Опыт по опровержению теории питания растений

[Sir]

Дмитрий держит оборону как я вижу до сих пор .

Ага, причём его оборона всегда по диагонале...

[Валерий Каревский]

Я отвечу на все вопросы, но позже. Сейчас хочу выговориться полностью, иначе что-нибудь забуду.
Ещё одним способом, теперь биохимическим, стала на определённом историческом этапе модификация фермента RuBisCO, когда была генетически закреплена его активация. К ферменту сначала присоединяется в регуляторный центр молекула СО2, а затем молекула магния. Образуется активный комплекс, эффективность которого поднимается на три порядка, т.е. константа Михаэлиса составляет около 15 – 18 мкмоль, которая как раз и нужна при нынешнем уровне СО2 в атмосфере. Но такая константа хороша, если бы фермент был просто в атмосфере. Но RuBisCO находится в строме хлоропластов. Чтобы её достичь, СО2 нужно из внешней среды пройти через плазмалеммы в клетке, затем через две мембраны в хлоропласт. Таким образом, СО2 нужно пройти несколько мембран, раствориться в цитоплазме, и не факт, что в строме концентрация будет такой же, как снаружи.
Система активной работы фермента существует, и основана на «исчезновении» СО2 в цитоплазме. Суть этой системы в следующем. Когда СО2 диффундирует через плазмалемму, то его концентрация в цитоплазме будет около 8 – 10 мкмоль, которая обеспечивает лишь половинную загрузку RuBisCO. В исследованиях RuBisCO было установлено, что она работает с СО2, но не с анионом НСО3-. Кислотность цитоплазмы составляет рН7, при которой активность фермента карбоангидразы, присутствующей там, сдвигает реакцию на превращение СО2 в НСО3-. Это «исчезновение» СО2 обеспечивает постоянную его «накачку» с помощью диффузии и других методов в цитоплазму. Этот СО2 переходит через мембраны в строму хлоропласта, где кислотность на свету рН8, а в темноте рН7, что обеспечивает образование НСО3- и концентрирование СО2 в несколько десятков раз. Хотя концентрирование СО2 в строме сдвинуто в сторону образования НСО3-, всё равно там коэффициент Михаэлиса приблизительно составляет 10 мкмоль. Здесь RuBisCO может постоянно работать с половинной загрузкой, так как карбоангидраза в цитоплазме постоянно «выдаёт» 10 мкмоль СО2 в строму хлоропласта. Хотя существует ещё одна теория «накачки», которая почти доказана.
НСО3- через мембрану самопроизвольно не проходит, так как этому мешает отрицательный заряд. Но если эту заряженную молекулу перенести в тилакоид, где среда кислая с рН5, то она разлагается с выделением СО2, который с лёгкостью проходит через мембрану тилакоида. Поэтому в строме возле тилакоида концентрация СО2 будет уже выше, где-то более 200 мкмоль, и RuBisCO может быть «загружен» полностью.
Уже обнаружена нерастворимая часть карбоангидразы, связанная с мембраной тилакоида, и обратный переход НСО3- в СО2 осуществляется именно ей. То есть эта малая часть нерастворимой карбоангидразы является переносчиком. В динамике весь процесс можно представить следующим образом. Растворимая карбоангидраза «доводит» 10 мкмоль СО2 в строму, где углекислота в виде НСО3- накапливается в концентрации до 400 мкмоль. Когда эти анионы НСО3- переходят внутрь тилакоида, то более 2/3 его количества при низких значениях рН переходит в СО2, который накапливается, и выходя в строму, где около половины белка составляет RuBisCO, загружает его полностью. Продолжение следует.

[IRIS]

. Это «исчезновение» СО2 обеспечивает постоянную его «накачку» с помощью диффузии и других методов в цитоплазму.

Наконец-то диффузия признана в качестве механизма переноса газов . А ведь раньше углекислому газу приходилось "осмотировать"!

НСО3- через мембрану самопроизвольно не проходит, так как этому мешает отрицательный заряд.

Заряд здесь ни при чем. Ионы, а именно ионом является бикарбонат, через мембрану просто так не проходят. Для них должны открыться каналы, если таковые в этой мембране есть.

Но если эту заряженную молекулу перенести в тилакоид, где среда кислая с рН5, то она разлагается с выделением СО2, который с лёгкостью проходит через мембрану тилакоида.

Проходит потому, что РАСТВОРЯЕТСЯ в мембране.

[Кузьмич В]

Растворимая карбоангидраза «доводит» 10 мкмоль СО2 в строму, где углекислота в виде НСО3- накапливается в концентрации до 400 мкмоль. Когда эти анионы НСО3- переходят внутрь тилакоида, то более 2/3 его количества при низких значениях рН переходит в СО2, который накапливается, и выходя в строму, где около половины белка составляет RuBisCO, загружает его полностью. Продолжение следует.

Валерий Иванович, есть ли практическая польза от этих подробностей?

[IRIS]

Валерий Иванович, есть ли практическая польза от этих подробностей?

Присоединяюсь к вопросу!
И еще один: к данной теме эти рассуждения имеют отношение?

[Пузенко Наталья]

Но для общей эрудиции они интересны же...

[Владимир Демидкин]

Если это выдержки из научного труда,надо дать ссылку на источник и желающие смогут ознакомиться полностью,а не кусочками.Чтобы уловить смысл надо возвращаться назад и ждать продолжения,а это не удобно.А если это личные мысли,то надо публиковать в научном журнале на суд специалистов.А личные умозаключения,учитывая описание опыта с картошкой,вызывают большие сомнения.

[dmitr]

Присоединяюсь к вопросу!
И еще один: к данной теме эти рассуждения имеют отношение?

Практическая польза в широком смысле есть от всего, что обогащает наши знания об окружающем мире , в данном случае - это знания о физиологии растений. В этом смысле биология в частности как наука о растениях и её раздел о способах получения растениями СО2 полезны, так как помогают понять физиологию растений , а это помогает правильно подойти к приёмам земледелия. Поэтому в широком смысле рассмотрение вопросов поступление СО2 в растение безусловно имеет огромное значение, в том числе и практическое.
В узком смысле практическая польза существует только от той самой перевозки по участку навоза и его перекопки о которых так часто упоминает Кузьмич . Всё остальное к практике В УЗКОМ СМЫСЛЕ имеет отношение опосредованное.
Вообще же вопросы на тему "зачем нам знать как растение питается? " приведут нас прямиком в каменный век. Где все и будут получать ПРАКТИЧЕСКУЮ пользу от перекопки земли палкой копалкой.
Вообще удивительно слышать подобные вопросы от образованных людей.

К данной теме это имеет отношение прямое , так как показывает РЕАЛЬНЫЕ механизмы получения растением СО2 , что как раз и даёт объяснения опыту с растением. Напомню, что из приверженцев ОФИЦИАЛЬНОЙ науки в данной теме ещё никто не смог дать более менее логичное обоснования тому, что происходит в ходе опыта. В основном - попытки отмахнуться и списать всё на отсутствие приборов учёта . Причём зачем они нужны приборы учёта В ДАННОМ КОНКРЕТНОМ случае тоже никто пояснить не может.
Валерий Каревский даёт своё видение вопроса и пока у него всё достаточно логично.

[Владимир Александрович]

Последнее сообщение Каревского Валерия интересно двумя моментами.Первый,его правильно охарактеризовал Геннадий:

Наконец-то диффузия признана в качестве механизма переноса газов . А ведь раньше углекислому газу приходилось "осмотировать"!

Второй-выясняется важнейшая роль Карбоангидразы в качестве помощника растения между невысокой концентрацией СО2 в атмосфере и значительной потребностью в ней фермента RuBisCo.Я уже упоминал про нее-Волонтер фотосинтеза.
Еще более интересная информация находится Журнал Физиология растений Позволю себе цитату отсюда:"У цианобактерий и микроводорослей КА вовлечены, прежде всего, в работу СО2-концентрирующего механизма (ССМ), позволяющего клеткам активно фотосинтезировать в условиях недостатка соединений неорганического углерода (СО2/НСО3) (Сi) в окружающей среде. Работа ССМ заключается в поддержании повышенной концентрации молекул СО2 вблизи активных центров РБФК/О, что существенно усиливает эффективность работы цикла Кальвина. Это достигается путем создания внутриклеточного пула бикарбоната и его последующего превращения в СО2 вблизи работающей РБФК/О. Карбоангидразы участвуют в поглощении Сi, предотвращении утечки Сi из клетки, внутриклеточном преобразовании форм Сi".
Еще одна цитата:"...преобразование этими сообществами ранней восстановительной атмосферы в современную окислительную привело, в конечном счете, к появлению у фотоавтотрофов всех существующих в настоящее время механизмов адаптации к низкому содержанию СО2 в атмосфере, в том числе и к появлению ССМ".
Напомню,ССМ-это СО2-концентрирующий механизм.
Считаю,что заклинания Дмитрия по поводу невысокой концентрации СО2 в атмосфере следует считать несостоятельными.

[Валерий Каревский]

Вторая подфаза темновой фазы фотосинтеза называется восстановление, а третья подфаза – регенерация. Поскольку в этих подфазах присутствует один биохимизм, думаю, их не стоит рассматривать, так как нас интересует движение в растениях исходных и конечных продуктов фотосинтеза.
Исходные продукты фотосинтеза переносятся корневой системой растений из почвы, а также листьями из атмосферы в хлоропласты. Нужно сказать, что скорость поступления и передвижения питательных соединений и воды в растении в сотни раз больше скорости их движения под действием осмоса и диффузии. Так как диффузия питательных соединений происходит очень медленно (1 час – 5мм, 24 часа – 25мм, 12 месяцев – 50см), она не играет роли в передвижении растворимых веществ в растениях на большие расстояния, к примеру, из корня в лист.
Теоретическое значение имеют работы Г.Хевеши (цит. по Бидданф и др., 1957), проведённые в 1923г., в которых он впервые применил радиоактивные индикаторы (меченые атомы). С помощью них была доказана несостоятельность представлений о растениях как пассивных потребителях питательных соединений, поступающих в них путём диффузии. Известно, что диффузия – это процесс, при котором питательные соединения направляются в растения, начиная с больших концентраций к меньшим, между тем, поступление ионов, как правило, идёт против градиента концентрации.
С помощью меченого углерода С14 установлено, что углекислота из корней в листья передвигается за 10-15 мин, а скорость передвижения продуктов фотосинтеза (сахаров и пр.) из листьев в корни - 40-100см/ч. Ещё быстрее поступают через корневую систему удобрения. При погружении корневой системы злаковых культур (пшеница, кукуруза, ячмень и пр.) в раствор с меченым фосфором, он уже через 2-5 мин находится в листьях. Однако такое быстрое передвижение соединений наблюдается только в молодых культурах, у старых корней скорость подачи уменьшается в десятки раз. Активное поглощение и передвижение нейтральных соединений происходит по системе протопластов клеток, связанных плазмодесмами, а ионов - по системе апопластов. Передача ионов происходит по принципу адсорбции - десорбции от клетки к клетке вплоть до проводящей сосудистой системы корня и с большой скоростью.
Передача питательных ионов от почвы в корень происходит в зоне корневых волосков в процессе обменной адсорбции, когда эти питательные ионы поступают в корень из почвы в обмен на ионы Н+ и НСО3-, Н+ и ОН-, возникающие при дыхании клеток корней. Также в обменных процессах участвуют ионы органических кислот, но ионы Н+ и НСО3- очень важны. К примеру, горчица за 85 дней вегетации выделяет в почву СО2 в количестве 22,5 ц/га. Обменный характер не требует затрат энергии при адсорбции ионов на поверхности цитоплазматической мембраны.
Ясно, что при дыхании происходит разложение малой части продуктов фотосинтеза, соответственно, в почву выделяется и может потом забираться корнями назад в растение и меньшая часть СО2 от всего количества усвоенной углекислоты. И это даже несмотря на искусственные приёмы увеличения её концентрации в приземном и верхнем слоях почвы. Поэтому усвоение СО2 корневой системой растений может быть только дополнительнм, но не основным способом его потребления. Как я уже говорил ранее, исторически корней у предков наземных растений (водорослей) не было, и все функции потребления питательных соединений принадлежали только листьям. Продолжение следует.