Роль углеводов и жиров в повышении морозоустойчивости растений
Роль углеводов и жиров в повышении морозоустойчивости растений
Олимпиадная работа
по биологии
на тему: "Роль углеводов и жиров
в повышении морозоустойчивости
клеток и тканей растений"
Выполнил:
ученик 11 класса
Галанов Николай
2000 год
Содержание
I. Цель
работы......................................................................
............................. стр 3
II. Особенности теплолюбивых и холодолюбивых растений......................
стр 4
III. Биосинтез углеводов в зелёных
растениях.............................................. стр 7
Роль углеводов в повышении морозоустойчивости растений...............
стр 9
IV. Биосинтез
липидов.....................................................................
................ стр10
Механизм защитного действия
жиров..................................................... стр11
V. Опыты и наблюдения:
.........................................................................
... стр12
1. Опыт № 1 "Много ли питательных веществ
в опавших листьях?"
..................................................... стр12
2. Опыт № 2 "Судьба запасённого
крахмала"..................................... стр12
3. Опыт № 3 "Повышение морозоустойчивости растений"............... стр14
4. Пояснение к опыту №
3.....................................................................
стр15
VI.Общий вывод по проделанной
работе.................................................... стр16
VII. Список использованной
литературы.....................................................стр18
VIII. Приложение:
Рис. 1. Последовательное "разъедание"
крахмального зерна ферментом
амилазой...................................... стр19
Цель работы.
1. Подобрать и изучить материал в научной литературе по проблеме биосинтеза
углеводов, липидов, их роли жизни растений.
2. Изучить материал по роли углеводов, липидов в повышении
морозоустойчивости растений.
3. Изучить материал о возможностях перехода углеводов в энергию, механизме
защитного действия жиров клеток и тканей растений от низких температур.
4. Провести наблюдения и опыты, подтверждающие переход крахмала в
растворимые сахара, оттекающие из листьев в запасающие органы растений.
5. На опыте проследить колебание содержания крахмала в древесине за период
осень-зима-весна у некоторых лиственных и хвойных пород деревьев.
6. Провести опыт по искусственному увеличению морозостойкости клеток и
тканей корнеплода свёклы столовой, используя растворы сахарозы разной
концентрации.
7. На основе материалов и фактических данных сформулировать общий вывод по
данной теме.
Особенности теплолюбивых и холодолюбивых растений.
По отношению к температуре как к экологическому фактору различают 2
группы растений: теплолюбивые (термофилы) и холодолюбивые (психрофилы).
Теплолюбивыми называются растения, которые хорошо растут и развиваются в
условиях высоких температур, холодолюбивые - растения, способные расти в
условиях довольно низких температур.
Настоящими термофилами являются растения - выходцы из тропических
районов. Они совсем не переносят низких температур и гибнут уже при 0єС.
При наступлении холодов термофилы начинают болеть, а если охлаждение
продолжительно, то могут погибнуть даже без физического замораживания.
Причиной гибели в этих случаях обычно являются нарушения в обмене веществ.
Оказывается, что при действии холода на теплолюбивые растения
физиологические процессы в них подавляются неодинаково. В результате
образуются несвойственные растениям продукты, в том числе и вредные для
организма вещества, которые постепенно отравляют растение и приводят его к
гибели. Эта точка зрения на "простуду" теплолюбивых растений и их гибель,
установившаяся давно, широко принята и в настоящее время.
Однако у большинства термофилов уже при температуре +40єС
наблюдаются признаки угнетения, а при 45+...+50єС многие погибают. Гибель
растений при высоких температурах во многом объясняется отравляющим
действием аммиака, который накапливается в тканях растений при распаде
белков и аминокислот, а также действием других веществ типа токсинов,
отравляющих цитоплазму. При температуре от +50єС и выше к этому
отравляющему действию присоединяется свёртывание цитоплазмы, что ускоряет
процесс отмирания. У жаростойких же растений лучше проявляется способность
накапливать органические кислоты, которые связывают аммиак, делая его
неопасным для растений.
Морозостойкость - это свойство организмов, тесно связанное с их
физиологическим состоянием, которое, в свою очередь, обусловлено условиями
жизни, особенно сезонным ритмом температурного режима.
Морозоустойчивость растений объясняется рядом особенностей. По мнению
большинства ученых, она связана, во-первых, с происхождением вида.
Например, выходцы с Востока обычно более морозостойки, чем западные виды.
Особенно чувствительны к морозы виды южного происхождения. При этом следует
учитывать характер местообитаний, выходцами из которых растения являются.
Известно, что растения равнинных мест зоны тропических лесов и жарких
пустынь совершенно неморозостойки, а растения высокогорной той же
тропической зоны проявляют высокую способность к холодостойкости.
Другой очень важной особенностью, обеспечивающей морозостойкость
растений, является их способность проходить закаливание. Под закаливаением
понимают приобретение растениями свойств зимостойкости[1] под влиянием
комплекса внешних условий. При этом происходят изменения физиологического
состояния растений.
Закалка озимых и древесных пород проходит в два этапа. На первом этапе
в зимующих органах идёт накопление сахаров, обусловленное дневными
(+10...+15єС) и ночными (около 0єС) температурами. В этих условиях идущий
днём процесс фотосинтеза даёт большое количество сахаров, при низких ночных
температурах они не успевают тратиться на дыхание и рост, а откладываются
про запас. Второй этап закаливания протекает в растениях при слабых морозах
(-2...-5єС), во время которых организм приобретает полную
морозостойкость. К этому моменту фотосинтез уже прекращается, а в клетках и
тканях растений завершается целый ряд своеобразных биохимических и
биофизических процессов. В итоге заметно повышается осмотическое давление,
усиливается вязкость цитоплазмы, в клеточном соке увеличивается количество
дубильных веществ и антоциана. Большая часть запасного крахмала
превращается вновь в сахара. Интересно, что с наступлением зимы в клетках
тканей коры у многих хвойных растений наряду с сахарозой, глюкозой и
фруктозой в значительном количестве имеются и такие сахара, как стахиоза и
рафиноза, которые летом там практически отсутствуют.
Как показали исследования, закаливание растений во многом зависит от
накопления запасных питательных веществ. Причем в надземных органах
растений обычно откладываются сахара и масла, а в подземных органах -
крахмал. Накопленные вещества растение использует в течение зимы на
дыхание. За счет этих же веществ осуществляется рост растений в начале
весны.
Большой запас сахара, главным образом глюкозы, содержащейся в зимующих
органах растений, привёл учёных к выводу о его защитной роли, проявляющейся
не только в увеличении осмотического давления в клетках, но и в
специфическом химическом действии его на цитоплазму, благодаря чему под
влиянием мороза не происходит коагуляции. Кроме того, у растений
наблюдается большое накопление масла во внутренних слоях древесины, оно
повышает устойчивость организмов к сильным морозам. Масло прежде всего
вытесняет воду из вакуолей и этим предохраняет её от замерзания. Далее,
