Процессы жизнедеятельности растений транспорт веществ

Процессы жизнедеятельности растений транспорт веществ

Клетки обмениваются различными веществами с окружающей их средой в результате диффузии. Однако перенос веществ обычной диффузией на большие расстояния неэффективен; возникает необходимость в специализированных системах транспорта. Такой перенос из одного места в другое осуществляется за счёт разности давлений в этих местах. Все переносимые вещества движутся с одинаковой скоростью в отличие от диффузии, где каждое вещество движется со своей скоростью в зависимости от градиента концентрации.

У животных можно выделить четыре основных типа транспорта: пищеварительную, дыхательную, кровеносную и лимфатическую системы. Часть из них были описаны ранее, к другим мы перейдем в следующих параграфах.

У сосудистых растений передвижение веществ осуществляется по двум системам: ксилеме (вода и минеральные соли) и флоэме (органические вещества). Передвижение веществ по ксилеме направлено от корней к надземным частям растения; по флоэме питательные вещества движутся от листьев.

Одним из важнейших механизмов транспорта веществ в растении является осмос. Осмос – это переход молекул растворителя (например, воды) из областей с более высокой концентрацией в области с более низкой концентрацией через полупроницаемую мембрану. Этот процесс похож на обычную диффузию, но протекает быстрее. Численно осмос характеризуется осмотическим давлением – давлением, которое нужно приложить, чтобы предотвратить осмотическое поступление воды в раствор.

В растениях роль таких полупроницаемых мембран играют плазматическая мембрана и тонопласт (мембрана, окружающая вакуоль). Если клетка контактирует с гипертоническим раствором (то есть раствором, в котором концентрация воды меньше, чем в самой клетке), то вода начинает выходить из клетки наружу. Этот процесс называется плазмолизом . Клетка при этом сморщивается. Плазмолиз обратим: если такую клетку поместить в гипотонический раствор (с более высоким содержанием воды), то вода начнёт поступать внутрь, и клетка снова набухнет. При этом внутренние части клетки (протопласт) оказывают давление на клеточную стенку. У растительной клетки набухание останавливается жесткой клеточной стенкой. У животных клеток жёстких стенок нет, а плазматические мембраны слишком нежны; необходим особый механизм, регулирующий осмос.

Еще раз подчеркнём, что осмотическое давление – величина скорее потенциальная, чем реальная. Она становится реальной только в отдельных случаях – например, при её измерении. Также необходимо помнить, что вода движется в направлении от более низкого осмотического давления к более высокому.

Основная масса воды поглощается молодыми зонами корней растений в области корневых волосков – трубчатых выростов эпидермиса. Благодаря им значительно увеличивается всасывающая воду поверхность. Вода поступает в корень за счёт осмоса и движется вверх к ксилеме по апопласту (по клеточным стенкам), симпласту (по цитоплазме и плазмодесмам), а также через вакуоли. Надо заметить, что в клеточных стенках имеются полоски, называемые поясками Каспари . Они состоят из водонепроницаемого суберина и препятствуют продвижению воды и растворённых в ней веществ. В этих местах вода вынуждена проходить через плазматические мембраны клеток; полагают, что таким образом растения защищаются от проникновения токсичных веществ, патогенных грибов и т. п.

Подъём воды по ксилеме происходит, по-видимому, за счёт испарения воды в листьях. В процеcсе испарения в кроне образуется недостаток воды. Поверхностное натяжение в сосудах ксилемы способно тянуть вверх весь столб воды, создавая массовый поток. Скорость подъёма воды составляет около 1 м/ч (до 8 м/ч в высоких деревьях); чтобы поднять воду к вершине высокого дерева, требуется давление порядка 40 атм. Следует иметь в виду, что одни только капиллярные эффекты способны поднять воду на высоту не более 3 м.

Вторая важная сила, участвующая в подъёме воды, – это корневое давление . Оно составляет 1–2 атм (в исключительных случаях – до 8 атм). Этой величины, конечно, недостаточно, чтобы в одиночку обеспечить движение жидкости, но её вклад у многих растений несомненен.

Попадая по ксилеме в листья, вода и минеральные вещества распределяются через разветвлённую сеть проводящих пучков по клеткам. Движение по клеткам листа осуществляется, как и в корне, тремя способами: по апопласту, симпласту и вакуолям. На свои нужды растение использует менее 1 % поглощаемой им воды, остальное в конце концов испаряется через восковый слой на поверхности листьев и стеблей – кутикулу (около 10 % воды) – и особые поры – устьица (90 % воды). Травянистые растения теряют в день около литра воды, а у больших деревьев эта цифра может доходить до сотен литров. Испарение воды ( транспирация ) осуществляется за счёт энергии солнца. Проще всего транспирацию наблюдать, если накрыть растение в горшке колпаком; на внутренней поверхности колпака будут собираться капельки жидкости.

На скорость испарения влияют многие факторы; как внешние условия (свет, температура, влажность, наличие ветра, доступность воды в почве), так и особенности строения листьев (площадь поверхности листа, толщина кутикулы, количество устьиц). Ряд внешних факторов приводит к уменьшению диффузии воды из листьев, другие (например, отсутствие света или сильный ветер) вызывают замыкание устьиц (благодаря работе особых замыкающих клеток). Растения засушливых регионов имеют специальные приспособления для уменьшения транспирации: погруженные глубоко в листья устьица, густое опушение из волосков или чешуек, толстый восковой налёт, превращение листьев в колючки или иглы и другие. Осенний листопад в умеренных широтах также призван уменьшить испарение воды, когда наступят холода.

Из почвы растение получает не только воду, но и минеральные соли. Эти вещества движутся в корнях под действием диффузии. За счёт энергии дыхания возможен также их активный транспорт против градиента концентрации. Попадая в ксилему, минеральные вещества разносятся по всему организму с массовым током воды. Основным потребителем этих веществ являются растущие части растения.

Некоторые минеральные вещества, выполнив свою полезную функцию, могут перемещаться дальше вверх или вниз по флоэме. Это происходит, например, перед сбрасыванием листьев, когда накопленные листьями полезные вещества сохраняются, откладываясь в других частях растения.

У многоклеточных растений есть ещё одна транспортная система, предназначенная для распределения продуктов фотосинтеза, – флоэма. В отличие от ксилемы, органические вещества могут транспортироваться по флоэме и вверх, и вниз. 90 % переносимых веществ составляет сахароза, которая практически не участвует в метаболизме растения непосредственно и поэтому является идеальным углеводом для транспорта. Скорость движения сахара обычно составляет 20–100 см/ч; за день по стволу большого дерева может пройти несколько килограммов сахара (в сухой массе).

Каким образом столь большие потоки питательных веществ могут протекать в тонких ситовидных трубках флоэмы (их диаметр не превышает 30 мкм), не совсем понятно. По-видимому, вещества по флоэме распространяются массовым током, а не диффузией. Возможными механизмами транспорта являются обычное давление или электроосмос.

При повреждении флоэмы ситовидные трубки закупориваются в результате отложения каллозы на ситовидных пластинках. Безвозвратная утечка питательных веществ обычно прекращается уже через несколько минут после повреждения.

Источник



§ 30. Передвижение веществ у растений

В каждом живом организме обязательно происходит передвижение (или траспорт) различных веществ (питательных, кислорода, продуктов распада и др.). У растений есть транспортная (проводящая) система. Она соединяет различные части растения и обеспечивает перенос веществ от одних частей к другим.

У низших растений — водорослей — нет тканей и вещества передвигаются из одной клетки в другую. У высших растений вода, минеральные и органические вещества передвигаются по проводящим тканям (рис. 72).

Схема передвижения минеральных и органических веществ по растению

Известно, что корни снабжают растение водой и минеральными веществами. А листья, в свою очередь, обеспечивают корни органическими веществами, которые образуются в процессе фотосинтеза. Как же происходит передвижение веществ?

Вода и минеральные вещества передвигаются по сосудам, которые начинаются в корне, тянутся через стебель в лист и доходят до каждой его клетки. Сосуды — длинные трубки, представляющие собой мёртвые клетки, поперечные перегородки между которыми растворились.

Органические вещества образуются в листьях и передвигаются в другие органы — корни, цветки, плоды по ситовидным трубкам. Ситовидные трубки — живые вытянутые клетки, поперечные перегородки которых пронизаны мельчайшими порами. Ситовидные трубки расположены в коре — с внутренней стороны.

Не все органические вещества, образуемые в процессе фотосинтеза, используются для жизнедеятельности растения. Часть органических веществ откладывается в запас. У пшеницы, овса и ржи органические вещества откладываются в семенах, у моркови, свёклы и редиса — в корнеплодах, у ландыша и пырея — в корневищах. В семенах органические вещества служат для питания развивающегося зародыша, а накопленные в ветвях, корневищах, луковицах используются для образования новых органов.

Проводящие ткани. Сосуды. Ситовидные трубки

Ответьте на вопросы

1. Какое значение имеет передвижение веществ в жизнедеятельности растительного организма?

2. Сравните пути передвижения по растению минеральных и органических веществ.

3. Какое значение имеет отложение органических веществ в запас?

1. Используя рисунок 72, составьте рассказ о передвижении веществ у растений.

2. Используя дополнительные источники информации. объясните, какую роль в передвижении веществ у растений играют корневые волоски и устьица.

Источник

Что такое фотосинтез и почему он так важен для нашей планеты

Фотосинтез — один из самых важных биологических процессов на Земле. Благодаря фотосинтезу живые организмы получают кислород, необходимый для дыхания, а сами растения создают полезные органические вещества для своей жизнедеятельности. В этой статье мы поговорим о том, что обозначает фотосинтез, как он происходит и что образуется в процессе фотосинтеза.

Что такое фотосинтез

Фотосинтез — процесс, при котором в клетках, содержащих хлорофилл, под действием энергии света образуются органические вещества из неорганических. При фотосинтезе растение поглощает углекислый газ и воду, синтезирует органические вещества и выделяет кислород, как побочный продукт фотосинтеза.

Процессы фотосинтеза идут в тканях, содержащих хлоропласты, — преимущественно, в листе, на который приходится большая часть процессов фотосинтеза. Такая ткань называется хлоренхима, или мезофилл.

Строение хлоропластов

Чтобы понять, что происходит в растении при фотосинтезе, изучим подробнее хлоропласты. Хлоропласты — это особые пластиды растительных клеток, в которых происходит фотосинтез. Основные элементы структурной организации хлоропластов высших растений представлены на рис.1.

Хлоропласт — это двумембранный органоид. Внешняя мембрана проницаема для большинства органических и неорганических соединений. Она содержит специальные транспортные белки, благодаря которым нужные для работы хлоропласта пептиды и другие вещества попадают в него из цитоплазмы. Внутренняя мембрана обладает избирательной проницаемостью и способна контролировать, какие именно вещества попадут во внутреннее пространство хлоропласта.

Для хлоропластов характерна сложная система внутренних мембран, позволяющая пространственно организовать фотосинтетический аппарат, упорядочить и разделить реакции фотосинтеза, несовместимые между собой, и их продукты. Мембраны образуют тилакоиды, которые, в свою очередь, собираются в «стопки» — граны. Пространство внутри тилакоидов называется внутритилакоидным пространством, или люменом.

Внутреннее пространство хлоропласта между гранами заполняет строма — гидрофильный слабоструктурированный матрикс. В строме содержатся необходимые для реакций синтеза сахаров ферменты, а также рибосомы, кольцевая молекула ДНК, крахмальные зёрна.

Пигменты хлоропластов

Что происходит во время фотосинтеза? На молекулярном уровне фотосинтез обеспечивают особые вещества — пигменты, благодаря которым энергия солнечного света становится доступной для биологических систем. У фотосинтезирующих организмов можно выделить три основные группы пигментов:

  • Хлорофиллы:
  • хлорофилл а — у большинства фотосинтезирующих организмов,
  • хлорофилл b — у высших растений и зелёных водорослей,
  • хлорофилл c — у бурых водорослей,
  • хлорофилл d — у некоторых красных водорослей.
  • Каротиноиды:
  • каротины — у всех фотосинтезирующих организмов, кроме прокариот;
  • ксантофиллы — у всех фотосинтезирующих организмов, кроме прокариот
  • Фикобилины — красные и синие пигменты красных водорослей.
Читайте также:  Гортензия это многолетнее растение или нет

В хлоропластах пигменты ассоциированы с белками с помощью ионных, водородных и других типов связей. Не стоит забывать, что у растений есть множество других пигментов, находящихся не в хлоропластах и не принимающих участие в фотосинтезе — например, антоцианы.

Хлорофилл

Хлорофиллы выполняют функции поглощения, преобразования и транспорта энергии света. Лучше всего хлорофиллы поглощают свет в синей (430—460 нм) и красной (650—700 нм) областях спектра. Зелёную область спектра хлорофиллы эффективно отражают, что придаёт растению зелёный цвет.

Интересно, что строение молекулы хлорофилла схоже со строением гемоглобина, но центром молекулы хлорофилла является ион магния, а не железа.

Основными хлорофиллами высших растений являются хлорофилл a и хлорофилл b, они входят в состав реакционных центров фотосистем и светособирающих комплексов мембран тилакоидов хлоропластов. Светособирающие комплексы улавливают кванты света и передают энергию к фотосистемам I и II. Фотосистемы — это пигмент-белковые комплексы, играющие ключевую роль в световой фазе фотосинтеза.

Каротиноиды

Каротиноиды — это жёлтые, оранжевые или красные пигменты. В зелёных листьях каротиноиды обычно незаметны из-за наличия в листьях хлорофилла. При разрушении хлорофилла осенью именно каротиноиды придают листьям характерную жёлто-оранжевую окраску.

  • Антенная — входят в состав светособирающих комплексов, улавливают энергию света и передают её на хлорофиллы. Каротиноиды играют роль дополнительных светособирающих пигментов в той части солнечного спектра (450—570 нм), где хлорофиллы малоэффективны. Особенно это важно для водных экосистем, в которых волны оптимальной для хлорофиллов длины быстро исчезают с глубиной.
  • Защитная функция (антиоксидантная) — обезвреживание агрессивных кислородных соединений (активных форм кислорода) и избытка хлорофилла в возбуждённом состоянии при слишком ярком освещении.

Каротиноиды химически представляют собой 40-углеродную цепь с двумя углеродными кольцами по краям цепи. В строении ксантофиллов, в отличие от каротинов, присутствуют спиртовые, эфирные или альдегидные группы.

Учите биологию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду BIO72020 вы получите бесплатный доступ к курсу биологии 7 класса, в котором изучается тема фотосинтеза.

Что происходит в процессе фотосинтеза

Как уже было сказано ранее, в ходе фотосинтеза в хлоропластах под действием солнечного света образуются органические вещества.

Процесс фотосинтеза можно разделить на две фазы:

В ходе световой фазы фотосинтеза образуется энергия в виде АТФ и универсальный донор атома водорода — восстановитель НАДФН (НАДФ·Н2). Эти вещества необходимы для протекания темновой фазы. Также образуется побочный продукт — кислород. Световая фаза может проходить только на мембранах тилакоидов и на свету.

Благодаря сложному биохимическому процессу — циклу Кальвина — в темновую фазу фотосинтеза образуются органические вещества (сахара). Темновая фаза проходит в строме хлоропластов и на свету, и в темноте. Темновые ферментативные процессы протекают медленнее, чем световые, поэтому при очень ярком освещении скорость протекания фотосинтеза будет полностью определяться скоростью темновой фазы. Схемы процессов фотосинтеза представлены на рис.2. Подробное описание процессов смотри далее.

Этапы фотосинтеза

Световая фаза фотосинтеза

Чтобы лучше понять, что происходит во время фотосинтеза, разберём фазы фотосинтеза. Световая фаза фотосинтеза включает в себя фотохимические и фотофизические процессы, и может быть поделена на три этапа:

  1. Фаза поглощения — энергия света улавливается при помощи светособирающих комплексов, переходит в энергию электронного возбуждения пигментов, передаётся в реакционный центр фотосистем I и II.
  2. Фаза реакционных центров — энергия электронного возбуждения пигментов светособирающих комплексов используется для активации реакционных центров фотосистем. В реакционном центре электрон от возбуждённого хлорофилла передаётся другим компонентам электрон-транспортной цепи, пигмент после отдачи электрона переходит в окисленное состояние и становится способным, в свою очередь, отнимать электроны у других веществ. Именно в этом процессе происходит преобразование физической формы энергии в химическую.
  3. Фаза электрон-транспортной цепи — электроны переносятся по цепи переносчиков, образуются АТФ, НАДФН, O2. Необходимо, чтобы каждый переносчик электрон-транспортной цепи поочерёдно восстанавливался и окислялся, обеспечивая таким образом перенос энергии электронов. Любой этап переноса электрона сопровождается высвобождением или поглощением энергии. Часть энергии теряется. На некоторых участках электрон-транспортной цепи перенос электрона сопряжён с переносом протона.

Для того чтобы понять, что происходит во время фазы фотосинтеза, рассмотрим эти процессы подробнее. Кванты света улавливаются светособирающими комплексами фотосистемы I — молекула хлорофилла в составе светособирающего комплекса переходит в возбуждённое состояние, и энергия передаётся в реакционный центр фотосистемы I. Происходит возбуждение молекул хлорофилла фотосистемы I, отщепляется электрон. Пройдя по цепочке внутренних компонентов фотосистемы I и внешних переносчиков, электрон в конце концов попадает к НАДФ+ — образуется восстановитель НАДФН. Получается, что хлорофилл фотосистемы I отдал электрон и приобрёл положительный заряд, и для дальнейшего функционирования необходимо восстановить нейтральность молекулы, получить электрон, чтобы закрыть «дырку». Этот электрон приходит от фотосистемы II.

На светособирающие комплексы фотосистемы II попадают кванты света — происходит возбуждение молекулы хлорофилла фотосистемы II, молекула хлорофилла отдаёт электрон и переходит в окисленное состояние. Нехватку электрона хлорофилл восполняет благодаря фотолизу воды, при этом образуется протоны H+, а также важный побочный продукт фотосинтеза — кислород. По цепи переносчиков электрон от хлорофилла фотосистемы II попадает к хлорофиллу реакционного центра фотосистемы I и восстанавливает его. Теперь этот хлорофилл может снова поглощать энергию кванта света и отдавать электрон в электрон-транспортную цепь.

Протоны, попадающие во внутритилакоидное пространство, используются для синтеза АТФ. С помощью фермента АТФ-синтазы за счёт градиента протонов образуется АТФ из АДФ и фосфата. Под градиентом понимают неравномерное распределение: во внутритилакоидном пространстве H+ больше, в строме — меньше. Поэтому частицы стремятся проникнуть в строму, переходят в неё через АТФ-синтазу, а в процессе пути сквозь белковый комплекс отдают ему часть энергии, которая и используется для синтеза АТФ.

Темновая фаза фотосинтеза

Что образуется при фотосинтезе в темновую фазу? В строме хлоропластов с помощью энергии АТФ и восстановителя НАДФН, полученных в световую фазу, образуются простые сахара, из которых в ходе других процессов образуется крахмал. Ферментативные процессы не нуждаются в наличии света. Важнейший процесс, происходящий в темновую фазу фотосинтеза, — фиксация углекислого газа воздуха. Синтез и превращения сахаров в хлоропластах имеют циклический характер и носят название цикл Кальвина.

В нём можно выделить три этапа:

  1. Фаза карбоксилирования (введение CO2 в цикл).
  2. Фаза восстановления (используются АТФ и НАДФН, полученные в световую фазу).
  3. Фаза регенерации (превращения сахаров).

В строме хлоропластов находится производное простого пятиуглеродного сахара рибозы. С помощью особого фермента (Рубиско) к производному рибозы присоединяется CO2 (реакция карбоксилирования) — образуется неустойчивое шестиуглеродное соединение, которое быстро распадается на две трехуглеродные молекулы. Дальше, с затратой АТФ и НАДФН, полученных в ходе световых процессов, трехуглеродное соединение модифицируется — образуется восстановленное соединение с атомом фосфора и альдегидной группой в составе. Теперь перед клеткой стоит проблема: необходимо получить шестиуглеродное соединение — глюкозу для синтеза крахмала, а также пятиуглеродное — производное рибозы для того, чтобы эти процессы могли начаться заново. Для решения этих проблем в фазу регенерации из полученных ранее трехуглеродных соединений под действием ферментов образуются четырёх-, пяти-, шести- и семиуглеродные сахара. Из шестиуглеродной молекулы образуется глюкоза, из которой синтезируется крахмал. Из пятиуглеродной молекулы образуется производное рибозы и цикл замыкается. Остальные сахара также используются клеткой в других биохимических процессах.

Отдельно стоит сказать про крайне важный фермент первой фазы цикла Кальвина — рибулозо-1,5-дифосфаткарбоксилазу (Рубиско). Это сложный фермент, состоящий из 16 субъединиц, с молекулярной массой в 8 раз больше, чем у гемоглобина. Является одним из важнейших ферментов в природе, поскольку играет центральную роль в основном механизме поступления неорганического углерода (из CO2) в биологический круговорот. Содержание Рубиско в листьях растений очень велико, он считается самым распространённым ферментом на Земле.

Темновая фаза фотосинтеза

Значение фотосинтеза

В процессе фотосинтеза энергия света заключается в энергию химических связей органических веществ. Поэтому фотосинтез служит первичным источником почти всей энергии, используемой живыми организмами в процессе жизнедеятельности. Практически все живые организмы, за исключением хемосинтетиков, так или иначе пользуются теми продуктами, что выделяются при фотосинтезе.

За счёт фотосинтеза сформировалась и поддерживается пригодная для дыхания атмосфера с высоким содержанием кислорода.

Фиксация углекислого газа в ходе фотосинтеза служит главным местом входа неорганического углерода в биогеохимический цикл. Также ассимиляция CO2 препятствует перегреву Земли, предотвращая парниковый эффект.

Заключение

Каждый год на нашей планете благодаря фотосинтезу производится около 200 миллиардов тонн кислорода, из которого образуется озоновый слой, защищающий от ультрафиолетовой радиации. Фотосинтез помогает поддерживать состав атмосферы и препятствует увеличению количества углекислого газа. Без растений и кислорода, который они выделяют в процессе фотосинтеза, жизнь на нашей планете была бы просто невозможна.

Источник

Транспорт веществ в организме растений.
методическая разработка по биологии (6 класс) по теме

Мартынова Анна Николаевна

Методическая разработка интегрированного с физикой урока-исследования, включающая конспект и электронное домашнее задание для дистанционного обучения.

Скачать:

Вложение Размер
elektronnoe_dz.docx 14.46 КБ
tablica.docx 12.14 КБ
stih.docx 11.98 КБ
zadanie.docx 11.64 КБ
konspekt__transport_veshchestv_v_rastenii.docx 24.24 КБ
tr.zip 2.88 МБ

Предварительный просмотр:

Тема: «Транспорт веществ в растении»

1. Внимательно прочитай учебный текст на стр. 78-79 учебника и познакомься с презентацией по теме «Передвижение веществ в растении».

2. Заполни таблицу «Передвижение веществ в растении»:

Вопросы и задания

Перечислите вещества, необходимые клеткам растения.

Как и откуда вещества поступают в растение?

Что обеспечивает движение веществ внутри клетки?

По какой ткани происходит транспорт воды и минеральных солей?

Где эта ткань располагается?

Как называются ее клетки?

По какой ткани происходит транспорт органических веществ?

Где эта ткань располагается?

Как называются ее клетки?

Какие силы заставляют воду подниматься

наверх, к листьям?

3. Подготовь устные ответы на вопросы 1,2, 6-10 на стр. 83.

4. Используя рисунок на стр. 79 расскажи о процессе передвижения веществ в растении.

Предварительный просмотр:

Транспорт веществ в растении

Вопросы и задания

Перечислите вещества, необходимые клеткам растения.

Как и откуда вещества поступают в растение?

Что обеспечивает движение веществ внутри клетки?

По какой ткани происходит транспорт воды и минеральных солей?

Где эта ткань располагается?

Как называются ее клетки?

По какой ткани происходит транспорт органических веществ?

Где эта ткань располагается?

Как называются ее клетки?

Какие силы заставляют воду подниматься

наверх, к листьям?

Транспорт веществ в растении

Вопросы и задания

Перечислите вещества, необходимые клеткам растения.

Как и откуда вещества поступают в растение?

Что обеспечивает движение веществ внутри клетки?

По какой ткани происходит транспорт воды и минеральных солей?

Где эта ткань располагается?

Как называются ее клетки?

По какой ткани происходит транспорт органических веществ?

Где эта ткань располагается?

Как называются ее клетки?

Какие силы заставляют воду подниматься

наверх, к листьям?

Предварительный просмотр:

Пастух кору надрезал у берёзы,

Склоняясь тянет сладковатый сок,

За каплей капля падает в песок,

Берёзы кровь прозрачная, как слёзы.

А над землей — дыхание весны,

И все деревья с корня до листочков

Едва раскрывшихся напоены

Железной силой, рвущей силы почек.

Так ясен день! Так небосвод глубок!

Так журавли курлычут, пролетая!

И в этот миг березе невдомёк,

Что, может быть, смертельна рана злая,

Что может быть, от муки холодея,

Она увянет к будущей весне:

Усохнет ствол, и ветви онемеют,

И помертвеют корни в глубине.

Но этот черный день еще далек,

И долго будет кровь еще струится.

Над нею станут бабочки кружиться,

И пчелы пить густой пахучий сок.

Предварительный просмотр:

Я буду называть вам слова, а вы по данным определениям отгадайте многозначное слово. Кто даст ответ по меньшему числу определений, тот считается выигравшим.

1. Лестничная, шахматная, грудная, растительная, нервная, мышечная, птичья, звериная….………………………………………………………(клетка)

2. Нарезной, гладкоствольный, разведочный, эксплуатационный, лафетный, пожарный, тонкий, толстый, гладкий, шершавый, прямостоячий……(ствол)

3. Математический, искомый, вещественный, мнимый, лингвистический, съедобный, главный, боковой, придаточный, воздушный……………(корень)

4. Земная, ледяная, шершавая, гладкая, березовая, сосновая………..…..(кора)

5.Чистый, белый, одинарный, двойной, обходной, похвальный, опросный, экзаменационный, прямоугольный, простой, сложный, осенний, березовый…………………………………………………………………….(лист)

6. Автомобильный, водный, воздушный, веществ………………….(транспорт)

7. Студеная, горячая, замерзшая, болотная, свежая, ключевая………….(вода)

8. Химические, твердые, минеральные, органические……………. (вещества)

Постройте из полученных ответов логическую цепочку, предложение.

Предварительный просмотр:

Передвижение веществ в растении

Цель: создать условия для овладения учащимися опытом исследовательской деятельности; сформировать представление об особенностях передвижения веществ в растении и его биологическом значении; дать понятие о соответствии строения органов растения выполняемым функциям; продолжить формирование умений работы с натуральными объектами, учебной литературой, решать проблемные задачи; воспитывать бережное ответственное отношение к природе.

Оборудование: компьютер, интерактивная доска, презентация, тетрадь, учебник; побеги сирени, простоявшие 18—20 ч в растворе чернил, лупы.

I. Повторение изученного материала

Фронтальная работа со слайдами по теме «Дыхание».

Решение биологических задач.

Что такое дыхание? Какие процессы оно включает? Каково значение дыхания для жизнедеятельности живого организма?

В чем сходство и различие дыхания растений и животных?

Какие приспособления для газообмена есть у животных? Что они собой представляют?

Проверка правильности заполнения таблицы «Типы дыхания животных».

Обсуждение стихотворения «Березовый сок» М. Брауна.

Почему погибает береза?

Какие правила необходимо соблюдать, чтобы не навредить деревьям в лесу?

Запись темы в тетрадь.

Сегодня мы с вами проведем заседание научного биологического общества на котором вы мои юные исследователи, «младшие научные сотрудники» претендующие на звание лучший естествоиспытатель изучите теоретический материал и проведете исследование с целью определения путей и способов переноса веществ в растении.

III. Осмысление изучаемого материала

Каждой клетке растения необходимы определенные вещества. Какие?

Какую роль в обеспечении растений необходимыми веществами играет каждый орган растений?
Какие вещества всасывает корень из почвы?

С помощью каких приспособлений происходит всасывание воды и минеральных солей корнем?

Почему корень всасывает только те вещества, которые нужны растению?

Как вещества из корневых волосков попадают в другие клетки растения?

Учитель физики объясняет механизмы перемещения веществ (осмос и диффузия).

Таким образом, вещества перемещаются от клетки к клетке через поры в оболочке и цитоплазматическую мембрану по законам диффузии и осмоса.

Как же происходит движение веществ внутри клетки?

Просмотр видеофрагмента «Движение цитоплазмы».

Однако движения цитоплазмы недостаточно для переноса веществ от одного органа растения к другому, иногда на десятки и сотни метров со скоростью десятки и сотни сантиметров в час. Как же растение справляется с этой задачей.

Лабораторная работа «Передвижение воды и минеральных веществ по стеблю»

  1. Сделать поперечный срез сирени (липы).
  2. Рассмотреть с помощью лупы срезы, сделать рисунок. Что вы увидели? – (окрасилась кольцом средняя часть стебля.
  3. Сделайте продольный срез стебля сирени (липы). Рассмотрите при помощи лупы. Что наблюдаете? (увидели окрашенные сосуды древесины).
  4. Сделайте вывод, как транспортируются минеральные вещества и вода? Вывод: Вода и минеральные вещества перемещаются по сосудам древесины снизу вверх.

Изучение строения древесины (расположение, проводящие элементы, их строение, направление тока веществ).

Какие силы обеспечивают передвижение неорганических веществ снизу вверх, преодолевая силу тяжести?

Что демонстрирует данный опыт?

Через какие приспособления происходит испарение воды? От чего зависит интенсивность испарения? (солнечное излучение, ветер, количество воды в почве, строение листа – площадь листовой пластинки, опушенность, расположение устьиц)

Рассмотрите рисунок. Почему выше кольцевого среза коры возник наплыв? Почему на черенке, поставленном воду, корни развиваются в основном выше надреза коры?

Из каких веществ начала развиваться почка у основания срезанного листа фиалки?

Сделайте вывод о переносе органических веществ в растении.

Изучение строения луба (расположение, проводящие элементы, их строение, направление тока веществ).

Вывод: минеральные вещества и вода перемещаются по сосудам древесины, а органические вещества по ситовидным трубкам луба. Перемещению воды способствует корневое давление и испарение.

Я буду называть вам слова, а вы по данным определениям отгадайте многозначное слово. Какой ряд даст ответ по меньшему числу определений, тот считается выигравшим (приложение_задание).

Постройте из полученных ответов логическую цепочку, предложение.

Подписи к слайдам:

Механизмы транспорта веществ
Испарение воды
Корневое давление

давление
, возникающее из-за всасывающей силы корневых волосков.
Домашнее задание:
стр. 78-79 (читать, пересказывать по рисунку), подготовить устные ответы на вопросы 1, 2, 6 — 10
Передвижение веществ в растении
1. Перенос веществ в клетке.
3. Перенос неорганических и органических веществ в растении.
4. Механизмы переноса веществ.
Стадии развития сосуда
Древесина (ксилема)
клетка
ствол
корень
кора
лист
транспорт
вода
вещества
Дыхание
дыхательные движения
(вдох и выдох)
газообмен
(поступление кислорода и удаление углекислого газа)
клеточное дыхание
(высвобождение энергии)
кислород + органические в-
ва
= углекислый газ + вода +
энергия
Характеристика проводящих тканей растений
Проводящая ткань
Проводящие элементы
Проводимые вещества
Направление переноса
Древесина
(ксилема)
Сосуды
Вода и минеральные соли
Луб
(флоэма)
Ситовидные трубки
Органические вещества

Транспорт веществ в клетке
Вещества, поступающие в клетку
Вещества, выделяемые клеткой
Движение цитоплазмы
Луб (флоэма)
Строение ситовидных трубок
Механизмы транспорта веществ
Диффузия
– движение вещества из области большей концентрации в область меньшей концентрации.
Осмос
– движение воды в область большей концентрации растворимого вещества.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Тест для проверки знаний учащихся 6 класса по теме «Транспорт веществ в организме».

«Транспорт веществ в организме» по программе Н.И. Сонина

Конспект и анализ урока на котором рассматриваются особенности передвижение веществ в растительном и животном организме.

Транспорт веществ в организме

Обобщение и систематизация знаний по теме: «Транспорт веществ в организме»Развитие навыков мыслительной деятельности и интеллектуальных способностей через решение проблем.Воспитание навыков самостояте.

Урок по теме «Транспорт веществ в организме животных» (6 класс, УМК Сонина)

Урок биологии в 6 классе, УМК Сонина.

Транспорт веществ в организме

Данная разработка урока может применятся на уроках биологии в курсе «Биология. Живой организм» 6 класс.

Рабочий лист по теме:»Транспорт веществ в организме животных»

Рабочий лист для учащихся 6 класса по теме: «»Транспорт веществ в организме животных» (по программе Сонина).

Тест по теме «Транспорт веществ в организме. 6 класс».

Источник

Тест ЕГЭ Биология 11 класс Бесплатно Физиология растений

Для растений, как и для любого живого существа, характерны все признаки живого: дыхание, питание, рост, размножение.

Фотосинтез как способ питания характерен только для растительных клеток, в которых есть хлоропласты.

Наука, которая изучает процессы жизнедеятельности в растениях, называется физиология.

Физиология растений— наука, которая изучает закономерности жизненных процессов (фотосинтез, дыхание, минеральное и водное питание, рост и развитие и др.), их сущность и взаимосвязь с окружающими условиями.

Процессы, происходящие в растительных клетках

В живой клетке цитоплазма по большей части состоит из воды.

При потере воды объем цитоплазмы уменьшается, а при поступлении воды увеличивается до первоначального объёма.

Плазмолиз— отставание цитоплазмы от оболочки клетки в гипертоническом растворе вследствие выхода воды из клетки.

Гипертонический раствор- раствор, имеющий более большую концентрацию вещества по отношению к внутриклеточному раствору.

Деплазмолиз— исчезновение плазмолиза.

Эти процессы способны происходить только в живых клетках, так как только живые клетки обладают свойством полунепроницаемости мембран и цитоплазмы.

Длительный плазмолиз приводит клетку к гибели.

Осмотическое давление

Движение воды в клетке зависит от количества соли в межклеточном пространстве и самой клетке.

Движение воды через полунепроницаемую мембрану из области с низкой концентрацией соли в область с высокой концентрацией соли называется осмос.

Если раствор в клетке перенасыщен солями, то вода, которая находится снаружи клетки, стремится его разбавить.

Когда, наоборот, межклеточная жидкость более «соленая», то вода вытекает из клетки в направлении более высокой концентрации ионов.

Более подробно про дыхание растений можно прочитать в нашем уроке «Дыхание растений. Передвижение и испарение воды в растениях»

Давление, которое оказывает раствор на мембрану, называется осмотическим давлением.

Осмотическое давление обусловлено наличием полунепроницаемой перегородки, разделяющей растворы в клетке и вне клетки.

У растворов, не разделенных полунепроницаемой перегородкой, такого явления не наблюдается.

Осмотическое давление связано с такими процессами, как функция поглощения воды, сохранение формы органов, рост и движение растения.

Тургор— напряженное состояние клеточной оболочки. Он зависит от количества воды в клетке.

Тургорное давление— внутреннее давление, которое развивается в растительной клетке, когда в неё в результате осмоса входит вода и цитоплазма прижимается к клеточной стенке; это давление препятствует дальнейшему проникновению воды в клетку.

Тургор обуславливает упругость клеток и тканей, а также открывание и закрывание устьиц листа.

Если тургорное давление в замыкающих клетках большое, то устьичная щель открывается, а если воды становится меньше и тургор уменьшается, то устьичная щель закрывается.

Более подробно можно прочитать в нашем уроке «Строение листа»

Если кратко, то осмос- это диффузия воды через клеточную мембрану, а тургор- упругость клеток, тканей органов в следствии давления содержимого клеток на их эластичные стенки.

Сосущая сила клетки- сила, с которой вода поступает в клетку.

Она определяется разницей между осмотическим и тургорным давлением.

От этой силы зависит поступление воды в растение и передвижение ее из клетки в клетку

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Движение воды у растений

В листовой пластинке растений происходит фотосинтез и испарение воды (транспирация).

В листе развиты следующие ткани, которые так или иначе контролируют водный режим листа и всего растения:

  • покровные ткани защищают лист от высыхания благодаря восковому налету, контролируют испарение воды и газообмен благодаря устьицам
  • ассимиляционная ткань (хлорофиллоносная паренхима, мезофилл) осуществляет фотосинтез
  • проводящая ткань отвечает за проведение веществ
  • механическая ткань придает листу прочность

Вспомните строение листа в нашем уроке «Строение листа»

Транспирация (движение воды и ее испарение через наружные органы) может осуществляться не только через устьица, но и через клетки кожицы верхней поверхности листа, покрытые кутикулой.

Такое испарение воды называется кутикулярная транспирация.

Но испарение воды с верхней поверхности листа незначительное, т.к. лист покрыт восковым налетом и устьица практически там отсутствуют.

Поэтому устьичная транспирация идет намного интенсивнее, чем кутикулярная.

Испарение воды растением способствует передвижению воды и минеральных веществ от корней по стеблю к листьям.

Лист называют верхним двигателем водного тока.

Посмотрите на опыт, демонстрирующий транспирацию растения:

Поставьте в баночку с водой срезанные веточки какого-нибудь растения.

Чтобы исключить прямое испарение воды из банки, налейте на ее поверхность чуть-чуть растительного масла: оно полностью закроет поверхность воды и будет препятствовать ее испарению.

Отметьте на банке уровень воды, и скоро вы заметите, как опускается уровень воды в пробирке.

Это будет происходить благодаря устьичной и кутикулярной транспирации.

Важно отметить, что транспирация у хвойных растений идет медленнее и количество испаряемой воды небольшое за счет ограниченного числа устьиц и плотной кожице хвоинок.

Транспирация способствует защите растения от перегревания, току воды и минеральных веществ по сосудам растения и способствует увеличению нагнетающей работы в корне.

Корневое давление

Корень всасывает из почвы воду и растворенные в ней минеральные вещества.

Условием поступления воды в корень является превышение сосущей силы клеток корня над сосущей силой почвенного раствора.

Сосущая сила в клетках корня возникает вследствие испарения воды листьями (транспирации).

Корень может поглощать воду и перемещать ее в стебель растения и без участия листьев и процесса транспирации.

Этот процесс осуществим благодаря корневому давлению.

Корневое давление— сила, с которой корень нагнетает воду в стебель.

Корневое давление возникает за счёт разницы осмотического давления в клетках корня и почвенного раствора.

Корень считают нижним концевым двигателем водного тока.

Корневое давление играет большое значение весной, ведь листьев еще нет и транспирация не осуществляется, поэтому только за счет корневого давления осуществляется ток воды по растению весной.

Это можно проверить опытом, показывающим силу корневого давления:

Берем растение бальзамина и срезаем его побег, оставив только небольшой пенек и корень в почве, на пенек надеваем стеклянную трубку, через некоторое время вода будет подниматься по трубке и вытекать наружу.

Делаем вывод: корень всасывает воду из почвы и по сосудам корня вода под давлением попадает в стебель растения.

Также силу корневого давления мы можем увидеть в опыте с березой.

Весной, надломив ветку березы, мы увидим, как из ветки маленькими каплями вытекает жидкость, собрав которую мы получим березовый сок, но как исследователи убедимся, что движение воды в растении происходит и одна из причин- это корневое давление.

Вода, на самом деле, способна двигаться против силы тяжести.

Правда, только в очень тонких сосудах- капиллярах.

В этом ей помогают силы поверхностного натяжения.

Пока воздействие этих сил больше, чем давление столба воздуха, жидкость будет стремиться по капилляру вверх.

Можно провести опыт, доказывающий движение воды и минеральных веществ по сосудам растения

Возьмем лист бальзамина или цветок подснежника, опустим в воду с окрашенной водой (чернила для окрашивания, как бы дает замену минеральным веществам) и увидим, что по жилкам (сосудам) поднимается окрашенная вода.

Гуттация

Гуттация- процесс выведения воды в виде капель жидкости на поверхности растения.

Её еще называют «плач растения».

Гуттация происходит если количество нагнетаемой корнями воды превышает количество воды, нагнетаемой листьями.

Если в почве достаточно много влаги и в воздухе повышенная влажность, то растение выделяет капельки жидкости на поверхность листьев.

Гуттация также свидетельствует о наличии корневого давления.

Гуттация на листьях клубники:

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Питание растений. Дыхание растений. Листопад

Для растений также, как и для любых живых существ, характерно питание.

Без питательных веществ растение может погибнуть.

Выделяют воздушное и почвенное (корневое) питание растений.

Воздушное питание растений.

Животные являются гетеротрофами, то есть питаются готовыми органическими веществами, а растения являются автотрофами, то есть они сами для себя создают органические вещества.

Фотосинтез- это процесс образования органического вещества (крахмала, глюкозы) из углекислого газа и воды с использованием солнечной энергии.

Опыт, доказывающий образование органического вещества, крахмала, в листьях растений:

Растение на несколько дней ставят в темную комнату, чтобы крахмал в листьях был израсходован растением и не образовывался вновь.

На одном листе этого растения закрепим полоску плотной бумаги с двух сторон.

Выставим растение на солнечный свет на час, потом срежем лист, на котором была закреплена полоска бумаги.

Далее опустим его на 1 минуту в кипяток, затем- в горячий спирт.

Промоем лист в воде, а затем в стеклянной чашечке зальём его слабым раствором йода.

Часть листа, на который попадал свет, окрасится в синий цвет.

Участок листа, на который не попадал свет, только слегка пожелтеет от йода.

Вывод: образование крахмала происходит в листьях только на свету.

Отличие дыхания от фотосинтеза:

Дыхание

Фотосинтез

свойственно всем клеткам

характерно только для растений

углекислый газ выделяется

углекислый газ поглощается

образуются сложные химические вещества

Опыт доказывающий выделение кислорода при фотосинтезе:

Почвенное питание растений осуществляется корнями, которые всасывают минеральные вещества в виде водного раствора их солей.

Вода является необходимым условием жизни растений, ведь она растворяет минеральные вещества и способствует транспортировке минеральных веществ по растению.

Минеральные вещества необходимые для растений:

  • азот необходим для синтеза белков в клетках, значит для роста растений, формирования новых побегов
  • фосфор обеспечивает обмен веществ в клетках растений
  • из-за недостатка кислорода в переувлажненной почве замедляется поступление в корни фосфора, в результа­те снижается содержание общего, органического и нуклеинового фосфора, нарушаются процессы фосфорилирования, энергетические процессы в корнях и белковый обмен
  • магний способствует образованию хлорофилла в листьях
  • при недостатке калия процессы деления клеток замедляются, отмирают кончики корней.
  • кислород растениям нужен для окисления глюкозы и получения АТФ в процессе энер­гетического обмена

Почвенное и воздушное питание растений- два звена одного физиологического процесса.

Только при достаточном минеральном питании фотосинтез протекает интенсивно, и растения хорошо растут и развиваются, а без процесса фотосинтеза клетки не дополучают органические вещества и происходит нарушение жизнедеятельности всего растения.

Растения являются продуцентами, то есть создают сами органические вещества в процессе фотосинтеза, а значит являются начальным звеном пищевой цепи.

Способность растений с помощью хлорофилла и хлоропластов поглощать энергию солнечного света и использовать ее на образование органических веществ из неорганических определяет их космическую роль в природе.

Дыхание растений

Все о дыхании растений и опытах доказывающих дыхание растений, вы можете посмотреть в нашем уроке «Дыхание растений. Передвижение и испарение воды в растениях»

Рыхление почвы обеспечивает доступ кислорода воздуха к корням растений.

Листопад

Листопад- это естественный процесс отделения листа от стебля.

Он является приспособлением растения к перенесению неблагоприятных условий.

Осенью в основании листа многих растений начинает разрастаться отделительный слой, под основанием черешка.

Отделительный слой прекращает поступление соков в лист.

Под ним размножаются пробковые клетки.

Пробковые клетки закрывают место, где был лист, от попадания бактерий, пересыхания и других негативных воздействий.

На схеме видны процессы, которые происходят в растениях во время листопада:

У тропических растений листопад может начинаться перед засухой или в холода.

Таким образом листопад способствует сохранению воды в растении, а в период неблагоприятных условий избавляет от ненужных (вредных) веществ, которые накопились в растении.

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Движение и рост растений

Тропизмы— движения, вызванные односторонним воздействием какого-либо фактора внешней среды (света, силы земного притяжения и др.).

Настии— движения, вызванные рассеянным влиянием какого-либо фактора (света, температуры и др.)

Например, если растение изгибается к источнику раздражения, то в этом случае мы говорим о положительных тропизмах и настии.

При отрицательные тропизмах и настии изгибание происходит от источника раздражения.

Фототропизм— ростовая реакция растения на действие света, имеет большое значение, так способствует выносу листьев и стебля к свету, необходимого для жизни зеленного растения.

Геотропизм— ростовая реакция растения на действие силы притяжения.

В большинстве случаев корень обладает положительным геотропизмом (рост по направлению к центру Земли), а стебель отрицательным.

При любом положении проростка в пространстве главный корень всегда изгибается вниз, а стебель вверх.

Хемотропизм— движение растений под влиянием химических веществ.

Фотонастии— движения, вызванные сменой света и темноты.

Цветки одних растений (соцветия одуванчика) закрываются при наступлении темноты и открываются на свету.

Цветки других растений (табака) открываются с наступлением темноты.

Термонастии— движения, вызванные сменой температуры.

Ряд растений (тюльпаны, крокусы) открывают и закрывают цветки в зависимости от температуры.

Рост растений

Рост корня в длину осуществляется за счет деления клеток кончика корня, которые являются верхушечной образовательной тканью- меристемой.

Рост стебля в длину также осуществляется за счет работы верхушечной образовательной ткани.

Корень и стебель растут своими верхушками.

У злаковых растений, обладающих полым стеблем (соломиной), рост происходит не только в верхушке, но и в каждом междоузлии.

Стебель у злаковых состоит из нескольких узлов и междоузлий, и в каждом основании узла идет рост за счёт нахождения там образовательной ткани, этим объясняется быстрый рост стебля злаковых.

Такой рост злаковых растений называется вставочным.

На рост растений, прорастание семян также оказывает влияние температура, количество света и влаги.

При пониженной температуре (+5 ○ С) рост идет очень медленно.

Если температуру повышать до +15 ○ С, то интенсивность роста увеличивается в разы, особенно благоприятна температура +25 ○ С.

Чтобы доказать, что семенам для прорастания необходимо тепло, следует провести следующий опыт: один стакан с влажными семенами поставить в теплое место, а другой — в холодное. Через некоторое время мы заметим, что семена, которые были в теплом месте начинают прорастать, а те семена, которые находились в холодном месте, не прорастают.

Что касается света, то здесь двоякий ответ.

Без солнечного света в растении не идет фотосинтез, то есть жить без солнечных лучей растение не может, однако свет притормаживает рост растений в длину.

В темноте растение активнее растет в длину при наличии органических веществ, которые образовались при фотосинтезе.

Но если длительно держать растение в темноте оно становится хилым, сильно вытягивается, теряет свою окраску, становится бледно-желтого цвета, механические ткани плохо развиты и часто стебель и лист не могут держать свою форму.

Каждое растение нуждается в воде.

Для каждого растения свои нормы влажности почвы.

При недостатке воды растение вянет. Так нарушается тургор клетки, растение испытывает недостаток минеральных солей, падает активность фотосинтеза, снижается концентрация гормонов, влияющих на рост — в конечном итоге всё это может привести к гибели растения.

Вред от избытка воды в почве заключается в том, что доступ воздуха к корням растений затрудняется или совсем прекращается, клетки корня погибают и постепенно гибнет все растение.

Для прорастания семян необходима влага, оптимальная температура, кислород для дыхания.

Но важно учитывать, что хранение влажных семян в зернохранилищах недопустимо.

Ведь именно вода запускает в семенах обменные процессы, при которых усиливается дыхание и активно образуется энергия в семенах, что может вызвать их сильное нагревание.

Если теплота семян не успевает отводиться, то происходит сначала самонагревание, а затем самовозгорание — всё это называется экзотермическая реакция.

Во-вторых, семена поглощая влагу, набухают, а некоторые из них начинают прорастать.

Затем от недостатка влаги проростки погибают.

В-третьих, на влажных семенах может развивается плесень, которая приводит к их порче.

Источник