Курсовая: Роль углеводов и жиров в повышении морозоустойчивости растений

Курсовая: Роль углеводов и жиров в повышении морозоустойчивости растений

Олимпиадная работа

по биологии

на тему: "Роль углеводов и жиров

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 0ºС. 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 +40ºС наблюдаются

признаки угнетения, а при 45+...+50ºС 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 +50ºС 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...+15ºС) и ночными (около 0ºС) 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...-5ºС), 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, откладываясь в самой цитоплазме, делает

её несравненно более стойкой к морозу и другим неблагоприятным воздействиям

зимнего периода. Такую же роль играют и другие откладываемые в вакуоли и

протоплазме вещества - крахмал и белки. Все они непосредственно защищают

цитоплазму от мороза.

Однако морозостойкость растений нельзя объяснить только накоплением в их

клетках запасных питательных веществ. Исследования показали, что осенью в

процессе закаливания растения претерпевают и другие изменения. Особенно

большое значение имеет повышение водоудерживающей способности цитоплазмы.

Вода в ней становится как бы связанной. В таком состоянии она трудно

испаряется и замерзает, трудно отжимается под давлением, отличается большой

плотностью и утрачивает в значительной мере свойство растворителя. Вода

становится кристаллической по структуре, хотя и сохраняет жидкое состояние.

Между частичками цитоплазмы и водой устанавливается единство структуры. В

известной мере вода входит в состав макромолекул белков и нуклеиновых кислот.

Заморозить её в таком состоянии, то есть перевести в твёрдое тело,

практически невозможно. Такого рода изменения водных свойств цитоплазмы

особенно важны, именно они во многом определяют морозостойкость растений.

Морозостойкость зависит и от того, как растения провели вегетационный период.

Например, плодовые деревья, перенёсшие летом засуху, будут менее

морозостойки, чем деревья, выросшие в условиях обильного полива. Позднелетняя

подкормка также снижает морозостойкость.

Одна только способность переносить большие морозы ещё не позволяет растениям

существовать в условиях умеренного холодного пояса и в приполярных районах.

Значительно важнее зимостойкая способность видов, то есть способность

переживать в течение длительного времени ( иногда 8-9 месяцев в году) не

только действие низких температур, но и выпревание, вымокание, действие

ледяной корки, а также частые смены температуры воздуха - то оттепель, то

замораживание и многое другое.

Растения по-разному приспосабливаются к переживанию этого периода. Одни

переносят зиму в состоянии органического и вынужденного покоя. У других,

помимо физиологических, появляется целый ряд анатомо-морфологических

особенностей: распластанные по земле стебли и листья, горизонтальное

нарастание побегов, подземное расположение узлов кущения и корневых шеек,

листопадность ( а у вечнозелёных - способность листьев скручиваться и целый

ряд других изменений, благодаря которым уменьшается испаряющая поверхность),

развитие мощного слоя пробки, белоствольность и другие признаки, позволяющие

избегать ожогов коры, почечные чешуи, их тёмная окраска, кожистость - всё

это прямо или косвенно помогает растениям выжить зимой.

Биосинтез углеводов в зелёных растениях.

Физиологические и биохимические процессы в зелёном растении тесно связаны с

углеводами. Они составляют 75-80% сухого вещества тела растительного

организма и служат основным питательным и скелетным материалами клеток и

тканей растения.

Основной орган биосинтеза в растении - лист. Характерная его особенность -

сочетание фото- и биосинтезов. В листе происходит трансформация энергии,

обмен углеводов, аминокислот, белков, липидов, нуклеиновых кислот, витаминов.

В прорастающих семенах и пробуждающихся почках происходят процессы

мобилизации запасных веществ. Наиболее характерная черта этих процессов -

распад сложных запасных веществ на более простые. Полисахариды распадаются на

моносахариды. Эти реакции происходят с присоединением воды и относятся к типу

гидролитических.

Крахмал состоит на 96,1-97,6 % из полисахаридов двух типов - амилозы и

аминопектина, различающихся своими физическими и химическими свойствами. В

крахмале содержится фосфорная кислота (до 0,7%) и некоторые

высокомолекулярные жирные кислоты (пальмитиновая, стеариновая и другие).

Крахмал - основное запасное вещество большинства растений. У прорастающих

семян под микроскопом можно наблюдать "разъедание" крахмальных зёрен (см.

рис. 1). Это процесс гидролитического распада полисахаридов на моносахариды.

В быту известно явление, когда охлаждённый при 1-2 ºС картофель приобретает

сладковатый вкус. У картофеля гидролиз крахмала происходит при пониженной

температуре, процесс дыхания при этом угнетается, вследствие чего использование

сахаров уменьшается. Таким образом, в клубнях происходит односторонний процесс

- гидролиз крахмала до гексоз и их накопление.

Мучнистый вкус семян благодаря наличию большого количества крахмала сменяется

при прорастании сладковатым вследствие накопления в них глюкозы.

Превращение крахмала в сахар происходит под влиянием фермента амилазы. Более

обстоятельное изучение фермента амилазы показало, что это смесь двух

ферментов - α- и β-амилазы, которые действуют параллельно и

расщепляют гигантскую молекулу крахмала на более мелкие молекулы

полисахаридов, называемых декстринами, и дисахаридов, назвываемых мальтозы.

Количество амилазы в семени, находящемся в состоянии покоя, незначительно, но

с прорастанием с семени оно возрастает. Центром образования амилазы,

например, в зёрнах пшеницы или кукурузы является зародыш, в частности его

щиток, а также алейроновый слой, окружающий эндосперм. Образующиеся ферменты

α- и β-амилаза диффундируют в ткани эндосперма и вызывают

расщепление крахмала. Осахаривание крахмала в эндосперме идут до конца

только в том случае, когда он находится в тесном контакте с молодым побегом,

который непрерывно поглощает и использует сахар, образующийся при гидролизе.

Гликозиды - сложные вещества, образующиеся из сахаров (в основном из

глюкозы) и одного или нескольких компонентов "несахаров" - агликонов.

К цианогенным гликозидам, содержащим синильную кислоту, относится вицин семян

с некоторых видов вики и фасоли. У белого клевера, сорго содержится ряд

цианогенных гликозидов, токсичных для животных. В растении картофеля

образуются ядовитые для человека и животных гликоалкалоиды - гликозиды, у

которых в качестве агликона входит алкалоидсоланидин. Эти вещества,

обладающие горьким вкусом, называются соланинами и чаконинами. В картофельном

растении клубни, а также стебли содержат меньше гликоалкалоидов по сравнению

с другими органами (молодыми листьями, цветками, ягодами). Наибольшее

количество гликоалкалоидов содержат ростки (4-5 мг % массы сухого вещества).

Молодые клубни картофеля содержат около 10 мг % гликоалкалоидов, а зрелые 2-4

мг %. При хранении клубней на свету количество гликоалкалоидов значительно

возрастает, особенно в позеленевших участках, примыкающих к эпидермису.

Установлено, что картофель с содержанием гликоалкалоидов в количестве 20 мг %

и более опасен для потребления, особенно если клубни варились в кожуре.

Большинство красных, голубых и пурпурных пигментов клеточного сока листьев

лепестков цветков, плодов, корней, стеблей многих растений ( васильков,

столовой свёклы, вишни, сливы, смородины, малины и других), относится к группе

веществ - антоцианам . Антоцианы - это гетерогликозиды, образующиеся

в растениях в результате взаимодействия между сахарами и комплексными

соединениями антоцианидинами ( агликоны). Физиологическая роль гликозидов мало

изучена, но их образование связано с физиологической функцией сахаров в

растениях; гликозиды считаются также запасным материалом для синтеза сахаров и

связанных с ними комплексов.

Роль углеводов в повышении морозоустойчивости растений.

Морозоустойчивость - способность растений переносить температуру ниже 0ºС.

Разные растения переносят зимние условия, находясь в различном состоянии. У

одноклеточных растений зимуют семена, нечувствительные к морозам, у много

летних - защищённые слоем земли и снега клубни , луковицы и корневища, а также

надземные древесные стебли. У озимых растений и древесных пород ткани под

воздействием морозов могут промёрзнуть насквозь, однако растения не погибают. У

них достаточно высокая морозоустойчивость.

Нечувствительность к морозам достигается физико-химическими изменениями в

клетках. В зимующих листьях и других частях растения накапливается много

сахара. Сахар является веществом, защищающим белковые соединения от

коагуляции при вымораживании, и поэтому его можно назвать защитным. При

наличии достаточного количества сахара в клетках повышаются водоудерживающие

силы коллоидов протопласта, увеличивается количество прочно связанной и

уменьшается содержание свободной воды. Связанная с коллоидами вода при

действии низких температур не превращается в лёд. У ряда древесных пород в

результате превращения углеводов в древесине накапливаются жиры, которые не

замерзают и проявляют защитные действия в зимний период.

Биосинтез липидов.

Липазы - ферменты из класса гидролаз, широко распространены в растениях. Под

их воздействием происходит гидролиз жиров до глицерина и жирных кислот.

Схема превращения жиров в запасающих органах растения :

ГЛИЦЕРИН ТРИОЗОФОСФАТЫ

ЖИРЫ

УГЛЕВОДЫ

ЖИРНЫЕ

КИСЛОТЫ АЦЕТИЛКОФЕРМЕНТ А

ЦИКЛ ДИ- И ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

CO2 и H20

Фермент липаза катализирует гидролиз жиров с присоединением воды до свободных

жирных кислот:

CH2 - O - OC - R1 CH

2 - OH R1COOH

CH - O - OC - R2

+ 3H2O ЛИПАЗА CH - OH + R

2COOH

CH2 - O - OC - R3

CH2 - OH R3COOH

ЖИР ГЛИЦЕРИН

ЖИРНЫЕ

КИСЛОТЫ,

где R1, R2, R3 - радикалы высокомолекулярных жирных кислот.

Жирные кислоты подвергаются активации и окислению. В качестве продукта

реакции образуются молекулы ацетилкофермента-А, которые вовлекаются в цмкл

трикарбоновых кислот.

При созревании семян из сахаров, альдегидов, глицерина и жирных кислот

синтезируются жиры. Липазы также катализируют превращения липидов, входящих в

систему клеточных мембран, состоящих их двух слоёв липидов и двух нелипидных

слоёв.

Липоиды - это химически близкие к жирам вещества. У них обычно один

жирнокислотный остаток заменён другим веществом, например, гликолипиды, у

которых один остаток жирной кислоты замещён сахаром. Гликолипиды содержатся в

листьях. К липоидам относятся и фосфолипиды.

Липоиды входят в состав клеточных органоидов - митохондрий и пластид;

принимают участие в регуляции проницаемости клетки для поступающих в неё

веществ. Воска предохраняют листья, стебли и плоды от высыхания,

предупреждают смачивание водой, предохраняют от повреждения инфекционными

болезнями.

Учёные разработали теорию транспорта органических веществ, по которой процесс

передвижения органических веществ по ситовидным трубкам связан с обменом

веществ и использованием энергии дыхания (АТФ). Доказано, что быстрое

движение органических веществ сопровождается интенсивным дыханием. У

древесных растений важной потребляющей зоной является камбиальный слой ствола

ветвей, корней. Ежегодное утолщение стволов деревьев, образовывание колец

наглядно свидетельствует об этом. В годы обильного плодоношения древесных

пород в силу большого притока "органики" наблюдается ограничение питания и

уменьшение годичного прироста древесины.

Средняя скорость движения для различных веществ в растении может быть такой

(см в час): аминокислоты - 90, сахароза 70-80, неорганические соли 20-40.

Таким образом, перемещение и транспортировка органических веществ в растении

- сложный физиологический процесс.

Механизм защитного действия липидов.

Он связан с регуляцией содержания воды в клетках. У морозоустойчивых видов

подготовка к зиме начинается заранее. Один из её этапов - обезвоживание

клеток. Жиры, накапливаясь в клетках, вытесняют из них воду. Оставшаяся вода

прочно связана с молекулами белков, углеводов и теряет способность к

кристаллизации. Поэтому у морозостойких видов кристаллы льда в клетках

кристаллы льда не образуются. При значительном понижении температуры

кристаллы льда начинают образовываться в межклетниках. Кристаллы растут,

оттягивая воду из клеток. Сильное обезвоживание тоже вредно: оно приводит к

разрушению структуры мембран, белков, нуклеиновых кислот. Увеличение

содержания жиров на поверхности протоплазмы препятствует дальнейшему выходу

воды из клеток и тем самым повышает устойчивость растений к морозам.

Морозостойкость связана с накопление в клетках не только жиров: но и

растворимых сахаров.

Опыты и наблюдения.

Опыт № 1 "Много ли питательных веществ в опавших листьях?"

Цель: убедиться в способности растений экономить питательные вещества с

помощью метода крахмальной пробы.

Оборудование и объекты: раствор Люголя, 50 мл 96 % этилового спирта, 30

зелёных листьев с верхушки побега и 30 жёлтых листьев с основания побега тополя

обыкновенного.

Ход опыта:

1. Дата проведения опыта 13.09.00. Сорвал с тополя обыкновенного по 30

листьев- зелёных с верхушки побега и жёлтых - с основания побега.

2. Прокипятил отдельно жёлтые и зелёные листья в воде до полного

отмирания клеток. Затем поместил в горячий спирт (на водяной бане) для

удаления пигментов.

3. Обесцвеченные листья обработал раствором Люголя.

4. Результаты опыта: зелёные листья под действием йода окрасились в

синий цвет, а жёлтые не изменили окраски.

Вывод: посинение листьев происходит в результате взаимодействия йода с

крахмалом, следовательно, жёлтые листья крахмала не содержат. Перед листопадом

крахмал превращается в растворимые сахара, которые по проводящим пучкам

перемещаются в запасающие органы: стебель и корень (древесные растения), семена

(травянистые одно- двухлетние). В клетках стебля и корня из растворимых сахаров

снова синтезируется крахмал.

Опыт № 2: "Судьба" запасного крахмала".

Цель: проследить за превращениями запасного крахмала в стеблях хвойных и

лиственных пород деревьев.

Оборудование и объекты: раствор Люголя, кусочки побегов ивы козьей,

сирени обыкновенной, лиственницы европейской, сосны обыкновенной.

Ход опыта:

1. Опыт начат 30.10.99 года, после окончания листопада.

2. Один раз в месяц срезал по 2 небольших побега ивы козьей, сирени

обыкновенной, лиственницы обыкновенной, сосны обыкновенной. Делал продольный

расщеп и с помощью раствора Люголя определял наличие крахмала.

3. Содержание крахмала выражал в баллах:

4 балла - иссиня-чёрный цвет (содержание крахмала высокое)

3 балла - тёмно-синий цвет (содержание крахмала среднее)

2 балла - светло-синий цвет (содержание крахмала низкое)

1 балл - голубой цвет (следы крахмала)

0 баллов - жёлтый цвет (крахмал отсутствует).

4. Результаты опытов занёс в таблицу:

Таблица № 1 "Изменение содержания крахмала в стеблях древесных пород"

Опыт проведён в трёх повторностях для получения более достоверного результата.

Вывод: наблюдал колебание содержания крахмала, к середине зимы у сосны и

лиственницы крахмал почти исчез. Такие колебания связаны с распадом крахмала и

накоплением жиров в вакуолях клеток и в цитоплазме. Накопление жиров в клетках

позволяет растениям перезимовать. Эти процессы усиливаются при наступлении

сильных холодов. Повышение температуры воздуха в конце зимы вызывает распад

жиров и повторное накопление крахмала. К началу сокоотделения и распускания

почек запасной крахмал окончательно распадается с образованием растворимых

сахаров

У ивы и сирени пробы немного отличаются от проб на крахмал у хвойных. Не

наблюдается полного исчезновения крахмала к середине зимы, так как он служит

энергетическим материалом, за счёт которого растения живут зимой. Он повышает

устойчивость клеток к морозам. Поэтому в зависимости от характера превращения

крахмала древесные растения делят на две группы: крахмалистые (куда вошли ива

и сирень) маслянистые (хвойные).

Опыт № 3 "Повышение морозоустойчивости растений"

Цель: выяснить роль сахара в повышении морозоустойчивости тканей

корнеплода свёклы столовой.

Оборудование и объекты: корнеплод свёклы столовой, 3 пробирки, штатив,

термометр (на 25ºС), лёд, поваренная соль, пробочное сверло, растворы

сахарозы.

Ход опыта:

1. Пробочным сверлом из корнеплода вырезал 6 небольших одинаковых

пластинок (2х0,5 см) пластинок.

2. Тщательно промыл их водой, чтобы удалить антоциан (содержится в

вакуолях клеток, растворимый в воде - бетацианин) из разрезанных клеток.

3. Поместил пластинки свёклы в пробирки.

В первую налили на 1/4 объёма воду.

Во вторую пробирку - столько же 0.5 М раствора сахарозы.

В третью - столько 1,0 М раствора сахарозы.

Количество раствора в пробирках и количество пластинок свёклы одинаково.

4. Пробирки поместил в охлаждающую смесь: к 3 частям измельчённого льда

добавил 1 часть поваренной слои, перемещал.

5. Измерил температуру смеси, когда она опустилась до 20ºС, содержимое

пробирки замёрзло.

6. Через 20 минут достал пробирки и поставил в стакан с водой комнатной

температуры для оттаивания. После этого сравнил окраску раствора в пробирках.

Таблица № 2 "Влияние сахарозы на морозоустойчивость тканей корнеплода свёклы

столовой"

Вывод: выход антоцианов из вакуолей в раствор означает, что клетки погибли,

мембраны их разрушены и уже не могут удержать содержимое клетки. В пробирках

с 0,5 М и 1,0 М растворами сахарозы цвет отличается от контроля. Чем выше

концентрация сахарозы, тем слабее окрашен раствор. Уменьшение выхода

антоциана из тканей корнеплода свёклы, находившихся в растворах сахарозы,

свидетельствует о том, что сахарозы оказала защитное действие на цитоплазму

клеток при их замораживании. Степень защитного действия зависит от

концентрации сахарозы: в более концентрированном растворе (1,0 М растворе)

повреждение тканей оказалось минимальным.

Пояснение к опыту №3.

Внезапное, в течение 15-20 минут, понижение температуры от+20 до -20ºС

вызывает в клетках корнеплода, находившегося в пробирке с водой, образование

льда непосредственно в цитоплазме. Кристаллы льда повреждают структуру клеток,

они погибают. Защитное действие сахарозы во второй и третьей пробирках связано

с поступление сахарозы из раствора в клетки и с выходом воды из клеток в

наружный, более концентрированный раствор. Чем выше количество сахарозы в

клетке, тем ниже температура замерзания цитоплазмы, так как сахарозы, связывая

внутриклеточную воду, уменьшает её подвижность. Обезвоживание клеток также

повышает их устойчивость к действию морозов, препятствуя внутриклеточному

образованию льда. Не случайно у древесных растений зимой накапливается в

клетках 10% сахаров, у озимых злаков - до 50%.

Результаты опытов позволяют понять, почему для успешной зимовки, как озимых

травянистых растений, так и древесных, важна солнечная осень.

При пониженных ночных температурах, замедляющий отток сахаров в другие части

растения, в зелёных листьях накапливаются углеводы. Самая низкая температура,

которую выдерживают наиболее морозостойкие сорта озимой ржи - около

-30ºС на уровне почвы.

Это не слишком высокая степень морозоустойчивости. Ведь почки древесных пород в

Сибири выдерживают до -70ºС. Такая температура наблюдается в Якутии, где

растут ель сибирская, сосна обыкновенная, берёзы пушистая, осина.

Дополнительную морозостойкость почкам этих видов придаёт состояние глубокого

покоя, переход в которое сопровождается сильным обезвоживанием клеток,

накоплением жиров, углеводов, изменение состава белков.

Общий вывод по проделанной работе.

По ходу выполнения работы я подбирал и изучал специальный литературу по

данной теме, провёл опыты и наблюдения.

1. Физиологические и биохимические процессы в зелёных растениях тесно

связаны с углеводами, которые вырабатываются в клетках самого растения.

Углеводы - основные питательные и скелетные материалы клеток и тканей

растения. Крахмал является основным углеводом, состоит из амилозы и

амилопектина и некоторого количества других веществ. Крахмал подвергается

реакциям гидролиза, с образованием моносахаридов, реакции катализируются

ферментами α- и β-амилазами.

К группе Углеводов гликозидов относятся антоцианы - основные пигменты

клеточного сока окрашенных частей растений (лепестков цветков, плодов,

корней, стеблей).

Физиологическая роль гликозидов мало изучена, но их образование связано с

физиологической функцией сахаров в растениях, также гликозиды - запасной

материал для синтеза сахаров и связанных с ними комплексов.

2. Большая роль принадлежит углеводам в повышении морозоустойчивости тканей

и клеток растений, позволяя им переносить температуру ниже 0ºС.

Нечувствительность к морозам достигается физико-химическими изменениями в

клетках.

Проведя опыты, я убедился, что перед листопадом крахмал превращается в

растворимые сахара и оттекает в запасающие органы: стебли, корни, семена. В

последних происходит обратные реакции - превращение сахаров в крахмал. То

есть, растения способны "экономить" углеводы, так как их роль в жизни

растения очень значима.

3. В ходе проведения длительного наблюдения за "судьбой" запасного

крахмала выяснил, что к середине зимы крахмал из древесины сосны и

лиственницы "исчезает". Происходит химическая перестройка углеводов, они

превращаются в жиры, что помогает клеткам этих растений перезимовать. Эти

процессы усиливаются с наступлением сильных холодов. Повышение температуры

воздуха в конце зимы вызывает распад жиров и повторное накопление крахмала. К

началу сокодвижения и распускания почек запасной крахмал окончательно

распадается с образованием растворимых сахаров. Такие процессы происходят в

древесине маслянистых пород деревьев (хвойных). В древесине "крахмалистых"

пород (иве и сирени) не происходит полного перехода крахмала в жиры, часть

его остаётся, так как крахмал также служит энергетическим материалом, за счёт

которого растения живут зимой. Жиры, накапливаясь в клетках, вытесняют из них

воду. Остальная вода прочно связана с молекулами белков и углеводов, теряет

способность к кристаллизации. Поэтому у морозостойких видов кристаллы льда в

клетках не образуются.

4. Выяснил на опыте, как углевод сахароза повышает морозоустойчивость

такого запасающего органа как корнеплод свёклы столовой. Внезапное понижение

температуры вызвало в клетках корнеплода, находившегося в пробирке с водой,

образование льда в цитоплазме. Кристаллы льда повреждают структуру клеток и

они погибают. Наблюдал защитное действие сахарозы на клетки корнеплода, так

как из раствора сахароза поступает в клетки, а вода из клеток - в наружный ,

более концентрированный раствор. Чем выше количество сахарозы в клетке, тем

ниже температура замерзания цитоплазмы, так как сахароза связывает

внутриклеточную воду, уменьшает её подвижность. Обезвоживание клеток также

повышает их устойчивость к действию морозов, препятствуя внутриклеточному.

Степень окрашивания определял по выходу из вакуолей разрушенных клеток

антоциана - бетациана.

В результат выполнения этой работы я расширил свой кругозор в области

физиологии растений, узнал много новых и интересных фактов из жизни растений.

Список использованной литературы.

1. Гусева М.В. "Малый практикум по физиологии растений" Москва, 1997 год.

2. Крамер П.Д. , Козловский Г.Г. " Физиология древесных растений" ,

Москва, 1998 год.

3. Кретович В.Л. " Биохимия растений", Москва, 1990 года

4. Кудряшов К.В., Родионова Г.Б., Гуленкова Б.А., Козлова В.Н. " Ботаника

с основами экологии" Москва, "Мир", 1996 год.

5. Пономарёва И.Н. "Экология растений с основами биогеоценологии" Москва,

"Просвещение", 1978 год

6. Туманов И.И. "Физиология закаливания и морозостойкости растений"

Москва, "Наука", 1998 года.

7. К. Вилли, "Биология", Москва, "Мир", 1997 год.

8. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор "Биология", Москва "Мир", 1996.

[1] Зимостойкость - способность

растений переносить различные неблагоприятные условия в течение холодного

времени года.

Холодостойкость - способность растений переносить низкие положительные

температуры.