Осмотическое давление растительной клетки и методы его определения.

Осмотическое давление – давление, которое надо приложить к системе, чтобы предотвратить поступление из неё воды.

Уравнение осмотического давления: р = СRT, где р - осмотическое давление; С - молярная концентрация раствора; Т - температура.

Осмотическое давление можно определять двумя основными методами: статическим и динамическим.

Статический метод основан на том, что осмотическое давление раствора уравновешивается давлением столба жидкости, возникающем в результате проникновения растворителя в раствор.

Осмометр состоит из камеры 2 вместимостью ~ 10 мл из стекла или хромированной латуни. Камера присоединяется с помощью винтов к пластинке, в середине которой имеются отверстия (диаметром 1 мм). Нижняя сторона камеры плотно прижимает мембрану к пластинке - сетке, толщина которой должна быть не больше 0,5 мм. Часть осмометра, в которой находится раствор, называется осмотической ячейкой. Раствор наливается в ячейку через верхнее отверстие, куда для отсчета давления вставляется пришлифованный градуированный капилляр диаметром 1 мм и длиной 50 см. Нижняя пришлифованная часть капилляра входит в камеру на 0,5… 1 мм для предохранения камеры от пузырьков воздуха при заполнении.

Камера с раствором вставляется в сосуд, наполненный чистым растворителем. Сосуд закрывается пришлифованной крышкой во избежание испарения растворителя. При измерении осмотического давления осмометр помещают в термостат. Динамический метод основан на том, что осмотическое давление компенсируется наложенным на раствор переменным противодавлением. Осмотическое давление вычисляется на основании измерения скорости проникновения растворителя через мембрану. Преимущество динамического метода заключается в быстроте измерений.

47. Особенности «C-4» пути фотосинтеза.

Исследования показали, что в растениях, в которых процесс фотосинтеза протекает по С₄-пути, имеются два типа клеток и хлоропластов:

1) мелкие гранальные пластиды в клетках мезофилла листа;

2) крупные пластиды, часто лишенные гран, в клетках обкладки, окружающих сосудистые пучки.

К С4-растениям относится ряд культурных растений преимущественно тропического и субтропического происхождения – кукуруза, просо, сорго, сахарный тростник и многие злостные сорняки – свинорой, сыть округлая, просо куриное, гумай, щетинник и др. Как правило, это высокопродуктивные растения, устойчиво осуществляющие фотосинтез при значительных повышениях температуры и в засушливых условиях.

Особенности фотосинтеза:

Акцептором CO₂ является ФЕП фосфоенолпировиноградная кислота;

Фотосинтез разделен в пространстве

Конечными продуктами являются: органические кислоты, фермент ФЕП-карбоксилаза;

Отсутствует процесс фотодыхания;

Процесс карбоксилирования осуществляется дважды и это позволяет CO₂ поступать при закрытых устьицах.

Характерным признаком растений С4-пути является то, что образование продуктов цикла Кальвина происходит в хлоропластах, расположенных непосредственно около проводящих пучков. Это благоприятствует оттоку ассимилятов и, как следствие, повышает интенсивность фотосинтеза.

Стадии С4-цикла:

1. карбоксилирование (происходит в клетках мезофилла);

2. декарбоксилирование и синтез углеводов (в клетках обкладки проводящих пучков).

Карбоксилированию подвергаются фосфоенолпировиноградная кислота (ФЕП) при участии ФЕП-карбоксилазы и образуется щавелевоуксусная кислота (ЩУК), которая восстанавливается до яблочной кислоты (малат) или аминируется с образованием аспарагиновой кислоты.

ЩУК, малат и аспарагиновая кислоты являются четырехуглеродными соединениями.

В клетках обкладки яблочная кислота декарбоксилируется ферментом малатдегидрогеназой до пировиноградной кислоты (пируват, ПВК) и С0₂. Реакция декарбоксилирования может варьировать у разных групп растений с использованием разных ферментов. С0₂ поступает в хлоропласты клеток обкладки и включается в цикл Кальвина—присоединяется к РДФ. Пируват возвращается в клетки мезофилла и превращается в первичный акцептор С0₂ — ФЕП. Таким образом, при С4-пути реакция карбоксилирования происходит дважды. Это позволяет растению создавать запасы углерода в клетках. Акцепторы С0₂ (ФЕП и РДФ) регенерируют, что и создает возможность непрерывного функционирования циклов. Фиксация С0₂ с участием ФЕП и образованием малата или аспартата служит своеобразным насосом для поставки С0₂ в хлоропласты обкладки, функционирующих по С3-пути.