобилизации запасных веществ. Наиболее
питательным и скелетным материалом клеток и тканей растения.
характерная черта этих процессов — распад сложных запасных веществ на более простые. Полисахариды распадаются на моносахариды, жиры — на жирные кислоты и глицерин, белки — иа аминокислоты и аммиак. Эти реакции проходят с присоединением воды и относятся к типу гидролитических.
Крахмал на 96,1—97,6% состоит из полисахаридов двух типов— амилозы и амилопектина, различающихся своими физическими и химическими свойствами. В крахмале содержатся фосфорная кислота (до 0,7%) и некоторые высокомолекулярные жирные кислоты (пальмитиновая, стеариновая и др.).
Крахмал — основное запасное вещество большинства растений. В прорастающих семенах под микроскопом можно наблюдать «разъедание» крахмальных зерен (рис. 62) —это процесс гидролитического распада полисахаридов на моносахариды.
Известно,- что охлажденный при 1—2°С картофель приобретает сладковатый привкус. У него гидролиз крахмала происходит при пониженной температуре, дыхание в этом случае угнетается, вследствие чего сахаров используется меньше. Таким образом, в клубнях проходит односторонний процесс — гидролиз крахмала до гексоз и их накопление. В охлажденных клубнях, помещенных в условия комнатной температуры, процесс дыхания возобновляется, расход сахара увеличивается и сладкий привкус исчезает. Мучнистый вкус семян благодаря большому количеству крахмала сменяется при прорастании сладковатым вследствие накопления в них глюкозы.
Превращение крахмала в сахар происходит под влиянием фермента амилазы. Более детальное изучение фермента показало, что это смесь двух ферментов — а- и ^-амилазы, которые действуют параллельно и расщепляют крахмал до декстринов и мальтозы.
Еще недавно считали, что амилоза имеет строго линейное строение (а-1,4-связь между глюкозиыми остатками). В настоя-
щее время установлено (Б. Н. Степаненко), что амилоза пшеницы, картофеля и других растений слабо разветвлена. Точками ветвления в амилозе, как и в амилопектине, являются а-1,6-глюкозид-
(3-амилаза
ные связи. Оказалось, что Рис. 63. Схема действия «- и р-амилазы на а- и р-амилазы по-разно- молекулу крахмала, му действуют на молекулу крахмала (рис. 63). Так, ^-амилаза расщепляет каждую вторую связь а-1,4 со всех концов молекулы крахмала до точек ветвления. В результате образуются мальтоза и высокомолекулярные декстрины (Р-декстрины). Фермент ос-амилаза расщепляет связь а-1,4 не. только до мест ветвления, но и между ними. Образуются мальтоза и низкомолекулярные декстрины (а-декстрины), а также небольшое количество глюкозы. Таким образом, под влиянием а-амилазы накапливается больше декстринов; jj-амилаза способствует образованию большого количества мальтозы. Фермент мальтаза расщепляет мальтозу на две молекулы глюкозы, из которых она состоит.
