Особливості фіксації СО2 у С4-рослин. Цикл Хетча-Слейка

Такий шлях харак-й:кукурудза,сорго,просо,аморан. Всі рослини,які мають походження з регіонів з високою t і таким жарким кліматом. Рослини,які мають такий шлях фіксації мають специфічну будову листка.Така будова наз-сякранс анатомія.

Листки С4 рослин мають 2 типа клітин мезофілу листка. Є клітини які утв-ть основу листка і вони нагадують звичайну губчасту тканину і клітини,які утв-ть подвійний шар обкладки судинного пучка утв-чи коло. Клітини звичайного мезофілу листка починають процес фіксації СО2, а в клітинах обкладки судинного пучка СО2 включ-ся в цукри. СО2 вступає в взаємодію з ФЕП і утв-є продукт, який наз-ся щавлева кис-та (оксалоацемат)(ЩОК)має 4 атоми карбону. ЩОК перетворюється з допомогою сполуки НАДР в яблочнукис-ту(малат), що рух-ся в клітини обкладки судинного пучка, де розкл. на піруват і СО2-що включається в цикл Кальвіна, а піруват С3 сполука, через проміжні реакції з допомогою АТФ із світлової фази в кліт. мезофілу перетв-ся в фосфоенаепірова (ФЕП) і цикл замикається.

Рослини,що мають С4 цикл фіксації СО2 мають подвійний насос поглинання СО2.Спочатку СО2 фіксується в клітинах мезофілу листка.Фермент,що каталізу реакцію приєднання СО2 і має високу активність і забезпечує реакцію приєднання СО2. За рахунок накопичення кис-т в мезофілі листка створюється певний запас СО2. Під час коли продих закривається в полудень за високої транспірації фотосинтез здійснюється і йде синтез цукрі. У С4 рослин практично відсутній процес втрати СО2 за рахунок фото дихання бо ФЕП каталізує тільки СО2.

Особливості поглинання СО2 у сукулентів. Фотосинтез по типу товстянкових.

Рослини, які пристосовані до життєдіяльності в умовах постійного водного дефіциту, поглинають СО₂ протягом ночі, коли відбувається найбільш інтенсивна транспірація та відрити продихи. Вдень у таких рослин продихи закриті, це оберігає їх від втрати води та підвищує стійкість до посухи. САМ-метаболізм полягає в тому, що в нічний час в цитоплазмі відбувається карбоксилуванняфосфоенолпірувату (ФЕП) з утворенням малату, як у С₄-рослин. Малат накопичується і зберігається в вакуолі. Для утворення ФЕП витрачається крохмаль. Вдень малат з вакуолі переходить в цитоплазму, де розкладається с утворенням СО₂ і С₃-сполуки. СО₂ рухається в цикл Кальвіна, де включається в органічні речовини. С₃-сполука перетворюється в акцептор вуглекислого газу.

Залежність інтенсивності фотосинтезу від зовнішніх факторів середовища.

Інтенсивність освітлення

- показник ефективності використання сонячної енергії. Сам показник наз-ть коефіцієнт корисної дії фотосинтезу(ККДФ).У більшості рослин він складає 1-1,5%, а в наших умовах 0,5. В той же час більшість рослин мають біологічний потенціал 5-7.Область спектру від 400 до 700нм є фотосинтетично активна радіація (ФАР).Всі рослини поглинають до 85% радіації ФАР(використовують 1,5-2%). Відносно світла всі рослини поділ-ся на 2 групи:

1-а група світлолюбні- ростуть на відкритих просторах,вони мають оптимум освітлення 20тис. люкс. Більша інтенсивність освітлення не сприяє посиленню фотосинтезу.

2-а група тіньовитривалі-рослини, що ростуть під пологом лісу. Оптимум світла коливається біля 5тис. люкс.

На процес фотосинтезу практично не впливає тривалість освітленості. Однак процес росту і розвитку залежить від фотоперіоду. Є рослини:короткого дня, довгого дня та нейтральні.

Температура

Для більшості рослин нашого регіону оптимальною є t-20-25%. При низьких t фотосинтез падає. Є винятки: рослини тундри мають оптимум фотосинтезу на 10-20°С. Рослини пустель і напівпустель мають t оптимум на 10-15°С вище. З культурних рослин більш високий температурний оптимум мають: бавовна(40°), цукрова тростина(40°), просо(30°), сорго(30°), кукурудза(30°). При 60 ° практично у всіх рослин інтенсивність фотосинтезу повністю гальмується.

Концентрація СО2.

В зовнішньому середовищі конц-я СО2 складає 0,03%. Така конц-я СО2 забезпечує для всіх рослин інтенсивність фотосинтезу в 50% від потенціальної. Підвищення концентрації СО2 збільшує продуктивність рослини на 30-50%. В практиці викор-ть вуглекислотні добрива у вигляді газу СО2 або сухий лід. Однак в польових умовах збільш-ня концентрації СО2 здійснюється: з допомогою активізації роботи м/о ґрунту і використання органічних добрив.

Концентрація О2.

В зовнішньому середовищу конц-я О2 коливається 20-21%. Для рос-н ця конц-я висока. Більшість рослин набільшупродукт-ть мають коли конц-я О2 буде лише від(5-10%). При кнц-ї О2 в 20% і зниженій конц-ї СО2(<0,03%) у рослин спостерігається фотодихання.

Водний режим.

1-у світловій фазі є джерелом електронів

2-СО2 і Н2О пов’язані через продихи бо при нестачі Н2О вони закриваються

3-Н2О постачає мінеральні речовини до хлоропластів

4-Н2О підтримує оптимальну tдля фотосинтезу

5-рослина має максимальну інтенсивність фотосинтезу коли є водний дефіцит 5-20% від повного насичення листка водою.

Мінеральне живлення

Для оптимального процесу фотосинтезу необхідні всі макро- і мікроелементи. Особливе значення мають: Mg, N, Fe бо є переносниками електронів у світловій фазі. Фосфор забезпечує енергетику фотосинтезу бо будує макроіргічні зв’язки.

Внутрішні фактори

1-вміст хлорофілу; 2-вік; 3-пересування асимілянтів у листках.