Дыхание растений - каково минимальное содержание кислорода для высших растений?

Перенос из темы «Всё, что вы боялись спросить про биологию, генетику, биохимию, биофизику и др. Часть 2.»
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Тема накрылась. Восстанавливаю из кэша, так что пардон за некоторый сумбур.


Если высшие растения поместить в совершенно или же почти совершенно бескислородную (произведенный самим растением за время световой фазы кислород тут же удаляется) атмосферу при нормальной смене дня и ночи - как это скажется на его жизнедеятельности и развии? Не погибнет ли оно?

ahs
Fakir> Не погибнет ли оно?

Погибнет. Высшие растения 100% аэробы. В гниющих водоемах выживают только сине-зеленые водоросли, бо как бы анаэробы (до митохондрий они эволюционно не добрались, они, можно сказать, с митохондриями на одном уровне эволюционного дерева находятся :) )
 



Тогда возникает вопрос - а какова минимальная концентрация (или парциальное давление) кислорода в воздухе, достаточная для выживания и роста высших растений (не водорослей, а уже кустарников и деревьев)?

И нет ли каких-то "внутрирастительных" механизмов "запасания" кислорода, к-й генерится во время световой фазы - т.е. чтобы не весь продукт в атмосферу вылетал, а что-то употреблялось как раз на внутренние нужды.


ahs
Fakir> Тогда возникает вопрос - а какова минимальная концентрация (или парциальное давление) кислорода в воздухе, достаточная для выживания и роста высших растений (не водорослей, а уже кустарников и деревьев)?

Это уже в справочники к биологам, очевидно, что устойчивость растений очень разная - не все могут расти на болоте - гибнут корни. А так концентрация должна быть очень мала ввиду чрезвычайно низкой по сравнению с любыми животными скорости обмена веществ.


Fakir> И нет ли каких-то "внутрирастительных" механизмов "запасания" кислорода, к-й генерится во время световой фазы - т.е. чтобы не весь продукт в атмосферу вылетал, а что-то употреблялось как раз на внутренние нужды.

У водорослей есть пузыри, но они для плавучести :) Растения подолгу выдерживают без кислорода с легкостью, черенки и семена тому пример.
 



Fakir
ahs> Это уже в справочники к биологам, очевидно, что устойчивость растений очень разная - не все могут расти на болоте - гибнут корни.

Должны же быть какие-то фундаментальные пределы, "не более - не менее".

ahs> А так концентрация должна быть очень мала ввиду чрезвычайно низкой по сравнению с любыми животными скорости обмена веществ.

А вот так категорично не уверен, что можно говорить - ЛЮБЫЕ по сравнению с ЛЮБЫМИ :)
Вот 99%, что можно найти такое растение и такое животное, что у растения обмен веществ будет интенсивнее :F

ahs> У водорослей есть пузыри, но они для плавучести :)

Э не, это "макромеханизм", а речь должна идти о чём-то на клеточном уровне (даже вряд ли о вакуолях имеет смысл говорить) :)

ahs> Растения подолгу выдерживают без кислорода с легкостью, черенки и семена тому пример.

Ну уж семена вряд ли пример - когда они прорастают в почве, то кислород там как ни крути, а есть, а когда не растут, а просто лежат - в них и обмена веществ нету нифига (как известно, семена вполне сохраняют всхожесть на протяжении тысяч лет, а для герметично закупоренных проверено не менее сотни лет сохранения всхожести).
 
 2.0.0.82.0.0.8

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Собственно, чего в энциклопедии написано:



Дыхание растений

Д. присуще всем органам, тканям и клеткам растения. Об интенсивности Д. можно судить, измеряя количество выделяемого тканью CO2 либо поглощаемого ею O2. Более интенсивно дышат молодые, быстро растущие органы и ткани растений. Наиболее активно Д. репродуктивных органов, затем листьев; слабее Д. стеблей и корней. Теневыносливые растения дышат слабее светолюбивых. Для высокогорных растений, адаптированных к пониженному парциальному давлению O2, характерна повышенная интенсивность Д. Очень активно Д. плесневых грибов, бактерий. Д. усиливается с повышением температуры (на каждые 10°С — примерно в 2—3 раза), прекращаясь при 45—50°С. В тканях зимующих органов растений (почки лиственных деревьев, иглы хвойных) Д. продолжается (с резко сниженной интенсивностью) и при значительных морозах. Д. стимулируют механические и химические раздражения (поранения, некоторые яды, наркотики и т.п.). Закономерно изменяется Д. в ходе развития растения и его органов. Сухие (покоящиеся) семена дышат очень слабо; при набухании и последующем прорастании семян Д. усиливается в сотни и тысячи раз. С окончанием периода активного роста растений Д. их тканей ослабевает, что связано с процессом старения протоплазмы. При созревании семян, плодов интенсивность Д. уменьшается.

Согласно теории советского биохимика А. Н. Баха, процесс Д., т. е. окисление углеводов, жиров, белков, осуществляется при помощи окислительной системы клетки в два этапа: 1) активирование O2 воздуха путём его присоединения к содержащимся в живой клетке ненасыщенным, способным самопроизвольно окисляться соединениям (оксигеназам) с образованием перекисей; 2) активирование последних с освобождением атомарного кислорода, способного окислять трудно окисляемые органические вещества.

По теории дегидрирования русского ботаника В. И. Палладина, важнейшее звено Д. — активация водорода субстрата, осуществляемая дегидрогеназами. Обязательный участник сложной цепи процессов Д. — вода, водород которой вместе с водородом субстрата используется для восстановления самоокисляющихся соединений — так называемых дыхательных пигментов. CO2, выделяющийся при Д., образуется без участия кислорода воздуха, т. е. анаэробно. Кислород воздуха идёт на окисление дыхательных хромогенов, превращающихся при этом в дыхательные пигменты. Дальнейшее развитие теория Д. получила в исследованиях советского ботаника С. П. Костычева, согласно которым первые этапы аэробного Д. аналогичны процессам, свойственным анаэробам. Превращения образующегося при этом промежуточного продукта могут идти с участием кислорода, что свойственно аэробам. У анаэробов же эти превращения идут без участия молекулярного кислорода.

По современным представлениям, процесс окисления, который составляет химическую основу Д., заключается в потере веществом электрона. Способность присоединять или отдавать электроны зависит от величины окислительного потенциала соединения. Кислород обладает самым высоким окислительным потенциалом и, следовательно, максимальной способностью присоединять электроны. Однако потенциал кислорода сильно отличается от потенциала дыхательного субстрата. Поэтому роль промежуточных переносчиков электронов от дыхательного субстрата к кислороду выполняют специфические соединения. Попеременно окисляясь и восстанавливаясь, они образуют систему переноса электронов. Присоединив к себе электрон от менее окисленного компонента, такой переносчик восстанавливается и, отдавая его следующему компоненту с более высоким потенциалом, окисляется. Так электрон передаётся от одного звена дыхательной цепи к другому и, в конце концов, кислороду. Таков заключительный этап Д.

Все эти процессы (активация кислорода, водорода, перенос электрона по цепи на кислород) осуществляются главным образом в митохондриях благодаря разветвлённой системе окислительно-восстановительных ферментов (см. Цитохромы). По пути следования к кислороду электроны, мобилизуемые первоначально от молекулы органического вещества, постепенно отдают заключённую в них энергию, которую клетка запасает в форме химических соединений, главным образом АТФ.





- однако прямого ответа на вопрос нет и близко; и не указывается, какого именно происхождения кислород, потребляемый митохондриями растений - непосредственно атмосферный ли, или синтезированный на месте из СО2, или смесь того и другого.
 2.0.0.82.0.0.8

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
...фототрофные бактерии осуществляют Ф. без выделения О2, т.к. при ассимиляции СО2 окисляют сероводород, тиосульфат и др. субстраты.

...

Фотосинтезирующие бактерии не выделяют и не используют молекулярный кислород (большинство из них облигатные, т. е. обязательные анаэробы).
 





Ха, вот какие вещи любопытные (уровень знаний 30-летней давности):

Фотодыхание, световое дыхание, совокупность процессов, происходящих в растительных клетках под действием света, в результате которых поглощается кислород и выделяется CO2. Механизм Ф. и участвующие в нём ферменты изучены недостаточно. Полагают, что при Ф. восстановленные вещества, которые образуются при переносе электронов в процессе фотосинтеза, окисляются в реакциях взаимопревращений гликолевой и глиоксиловой кислот. У некоторых растений Ф. идёт весьма интенсивно – на него расходуется до 50% образуемого при фотосинтезе восстановленного никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ×Н); у ряда тропических растений фотодыхания вообще не наблюдается. Полагают, что избирательное подавление Ф. с помощью специфических ингибиторов могло бы увеличить продуктивность ряда с.-х. растений.
 
 2.0.0.82.0.0.8

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
А вот что давеча совершенно случайно попалось в книжке Тихова с прЭлестным названием "Астробиология" (1953 !) :)

По данным спектрального анализа известно, что в атмосфере Марса очень мало и кислорода. Могут ли растения существовать при кислородном голоде?

Пример этого мы видим в растениях подводных и растениях болотных.
Развитие их шло по линии приспособления к уменьшенному количеству кислорода. Большинство болотных и водных растений имеют значительные запасы воздуха внутри своего тела в виде широких межклетников, дыхательных корней и других приспособлений.

То же может быть и на Марсе. Для фотосинтеза растение использует углекислый газ. Его в атмосфере Марса вдвое больше, чем в земной. При фотосинтезе растение выделяет кислород, образующийся разложе нием воды. Так как кислород необходим растению для дыхания, то при фотосинтезе оно может не только выделять его в атмосферу, но и сохранять в различных частях, например в корнях.
 
 2.0.0.82.0.0.8
Последние действия над темой

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru