Taux de photosynthèse

En physiologie végétale, deux concepts sont utilisés : la photosynthèse vraie et observée. Cela est dû aux considérations suivantes. Le taux ou l'intensité de la photosynthèse est caractérisé par la quantité de CO 2 absorbée par unité de surface foliaire et par unité de temps. La détermination de l'intensité de la photosynthèse est effectuée à l'aide de la méthode gazométrique en modifiant (diminuant) la quantité de CO 2 dans une chambre fermée avec une feuille. Cependant, parallèlement à la photosynthèse, il existe un processus de respiration au cours duquel du CO 2 est libéré. Les résultats obtenus donnent donc une idée de l’intensité de la photosynthèse observée. Pour obtenir la valeur de la vraie photosynthèse, il est nécessaire de corriger la respiration. Ainsi, avant l'expérience, l'intensité de la respiration est déterminée dans l'obscurité, puis l'intensité de la photosynthèse observée. Ensuite, la quantité de CO 2 libérée lors de la respiration s'ajoute à la quantité de CO 2 absorbée par la lumière. En apportant cet amendement, on pense que l'intensité de la respiration à la lumière et dans l'obscurité est la même. Mais ces corrections ne peuvent pas fournir une évaluation de la vraie photosynthèse car, d'une part, lorsque la feuille s'assombrit, non seulement la vraie photosynthèse est exclue, mais aussi la photorespiration ; deuxièmement, la respiration dite sombre dépend en réalité de la lumière (voir ci-dessous).

Par conséquent, dans toutes les études expérimentales sur les échanges gazeux photosynthétiques dans les feuilles, la préférence est donnée aux données sur la photosynthèse observée. Une méthode plus précise pour étudier l'intensité de la photosynthèse est la méthode des atomes marqués (la quantité de 14 CO 2 absorbée est mesurée).

Dans le cas où il est difficile de recalculer la quantité de CO 2 absorbée par unité de surface (conifères, graines, fruits, tiges), les données obtenues se réfèrent à une unité de masse. Considérant que le coefficient photosynthétique (le rapport entre le volume d'oxygène libéré et le volume de CO 2 absorbé est égal à l'unité), le taux de photosynthèse observée peut être estimé par le nombre de millilitres d'oxygène libérés par unité de surface foliaire en 1 heure. .

D'autres indicateurs sont également utilisés pour caractériser la photosynthèse : consommation quantique, rendement quantique de la photosynthèse, nombre d'assimilation.

Flux quantique est le rapport du nombre de quanta absorbés au nombre de molécules de CO 2 assimilées. La réciproque est nommée rendement quantique.

Numéro d'assimilation est le rapport entre la quantité de CO 2 et la quantité de chlorophylle contenue dans la feuille.

Vitesse (intensité) la photosynthèse est l'un des facteurs les plus importants affectant la productivité des cultures agricoles, et donc le rendement. Par conséquent, l’élucidation des facteurs dont dépend la photosynthèse devrait conduire à de meilleures pratiques agricoles.

Théoriquement, la vitesse de la photosynthèse, comme la vitesse de tout processus biochimique en plusieurs étapes, devrait être limitée par la vitesse de la réaction la plus lente. Par exemple, les réactions sombres de la photosynthèse nécessitent du NADPH et de l’ATP, donc les réactions sombres dépendent des réactions lumineuses. En cas de faible luminosité, le taux de formation de ces substances est trop faible pour garantir le taux maximum de réactions dans l'obscurité, la lumière sera donc le facteur limitant.

Le principe des facteurs limitants peut être formulé ainsi : sous l'influence simultanée de plusieurs facteurs, la vitesse d'un processus chimique est limitée par le facteur le plus proche du niveau minimum (une modification de ce facteur particulier affectera directement ce processus) .

Ce principe a été établi pour la première fois par F. Blackman en 1915. Depuis lors, il a été démontré à plusieurs reprises que différents facteurs, par exemple la concentration de CO 2 et l'éclairage, peuvent interagir les uns avec les autres et limiter le processus, même si souvent l'un d'eux domine encore. L'éclairage, la concentration de CO 2 et la température sont les principaux facteurs externes affectant le taux de photosynthèse. Cependant grande importance Il dispose également d'un régime hydrique, d'une nutrition minérale, etc.

Lumière. Lors de l’évaluation de l’effet de la lumière sur un processus particulier, il est important de faire la distinction entre l’influence de son intensité, de sa qualité (composition spectrale) et du temps d’exposition à la lumière.

Dans des conditions de faible luminosité, le taux de photosynthèse est proportionnel à l’intensité lumineuse. Petit à petit, d’autres facteurs deviennent limitants, et la montée en vitesse ralentit. Par une claire journée d'été, l'éclairage est d'environ 100 000 lux, et 10 000 lux suffisent pour la saturation lumineuse de la photosynthèse. Par conséquent, la lumière peut généralement constituer un facteur limitant important dans les conditions d’ombrage. Lorsque l’intensité lumineuse est très élevée, la chlorophylle commence parfois à blanchir, ce qui ralentit la photosynthèse ; cependant, dans la nature, les plantes dans de telles conditions en sont généralement protégées d'une manière ou d'une autre (cuticule épaisse, feuilles tombantes, etc.).

La dépendance de l'intensité de la photosynthèse sur l'éclairage est décrite par une courbe appelée courbe de lumière de la photosynthèse (Fig. 2.26).

Riz. 2.26. Dépendance de l'intensité de la photosynthèse sur l'éclairage (courbe de lumière de la photosynthèse) : 1 – taux de dégagement de CO 2 dans l'obscurité (fréquence respiratoire) ; 2 – point de compensation de la photosynthèse ; 3 – position de saturation lumineuse

En basse lumière, plus de CO 2 est libéré pendant la respiration que ce qui est lié pendant la photosynthèse, donc le début de la courbe de lumière avec l'axe des x est - point de compensation la photosynthèse, qui montre que dans ce cas, la photosynthèse utilise exactement autant de CO 2 qu'elle en libère lors de la respiration. En d'autres termes, avec le temps, il arrive un moment où la photosynthèse et la respiration s'équilibrent précisément, de sorte que l'échange visible d'oxygène et de CO 2 cesse. Le point de compensation lumineuse est l’intensité lumineuse à laquelle l’échange gazeux total est nul.

Les courbes de lumière ne sont pas les mêmes pour toutes les plantes. Chez les plantes qui poussent dans des endroits ouverts et ensoleillés, l’absorption de CO2 augmente jusqu’à ce que l’intensité lumineuse atteigne le plein soleil. Chez les plantes qui poussent dans des zones ombragées (par exemple l'oxalis), l'absorption du CO 2 n'augmente qu'à faible intensité lumineuse.

Toutes les plantes, en fonction de l'intensité lumineuse, sont divisées en lumière et ombre, ou aimant la lumière et tolérantes à l'ombre. La plupart des plantes agricoles aiment la lumière.

Chez les plantes tolérantes à l'ombre, d'une part, la saturation lumineuse se produit avec un éclairage plus faible, et d'autre part, chez elles, le point compensatoire de la photosynthèse se produit plus tôt, c'est-à-dire avec un éclairage plus faible (Fig. 2.27).

Cette dernière est due au fait que les plantes tolérantes à l’ombre ont un faible taux de respiration. Dans des conditions de faible luminosité, l'intensité de la photosynthèse est plus élevée chez les plantes tolérantes à l'ombre, et en forte lumière, au contraire, chez les plantes qui aiment la lumière.

L'intensité lumineuse affecte également la composition chimique des produits finaux de la photosynthèse. Plus l'éclairage est élevé, plus il se forme de glucides ; en basse lumière, il y a plus d'acides organiques.

Expériences en conditions de laboratoire ont montré que la qualité des produits photosynthétiques est également affectée par une transition brutale de l'obscurité à la lumière et vice versa. Au début, après avoir allumé une lumière de haute intensité, des produits non glucidiques se forment principalement en raison d'un manque de NADPH et d'ATP, et ce n'est qu'après un certain temps que des glucides commencent à se former. À l’inverse, après avoir éteint la lumière, les feuilles ne perdent pas immédiatement leur capacité de photosynthèse, car un apport d’ATP et de NADP reste dans les cellules pendant plusieurs minutes.

Après avoir éteint la lumière, la synthèse des glucides est d'abord inhibée, puis seulement des substances organiques et des acides aminés. La principale raison de ce phénomène est due au fait que l'inhibition de la conversion du PGA en PHA (et à travers elle en glucides) se produit plus tôt que l'inhibition de la PGA en PEP (et à travers elle en alanine, malate et aspartate).

Le rapport des produits constitutifs de la photosynthèse est également affecté par la composition spectrale de la lumière. Sous l'influence de la lumière bleue, la synthèse de malate, d'aspartate et d'autres acides aminés et protéines augmente dans les plantes. Cette réaction à la lumière bleue a été détectée chez les plantes en C 3 et en C 4 .

La composition spectrale de la lumière affecte également l'intensité de la photosynthèse (Fig. 2.28). Riz. 2.28. Spectre d'action de la photosynthèse des feuilles de blé

Spectre d'action– c'est la dépendance de l'efficacité de l'action chimique (biologique) de la lumière sur sa longueur d'onde. L'intensité de la photosynthèse dans différentes parties du spectre n'est pas la même. L'intensité maximale est observée lorsque les plantes sont éclairées par les rayons qui sont absorbés au maximum par les chlorophylles et autres pigments. L'intensité de la photosynthèse est la plus élevée dans les rayons rouges, car elle est proportionnelle non pas à la quantité d'énergie, mais au nombre de quanta.

De l'équation récapitulative de la photosynthèse :

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

il s'ensuit qu'il faut 686 kcal pour former 1 mole de glucose ; cela signifie que pour assimiler 1 mole de CO 2 il faut 686 : 6 = 114 kcal. La réserve énergétique d’un quantum de lumière rouge (700 nm) est de 41 kcal/einstein, et celle de la lumière bleue (400 nm) est de 65 kcal/einstein. La consommation quantique minimale lorsqu'il est éclairé par une lumière rouge est de 114 : 41 ≈ 3, mais en réalité, 8 à 10 quanta sont dépensés. Ainsi, l'efficacité de l'utilisation de la lumière rouge est de 114/41 · 8 = 34 % et la lumière bleue est de 114/65 · 8 = 22 %.

Concentration de CO2. Les réactions sombres nécessitent du dioxyde de carbone, qui est inclus dans les composés organiques. En ordinaire conditions de terrain C'est le CO 2 qui constitue le principal facteur limitant. La concentration de CO 2 dans l'atmosphère est de 0,045 %, mais si vous l'augmentez, vous pouvez augmenter le taux de photosynthèse. Avec une exposition à court terme, la concentration optimale de CO 2 est de 0,5 %, mais avec une exposition à long terme, des dommages aux plantes sont possibles, donc la concentration optimale dans ce cas est inférieure - environ 0,1 %. Certaines cultures sous serre, comme les tomates, ont déjà commencé à être cultivées dans une atmosphère enrichie en CO 2 .

Actuellement, il existe un grand intérêt pour un groupe de plantes qui absorbent beaucoup plus efficacement le CO 2 de l'atmosphère et produisent donc un rendement plus élevé - les plantes dites C 4.

Dans des conditions artificielles, la dépendance de la photosynthèse à la concentration de CO 2 est décrite dans une courbe de dioxyde de carbone, qui ressemble à la courbe de lumière de la photosynthèse (Fig. 2.29).

À une concentration de CO 2 de 0,01 %, le taux de photosynthèse est égal au taux de respiration (point de compensation). La saturation en dioxyde de carbone se produit à 0,2-0,3 % de CO 2, et chez certaines plantes, même à ces concentrations, une légère augmentation de la photosynthèse est observée.

Riz. 2.29. Dépendance de l'intensité de la photosynthèse des aiguilles de pin sur la concentration de CO 2 dans l'air

DANS conditions naturelles la dépendance de la photosynthèse sur la concentration de CO 2 n'est décrite que par la partie linéaire de la courbe. Il s'ensuit que l'apport de CO 2 aux plantes dans des conditions naturelles est un facteur limitant le rendement. Il est donc conseillé de cultiver les plantes à l'intérieur avec contenu accru CO2.

Température a un effet notable sur le processus de photosynthèse, car les réactions sombres et partiellement claires de la photosynthèse sont contrôlées par des enzymes. Température optimale pour les plantes climat tempéré généralement autour de 25°C.

L'absorption et la récupération du CO 2 dans toutes les plantes augmentent avec l'augmentation de la température jusqu'à atteindre un certain niveau optimal. Chez la plupart des plantes de la zone tempérée, une diminution de l'intensité de la photosynthèse commence après 30°C, chez certaines espèces méridionales après 40°C. Par forte chaleur (50-60°C), lorsque l'inactivation des enzymes commence, et la consistance Les différentes réactions sont perturbées, la photosynthèse s'arrête rapidement. À mesure que les températures augmentent, le taux de respiration augmente beaucoup plus rapidement que le taux de photosynthèse naturelle. Cela influence la quantité de photosynthèse observée. La dépendance de l'intensité de la photosynthèse observée sur la température est décrite par une courbe de température dans laquelle on distingue trois points principaux : minimum, optimal et maximum.

Le minimum est la température à laquelle commence la photosynthèse, l'optimum est la température à laquelle la photosynthèse est la plus stable et atteint la vitesse la plus élevée, le maximum est la température après laquelle la photosynthèse s'arrête (Fig. 2.30).

Riz. 14h30. Dépendance de l'intensité de la photosynthèse sur la température des feuilles : 1 - coton; 2 – tournesol; 3 – le sorgho

Effet de l'oxygène. Il y a plus d’un demi-siècle, un phénomène apparemment paradoxal a été constaté. L'oxygène de l'air, qui est un produit de la photosynthèse, est également son inhibiteur : la libération d'oxygène et l'absorption de CO 2 diminuent à mesure que la concentration d'O 2 dans l'air augmente. Ce phénomène doit son nom à son découvreur : l'effet Warburg. Cet effet est inhérent à toutes les plantes C 3. Et seulement dans les feuilles des plantes C4, il n'a pas pu être détecté. Il est désormais fermement établi que la nature de l'effet Warburg est associée aux propriétés oxygénases de la principale enzyme du cycle de Calvin, la RDP carboxylase. À des concentrations élevées d'oxygène, la photorespiration commence. Il a été établi que lorsque la concentration d'O2 est réduite à 2-3 %, aucun phosphoglycolate ne se forme et l'effet Warburg disparaît. Ainsi, ces deux phénomènes - la manifestation des propriétés oxygénases de la RDP carboxylase et la formation de glycolate, ainsi qu'une diminution de la photosynthèse en présence d'O 2 sont étroitement liés l'un à l'autre.

Une très faible teneur en O2 ou une absence totale, ainsi qu'une augmentation de la concentration jusqu'à 25-30 %, inhibent la photosynthèse. Pour la plupart des plantes, une légère diminution de la concentration naturelle (21 %) d'O 2 active la photosynthèse.

Effet de l'hydratation des tissus. Comme nous l'avons déjà noté, l'eau participe à l'étape lumineuse de la photosynthèse en tant que donneur d'hydrogène pour la réduction du CO 2 . Cependant, le rôle de facteur limitant la photosynthèse n'est pas joué par la quantité minimale d'eau (environ 1% de l'apport), mais par l'eau qui fait partie des membranes cellulaires et est le milieu de tous les organismes biologiques. réactions chimiques, active les enzymes de la phase sombre. De plus, le degré d'ouverture des stomates dépend de la quantité d'eau dans les cellules de garde, et l'état de turgescence de la plante entière détermine l'emplacement des feuilles par rapport à rayons de soleil. La quantité d'eau affecte indirectement la modification du taux de dépôt d'amidon dans le stroma du chloroplaste et même les modifications de la structure et de l'emplacement des thylakoïdes dans le stroma.

La dépendance de l'intensité de la photosynthèse sur la teneur en eau des tissus végétaux, ainsi que la dépendance sur la température, sont décrites par une courbe de transition avec trois points principaux : minimum, optimal et maximum.

Lors de la déshydratation, non seulement l'intensité de la photosynthèse change, mais aussi la composition qualitative des produits de la photosynthèse : moins de malate, de saccharose et d'acides organiques sont synthétisés ; plus de glucose, de fructose, d'alanine et d'autres acides aminés.

De plus, il a été établi qu’en cas de manque d’eau, l’ABA, un inhibiteur de croissance, s’accumule dans les feuilles.

Concentration de chlorophylle, en règle générale, n'est pas un facteur limitant, cependant, la quantité de chlorophylle peut diminuer dans diverses maladies ( oïdium, rouiller, maladies virales), manque minéraux et avec l'âge (avec un vieillissement normal). Lorsque les feuilles jaunissent, on dit qu’elles deviennent chlorotiques, et le phénomène lui-même est appelé chlorose. Les taches chlorotiques sur les feuilles sont souvent le symptôme d’une maladie ou d’une carence en minéraux.

La chlorose peut également être causée par un manque de lumière, car la lumière est nécessaire à l'étape finale de la biosynthèse de la chlorophylle.

Éléments minéraux. Pour la synthèse de la chlorophylle, des éléments minéraux sont également nécessaires : fer, magnésium et azote (les deux derniers éléments font partie de sa structure), ils sont donc particulièrement importants pour la photosynthèse. Le potassium est également important.

Pour le fonctionnement normal de l'appareil photosynthétique, la plante doit être dotée de quantité requiseéléments minéraux (optimaux). Le magnésium, en plus de faire partie de la chlorophylle, participe à l'action des protéines de couplage dans la synthèse de l'ATP, affecte l'activité des réactions de carboxylation et la réduction du NADP+.

Le fer sous forme réduite est nécessaire aux processus de biosynthèse de la chlorophylle et des composés contenant du fer des chloroplastes (cytochromes, ferrédoxine). La carence en fer perturbe la photophosphorylation cyclique et non cyclique, la synthèse des pigments et les modifications de la structure des chloroplastes.

Le manganèse et le chlore participent à la photo-oxydation de l'eau.

Le cuivre fait partie de la plastocyanine.

La carence en azote affecte non seulement la formation de systèmes pigmentaires et de structures chloroplastiques, mais également la quantité et l'activité de la RDP carboxylase.

Avec un manque de phosphore, les réactions photochimiques et sombres de la photosynthèse sont perturbées.

Le potassium joue un rôle multifonctionnel dans la régulation ionique de la photosynthèse ; avec sa carence en chloroplastes, la structure granulaire est détruite, les stomates s'ouvrent faiblement à la lumière et ne se ferment pas suffisamment dans l'obscurité, le régime hydrique de la feuille se détériore, c'est-à-dire que tout les processus de photosynthèse sont perturbés.

Âge de la plante. Ce n'est qu'après la création de phytotrons, où les plantes peuvent être cultivées dans des conditions contrôlées, qu'il a été possible d'obtenir des résultats fiables. Il a été révélé que dans toutes les plantes seulement au tout début cycle de vie Lorsque l'appareil photosynthétique se forme, l'intensité de la photosynthèse augmente, atteint très vite un maximum, puis diminue légèrement puis évolue très peu. Par exemple, chez les céréales, la photosynthèse atteint son intensité maximale lors de la phase de tallage. Ceci s'explique par le fait que l'activité photosynthétique maximale de la feuille coïncide avec la fin de la période de sa formation. Puis le vieillissement commence et la photosynthèse diminue.

L'intensité de la photosynthèse dépend principalement de la structure des chloroplastes. À mesure que les chloroplastes vieillissent, les thylakoïdes sont détruits. Ceci est prouvé en utilisant la réaction Heal. La situation empire à mesure que les chloroplastes sont âgés. Ainsi, il est démontré que l'intensité n'est pas déterminée par la quantité de chlorophylle, mais par la structure du chloroplaste.

DANS conditions optimales humidité et nutrition azotée, la diminution de la photosynthèse se produit plus lentement avec l'âge, puisque dans ces conditions les chloroplastes vieillissent plus lentement.

Facteurs génétiques. Les processus de photosynthèse dépendent dans une certaine mesure de l'hérédité de l'organisme végétal. L'intensité de la photosynthèse varie chez les plantes de différents groupes systématiques et formes de vie. Les graminées ont un taux de photosynthèse plus élevé que les plantes ligneuses(Tableau 2.5).

Principaux facteurs externes les facteurs affectant le taux de photosynthèse sont la lumière, la concentration de dioxyde de carbone et la température. Si la modification de l'un des facteurs répertoriés est tracée le long de l'axe horizontal, les courbes de dépendance de l'intensité de la photosynthèse sur ces facteurs auront la forme indiquée sur la figure. Premièrement, avec une augmentation de la valeur de l'un des facteurs limitants, une augmentation linéaire de l'intensité de la photosynthèse est observée. Puis, à mesure qu’un ou plusieurs autres facteurs deviennent limitants, l’intensité de la réaction ralentit et se stabilise.

Dans ce qui suit, nous supposerons qu'un seul, celui en question, change. facteur, et les autres ont des valeurs optimales.

Éclairage et photosynthèse

En basse lumière, le taux de photosynthèse augmente proportionnellement à la quantité de lumière incidente. Progressivement, sous l'influence d'autres facteurs, l'intensité de la photosynthèse diminue. L'éclairage par une journée claire d'été est d'environ 100 000 lux (10 000 pieds-bougies), alors que la photosynthèse normale ne nécessite que 10 000 lux. Par conséquent, pour la plupart des plantes (à l’exception des plantes ombragées), la lumière n’est pas le principal facteur limitant de la photosynthèse. Des intensités lumineuses très élevées peuvent provoquer une décoloration de la chlorophylle et ralentir les réactions photosynthétiques. Dans le même temps, les plantes qui sont constamment exposées à de telles conditions y sont généralement bien adaptées ; par exemple, leurs feuilles sont couvertes d'une cuticule épaisse ou densément pubescentes.

Concentration de dioxyde de carbone et photosynthèse

Gaz carbonique utilisé dans des réactions sombres pour produire du sucre. DANS conditions normales Le dioxyde de carbone est le principal facteur limitant de la photosynthèse. L'atmosphère contient de 0,03 à 0,04 % de dioxyde de carbone. Si vous augmentez son contenu dans l'air, vous pouvez obtenir une augmentation de l'intensité de la photosynthèse. Pendant une courte période, une concentration optimale de 0,5% peut être maintenue, mais en cas d'exposition prolongée, cette concentration devient dangereuse pour la plante. Par conséquent, la concentration de dioxyde de carbone la plus favorable est considérée comme étant d’environ 0,1 %. Certaines cultures en serre, comme les tomates, sont cultivées dans une atmosphère enrichie en dioxyde de carbone. Actuellement, on s'intéresse beaucoup aux plantes capables d'éliminer efficacement le dioxyde de carbone de l'atmosphère et en même temps de produire augmentation des rendements. De telles plantes, appelées plantes C4, sont abordées dans la section appropriée.

Température et photosynthèse

Les réactions sombres et, dans une certaine mesure, claires, sont contrôlées enzymes, la température de l'air est donc d'une grande importance. Pour les plantes des climats tempérés, la température la plus favorable est d’environ 25 °C. Pour chaque augmentation de température de 10 °C, la vitesse de réaction double (jusqu'à 35 °C), mais d'autres données indiquent qu'à 25 °C, la plante se développe mieux.

Concentration de chlorophylle et photosynthèse

Par elle-même concentration de chlorophylle n'est pas un facteur limitant la photosynthèse. Les raisons d'une diminution des taux de chlorophylle peuvent être importantes : maladies (oïdium, rouille, maladies virales), manque de microéléments, processus de vieillissement normaux. Lorsqu’une feuille jaunit, on dit qu’elle est devenue chlorotique et le processus de coloration jaunâtre des feuilles est appelé chlorose. Les taches chlorotiques sont souvent le symptôme d’une maladie ou d’une carence en minéraux. Certains éléments, comme le fer, le magnésium et l'azote (ces deux derniers sont directement inclus dans la molécule de chlorophylle), sont nécessaires à la formation de la chlorophylle, ces éléments sont donc particulièrement importants. De plus, la plante a besoin de potassium. Une autre cause de la chlorose est le manque de lumière, car la lumière est nécessaire au stade final de la synthèse de la chlorophylle.

Inhibiteurs spécifiques et photosynthèse

Si vous supprimez photosynthèse, la plante mourra inévitablement. C'est sur cette base que fut développé divers herbicides, tels que le DCMM (dichlorophényldiméthylurée). Ce médicament initie un contournement du flux non cyclique d'électrons dans les chloroplastes, inhibant ainsi les réactions lumineuses. Le DCMM a joué un rôle important dans l'étude des réactions lumineuses lors de la photosynthèse.

Deux autres facteurs ont une grande influence sur la croissance des cultures agricoles et ont plus sens général pour la croissance des plantes et le processus de photosynthèse - la présence d'eau et la pollution environnement.

Eau et photosynthèse

Eau est la matière première de la photosynthèse. Cependant, comme l’eau affecte un grand nombre de processus cellulaires, il est impossible d’évaluer son effet direct sur la photosynthèse. Or, en étudiant la quantité de matière organique synthétisée chez les plantes souffrant d'un manque d'eau, on constate qu'un flétrissement temporaire entraîne une forte diminution du rendement. Même s'il n'y a aucun changement visible chez les plantes, un léger manque d'eau entraîne une baisse significative du rendement. Les raisons en sont complexes et ne sont pas entièrement comprises. L'une des raisons évidentes peut être considérée comme la fermeture des stomates lors du flétrissement, qui empêche l'entrée gaz carbonique pour la photosynthèse. De plus, il a été démontré qu’en cas de manque d’eau, l’acide abscissique, qui est un inhibiteur de croissance, s’accumule dans les feuilles de certaines plantes.

Pollution et photosynthèse

Certains gaz d'origine industrielle, par ex. ozone et dioxyde de soufre, même en petites quantités, sont très dangereux pour les feuilles des plantes, bien que les raisons exactes n'aient pas encore été établies. Ainsi, les cultures céréalières des zones contaminées perdent jusqu'à 15 % de leur poids, notamment lors des étés secs. Il s'est avéré que les lichens sont très sensibles au dioxyde de soufre. La suie obstrue les stomates et réduit la transparence de l'épiderme des feuilles.

Comment l'énergie de la lumière solaire est-elle convertie dans les phases claires et sombres de la photosynthèse en énergie des liaisons chimiques du glucose ? Expliquez votre réponse.

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Dans la phase lumineuse de la photosynthèse, l’énergie de la lumière solaire est convertie en énergie des électrons excités, puis l’énergie des électrons excités est convertie en énergie de l’ATP et du NADP-H2. Dans la phase sombre de la photosynthèse, l'énergie de l'ATP et du NADP-H2 est convertie en énergie des liaisons chimiques du glucose.

Que se passe-t-il pendant la phase lumineuse de la photosynthèse ?

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Les électrons de la chlorophylle, excités par l'énergie lumineuse, voyagent le long des chaînes de transport d'électrons, leur énergie est stockée dans l'ATP et le NADP-H2. La photolyse de l'eau se produit et de l'oxygène est libéré.

Quels sont les principaux processus qui se produisent pendant la phase sombre de la photosynthèse ?

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À partir du dioxyde de carbone obtenu à partir de l'atmosphère et de l'hydrogène obtenu dans la phase légère, du glucose se forme grâce à l'énergie de l'ATP obtenue dans la phase légère.

Quelle est la fonction de la chlorophylle dans une cellule végétale ?

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La chlorophylle est impliquée dans le processus de photosynthèse : dans la phase lumineuse, la chlorophylle absorbe la lumière, l'électron de la chlorophylle reçoit l'énergie lumineuse, se brise et suit la chaîne de transport des électrons.

Quel rôle jouent les électrons des molécules de chlorophylle dans la photosynthèse ?

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Les électrons de la chlorophylle, excités par la lumière solaire, traversent des chaînes de transport d'électrons et cèdent leur énergie à la formation d'ATP et de NADP-H2.

À quel stade de la photosynthèse l’oxygène libre se forme-t-il ?

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En phase lumineuse, lors de la photolyse de l'eau.

Durant quelle phase de la photosynthèse se produit la synthèse d’ATP ?

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Phase de pré-éclairage.

Quelle substance sert de source d’oxygène pendant la photosynthèse ?

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Eau (l'oxygène est libéré lors de la photolyse de l'eau).

Le taux de photosynthèse dépend de facteurs limitants, notamment la lumière, la concentration de dioxyde de carbone et la température. Pourquoi ces facteurs sont-ils limitants pour les réactions de photosynthèse ?

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La lumière est nécessaire pour exciter la chlorophylle, elle fournit de l’énergie pour le processus de photosynthèse. Le dioxyde de carbone est nécessaire dans la phase sombre de la photosynthèse ; le glucose en est synthétisé. Les changements de température entraînent une dénaturation des enzymes et un ralentissement des réactions photosynthétiques.

Dans quelles réactions métaboliques chez les plantes le dioxyde de carbone est-il la matière première pour la synthèse des glucides ?

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Dans les réactions de photosynthèse.

Le processus de photosynthèse se déroule de manière intensive dans les feuilles des plantes. Est-ce que cela se produit dans les fruits mûrs et non mûrs ? Expliquez votre réponse.

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La photosynthèse se produit dans les parties vertes des plantes exposées à la lumière. Ainsi, la photosynthèse se produit dans la peau des fruits verts. La photosynthèse ne se produit pas à l’intérieur du fruit ou dans la peau des fruits mûrs (non verts).

Photosynthèse- Formation par les plantes supérieures de substances organiques complexes à partir connexions simples- dioxyde de carbone et eau - dus à l'énergie lumineuse absorbée par la chlorophylle. Les substances organiques créées lors de la photosynthèse sont nécessaires aux plantes pour construire leurs organes et maintenir leurs fonctions vitales.

Les matières premières de la photosynthèse - le dioxyde de carbone entrant dans les feuilles depuis l'air et l'eau - sont des produits de l'oxydation complète du carbone (CO 2) et de l'hydrogène (H 2 O). Dans les substances organiques formées lors de la photosynthèse, le carbone est dans un état réduit. Pendant la photosynthèse, le système CO 2 - H 2 O, constitué de substances oxydées et situé à un faible niveau d'énergie, est restauré en un système CH 2 O - O 2 moins stable, situé à un niveau d'énergie plus élevé.

D'après l'équation, il ressort clairement que pour produire un gramme de molécule de glucose (C 6 HO 6), l'énergie lumineuse est consommée à hauteur de 2 872,14 kJ, qui est stockée sous forme d'énergie chimique. Dans ce cas, de l’oxygène libre est libéré dans l’atmosphère.

L'équation ci-dessus donne une idée précise des substances initiales et finales impliquées dans la photosynthèse, mais elle ne révèle pas l'essence d'un processus biochimique très complexe.

L’histoire de l’étude de la nutrition carbonée des plantes remonte à plus de 200 ans. Dans le traité « Un mot sur les phénomènes aériens », M.V. Lomonosov a écrit en 1753 qu'une plante construit son corps à partir de l'air qui l'entoure, absorbé à l'aide des feuilles. Cependant, la découverte de la photosynthèse est associée au nom du chimiste anglais J. Priestley, qui découvrit en 1771 que dans les plantes vert clair, l'air « correct » était « gâté » par la combustion.

Travaux ultérieurs du scientifique néerlandais J. Ingenhouse (1779, 1798), du suisse J. Senebier (1782, 1783) et

N. Saussure (1804) a constaté qu'à la lumière, les plantes vertes absorbent le dioxyde de carbone de l'atmosphère environnante et libèrent de l'oxygène.

Les travaux de K. A. Timiryazev ont joué un rôle important dans l'étude de la photosynthèse, qui a montré que la lumière est une source d'énergie pour la synthèse de substances organiques à partir du dioxyde de carbone et de l'eau et a établi l'absorption maximale de la chlorophylle dans le rouge et le bleu. -les régions violettes du spectre. Des recherches plus approfondies menées par de nombreux scientifiques utilisant méthodes modernes a permis de révéler de nombreux maillons de la chaîne complexe des transformations des substances dans l'organisme végétal.

Il a été constaté que la photosynthèse se déroule en deux phases. Le premier d’entre eux est clair, le second est sombre. La première phase se produit uniquement à la lumière, tandis que la deuxième phase se produit avec le même succès à la fois dans l’obscurité et dans la lumière. La phase claire se produit dans la fraction verte du chloroplaste - grana, et toutes les transformations de la phase sombre ont lieu dans sa fraction incolore - la matrice cytoplasmique. La phase claire n'est caractéristique que des cellules photosynthétiques, tandis que la plupart des réactions qui composent le processus de fixation du dioxyde de carbone dans la phase sombre ne sont pas seulement caractéristiques des cellules photosynthétiques.

La phase lumineuse de la photosynthèse commence par l'absorption de la lumière par les pigments. Seules les molécules de chlorophylle a qui sont dans un état activé (en raison de l'absorption de l'énergie lumineuse) participent aux réactions chimiques de la phase lumineuse. Les pigments restants - la chlorophylle b et les caroténoïdes - captent la lumière à l'aide de systèmes spéciaux et transfèrent l'énergie résultante aux molécules de chlorophylle a.

Le rôle le plus important de la phase lumineuse est de construire la molécule d’ATP (adénosine triphosphate), dans laquelle l’énergie est stockée. Le processus de formation d'ATP dans les chloroplastes avec dépense énergie solaire appelée phosphorylation cyclique. La dégradation de l'ATP en ADP (adénosine diphosphate) libère environ 40 kJ d'énergie.

Pour réduire la molécule de NADP (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate), il faut deux atomes d'hydrogène, qui sont obtenus à partir de l'eau à l'aide de la lumière. Activée par la lumière, la chlorophylle dépense son énergie pour décomposer l'eau, se transforme en une forme inactivée et quatre atomes d'hydrogène sont libérés, qui sont utilisés dans des réactions de réduction, et deux atomes d'oxygène pénètrent dans l'atmosphère.

Ainsi, les premiers produits chimiques stables de la réaction lumineuse chez les plantes sont le NADP - H 2 et l'ATP.

Pendant la phase sombre, des acides aminés et des protéines se forment dans le cytoplasme.

La phase sombre de la photosynthèse constitue le prolongement de la phase lumineuse. Dans la phase sombre, avec la participation de l'ATP et du NADP - H 2, diverses substances organiques sont formées à partir du dioxyde de carbone. Dans ce cas, le NADP - H 2 joue le rôle d'agent réducteur dans la phase sombre, et l'ATP sert de source d'énergie. L'agent réducteur est oxydé en NADP et un résidu d'acide phosphorique (H 3 PO 4) est clivé de l'ATP et l'ADP est obtenu. Le NADP et l'ADP reviennent à nouveau de la matrice au grana, où, dans la phase légère, ils sont à nouveau convertis en NADP - H 2 et ATP et tout recommence.

La séquence de réactions le long du chemin de conversion du CO 2 en sucre a été déterminée grâce à l'utilisation de carbone radioactif 14C. Il a été constaté qu'au cours du processus de photosynthèse, en quelques minutes, grand nombre Connexions. Cependant, lorsque le temps imparti pour la photosynthèse était réduit à 0,5 s, seul l'acide triphosphoglycérique (PGA), un composé phosphorylé à trois carbones, pouvait être détecté. Par conséquent, le FHA est le premier produit stable formé à partir du CO 2 lors de la photosynthèse. Il s'est avéré que la première substance qui se combine avec le CO 2 (accepteur de CO 2) est un composé phosphorylé à cinq carbones - le diphosphate de ribulose (RDP), qui se décompose après l'ajout de CO 2 en deux molécules de PGA. L'enzyme qui catalyse cette réaction, RDF - carboxylase, se classe quantitativement au premier rang parmi les protéines contenues dans les tissus protéiques.

L'acide phosphoglycérique est réduit au niveau d'aldéhyde en raison du potentiel de réduction du NADP - H 2 et de l'énergie de l'ATP.

Le phosphoglycéraldéhyde, qui est un composé de sucre phosphorylé, ne contient que trois atomes de carbone, tandis que les sucres les plus simples en contiennent six. Pour que l'hexose (le sucre le plus simple) se forme, deux molécules de phosphoglycéraldéhyde doivent se combiner et le produit résultant, l'hexose diphosphate, doit subir une déphosphorylation.

L'hexose obtenu peut être utilisé soit pour la synthèse de saccharose et de polysaccharides, soit pour la construction de tout autre composés organiques cellules. Ainsi, le sucre, formé lors de la photosynthèse à partir du CO 2, est la principale substance organique présente dans les cellules plantes supérieures sert de source à la fois d’énergie et de protéines de construction nécessaires à la cellule.

facteurs affectant la photosynthèse

Gaz carbonique. Le taux de photosynthèse dépend de la quantité de dioxyde de carbone présente dans l'air. Généralement, l'air atmosphérique contient 0,03 % de CO 2. Une augmentation de son contenu contribue à augmenter la productivité, qui est utilisée lors de la culture de plantes dans des serres, des serres et des serres. Déterminé que meilleures conditions pour la photosynthèse sont créés à une teneur en CO 2 d'environ 1,0 %. Augmenter la teneur en CO 2 à 5,0 % permet d'augmenter l'intensité de la photosynthèse, mais dans ce cas il est nécessaire d'augmenter l'éclairement.

La quantité de CO 2 assimilée par unité de temps par unité de masse de chlorophylle est appelée indice d'assimilation. Le nombre de milligrammes de CO 2 absorbés en 1 heure pour 1 dm 2 de surface de feuille est appelé intensité de la photosynthèse. L'intensité de la photosynthèse dans divers types les plantes n’est pas la même, elle change aussi avec l’âge des plantes.

Lumière. Les plantes absorbent 85 à 90 % de l’énergie lumineuse qui les frappe, mais seulement 1 à 5 % de l’énergie lumineuse absorbée va à la photosynthèse. Le reste de l’énergie est utilisé pour chauffer la plante et pour la transpiration.

Toutes les plantes, selon leur relation avec l'intensité lumineuse, peuvent être divisées en deux groupes : celles qui aiment la lumière et celles qui aiment l'ombre. Ceux qui aiment la lumière ont besoin de plus d’éclairage, ceux qui tolèrent l’ombre en ont besoin de moins.

Eau. L'approvisionnement en eau des plantes a important. Une saturation insuffisante des cellules en eau provoque la fermeture des stomates, et réduit donc l'apport de dioxyde de carbone aux plantes. La déshydratation des cellules perturbe l'activité des enzymes.

Conditions de température. Meilleur régime de température pour la plupart des plantes, dans lesquelles la photosynthèse se produit le plus intensément, 20 - 30°C. Lorsque les températures baissent ou augmentent, la photosynthèse ralentit. La chlorophylle dans les cellules végétales se forme à des températures comprises entre 2 et 40 °C.

Avec une combinaison favorable de tous les facteurs nécessaires à la photosynthèse, les plantes accumulent le plus activement de la matière organique et libèrent de l'oxygène. Les produits de la photosynthèse formés en excès - les sucres - sont immédiatement transformés en un composé de réserve à haute teneur en polymère - l'amidon, qui se dépose sous forme de grains d'amidon dans les chloroplastes et les leucoplastes. Dans le même temps, une partie des sucres est éliminée des plastes et se déplace vers d’autres parties de la plante. L'amidon peut être à nouveau décomposé en sucres qui, oxydés lors de la respiration, fournissent de l'énergie à la cellule.

Ainsi, en régulant artificiellement la composition gazeuse de l’atmosphère, en fournissant aux plantes de la lumière, de l’eau et de la chaleur, il est possible d’augmenter l’intensité de la photosynthèse et, par conséquent, d’augmenter la productivité des plantes. C’est précisément à cela que visent les techniques agrotechniques lors de la culture : l’enrichissement des sols substances organiques, travail du sol, irrigation, paillage, régulation de la densité des cultures, etc.
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Section 5. Objectifs de l'examen d'État unifié. 1. Le taux de photosynthèse dépend de facteurs limitants (limitants), parmi lesquels la lumière est mise en évidence

1. Le taux de photosynthèse dépend de facteurs limitants, notamment la lumière, la concentration de dioxyde de carbone et la température. Pourquoi ces facteurs sont-ils limitants pour les réactions de photosynthèse ?

2. Donnez au moins 3 facteurs qui contribuent à la régulation du nombre de loups dans l'écosystème.

3. Dans un petit réservoir formé après une crue de rivière, les organismes suivants ont été trouvés : ciliés - pantoufles, daphnies, planaires blanches, grand escargot d'étang, cyclopes, hydre. Expliquez si cela est possible

4. L'écosystème aquatique est habité par des hérons, des algues, des perchoirs et des cafards. Décrire le placement de ces organismes dans différents niveaux trophiques selon la règle de la pyramide écologique et expliquer les changements qui se produiront dans l'écosystème si le nombre d'algues augmente et que les hérons diminuent.

5. Dans la biogéocénose forestière, les arbres ont été traités avec des pesticides pour tuer les moustiques et les moucherons. Indiquer au moins trois conséquences de l'impact de cet événement sur la biogéocénose forestière.

6. À quels changements dans l'écosystème du lac une réduction du nombre de poissons prédateurs peut-elle entraîner ? Veuillez indiquer au moins trois changements.

7. Expliquez comment les pluies acides nuisent aux plantes. Donnez au moins trois raisons.

8. Comment la réduction du nombre de décomposeurs affectera-t-elle le cycle du carbone sur Terre ?

9. Trouvez les erreurs dans le texte donné. Indiquez les numéros des phrases dans lesquelles ils sont faits et expliquez-les.

1. La chaîne alimentaire de la biogéocénose comprend des producteurs, des consommateurs et des décomposeurs. 2. Le premier maillon de la chaîne alimentaire, ce sont les consommateurs. 3. Les consommateurs de lumière accumulent l’énergie acquise lors de la photosynthèse. 4. Dans la phase sombre de la photosynthèse, de l'oxygène est libéré. 5. Les décomposeurs contribuent à la libération de l'énergie accumulée par les consommateurs et les producteurs.

10. Trouvez les erreurs dans le texte donné. Indiquez les numéros des phrases dans lesquelles ils sont faits et expliquez-les.

1. D'après V.I. Selon Vernadsky, la matière vivante est un ensemble d'organismes vivants existant à un moment donné, exprimé numériquement en poids et en composition chimique. 2. La matière vivante imprègne toute l'atmosphère, une partie de l'hydrosphère et de la lithosphère. 3. La matière vivante remplit des fonctions de gaz et de concentration dans la biosphère. 4. Au cours de l'évolution de la matière vivante, ses fonctions ont changé et se sont diversifiées.

5. Certaines fonctions de la matière vivante, telles que l'assimilation de l'azote moléculaire, l'oxydation et la réduction d'éléments à valence variable, ne peuvent être assurées que par les plantes. 6. La matière vivante est organisée en biocénoses – composants vivants de l'écosystème.

Réponses aux problèmes

1. Ts G T GATTTT GGT T GTA G C ACTAAAAATSAATSAT

2. TSATSAUUGTSUGGGTSUAAAAATSAU ; 7,14 nm. 3. A = 25 % ; T = 25 % ; G=25% ; C=25%.

4. AAAAAATCCTAGT ; AAAAAAUTZUATZGU. 5. 1120 ; 11 h 20 ; 880 ; 680 nm.

6. TCATGGCTATGAACSTAAATTG ; 7,14 nm.

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

AGTACCGATACCTTGATTTACCG

7. T = 15 % ; G=35% ; C = 35 % ; 340 nm.

9. A = 26 % ; T = 26 % ; G=24% ; C=24%.

10,51 nm. Section 2.

3. Valine, lysine, leucine ; TsAA, TsAG, TsAT, TsAT ; AAA, AAG ; ACC.

6. Gène, 16,4 fois.

7.G=180 ; C=180 ; A=270 ; T = 270 ; 153 milles marins.

8. 120 ; A=90, T=90, C=270, D=270.

10,612 nm ; 400 ; A = 16,7 %, Y = 25 %, D = 50 %, C = 8,3 % ; 400.

1. Liz-gln-val-tre-asp-fen;

2. Gln-asp-fen-pro-gli ; gln-asp-ley-ser-arg;

3. TGA – TsGA – TTT – TsAA (une des options) ;

4. Tre-ile-liz-val ;

5. UUU ; GUU; CAA ; OUI;

6. UAU ; CAC ; GAU ; CCU ;

7. Dans le premier cas, si le nucléotide inactivé se trouve au début du gène ;

8. Le triplet CTT (CTT) dans la chaîne codante du gène se transforme en triplet CAA (CAG, TsAT, TsAT) ;

9. Ile-tir-tre-fen-tir (une des options) ;

10. TsGA-TGA-CAA (une des options) ; TsGA, TsGG, TsGU, TsGTs ; UGA, UGG, UGU, UGC ; TsGA, TsGG, TsGU, TsGTs.

1. a) 28 ; 18 ; b) 142 ; c) 5 680 kJ, dans les connexions à haute énergie ; d) 84 ;

2. a) 7 ; b) 2,5 ; 4,5 ; c) 176 ; 7 040 kJ ; d) 15 ;

4. 8 400 kJ ; trente.

6. Non ; 0,36.

7. 28,4 g ; 0,95.

1. A = 15 % ; G=35% ; C=35%.

2. GGTATCG ; 18. 3. 52,02 NM ; 51.

4. A=400 ; T=400 ; G=350 ; C=350 ; 250.

7. YGGTGGGCTGTCAT ; GGG, UGG, TsGU, TsAU ; pro-tre-ala-val.

8. TSATSAATSUTSGUA ; GUG, UUU, GAG, TsAU ; gis-liz-ley-val.

9. GTCGAAGCATGGGCT ; TsAGTSUUCGUATTSTSGA; gln-lay-arg-tre-arg.

10. TsGGAUUAAUGTSTSGU; lei.

11. AUGAAAATSGGGUU ; TACTTTTGCCCAA ; met-liz-arg-val.

12. Éléments de réponse :

A) une mutation génétique se produira - le codon du troisième acide aminé changera ;

B) dans une protéine, un acide aminé peut être remplacé par un autre, ce qui modifie la structure primaire de la protéine ;

C) toutes les autres structures protéiques peuvent changer, ce qui entraînera l'apparition d'un nouveau trait dans l'organisme.

1. AbDCE, AbDCe, AbDce, AbDce, abDCE, abDCe, abDce, abDce. La formation de chacun d'eux est également probable (12,5%).

2. Deux types de gamètes : AbC et aBc avec probabilité égale

3. Quatre types de gamètes : MnP, Mnp, mnP et mnp avec une probabilité de 25 % chacun.

4. FjH, fJh, Fjh, fJH (15 % chacun) ; FJH, fjh, fjH, FJh (10 chacun

5. a) Gamètes non croisés : A B c d, A B C D, A B c d, A B C D(20 % chaque type ); Gamètes croisés : A B c d, A B c d, A B c d, A B c d(5% chacun). Nombre réel de descendants avec combinaisons recombinantes

il y aura un peu moins de gènes, car Entre gènes d'un même chromosome, des cas de double croisement sont également possibles, renvoyant les gènes analysés aux chromosomes d'origine.

b) Gamètes non croisés : A B C D, a B c d, A B C D, a B c d(total 72%) ; types de croisements de gamètes par les gènes AB : A B c d, a B c d, A B c d, a B c d(seulement 8%) ; types de croisements de gamètes par gènes CD : A B c d, a B c d, A B c d, a B c d(seulement 18%) ; croisement de types de gamètes simultanément pour les gènes CD et AB : A B c d, a B c d, A B c d, a B c d(seulement 2%).

c) Gamètes non croisés : A B c d, A B c d, A B c d, A B c d(80 % au total) ; Gamètes croisés : A B c d, A B c d, A B C D, A B c d(seulement environ 20 %).

2. F1 : tout noir, F2 : 3 parties noires : 1 - rouge ; FA:

Il y a à peu près autant de rouge que de noir.

3. F1 : tout marron, F2 : 3 lobes marron : 1 gris ; Fa : 50% marron : 50% gris.

4. F1 : tous immunisés, F2 : 3 lobes immunitaires : 1- malade ; Fa : 50% immunisé : 50% malade.

5. La coloration est déterminée par le type de dominance incomplète ; les porcs crème sont toujours hétérozygotes, par conséquent, lorsqu'ils sont croisés entre eux, ils donnent une répartition de 1 : 2 : 1.

6. Le trait est hérité selon le type d'exception allélique. La coloration de l'hermine est observée chez les hétérozygotes ; parents de races blanches et noires.

7. Femelle 1 – Aa, femelle 2 – AA, mâle – aa ; F : dans le premier cas - Aa et aa, dans le second cas - Aa.

8. La probabilité d'avoir des enfants en bonne santé est de 50 %,

patients - 50%

9. Gène dominant ; 50 %.

1. L’enfant du premier couple parental a le groupe sanguin – O (I) ; le deuxième – A (II), le troisième – AB (VI), le quatrième – B (III).

2. Un enfant du groupe sanguin O est le fils du premier couple ; un enfant du groupe sanguin A est le fils du deuxième couple.

3. I – 50 %, II – 25 %, III – 25 %, IV – 0 %.

4. Un enfant du premier groupe sanguin est natif, du second

– adopté.

1. F1 - tout noir, sans cornes ; F2 : - 9 lobes de cornes noires, 3 lobes de cornes noires, 3 lobes de cornes rouges, 1 lobe de cornes rouges.

2. Tous les hybrides F1 ont une croissance normale et une maturation précoce ; F2 : 9 lobes – maturation précoce de la croissance normale, 3 – géants à maturation précoce, 3 – maturation tardive de la croissance normale, 1 – géants à maturation tardive.

3. Le génotype de l’homme est aaBb, le génotype de la première épouse est AaBb, le génotype de la seconde épouse est AABB.

4. Garçons : 3 lobes – yeux bruns, sujets à une calvitie précoce, 3 lobes – yeux bleus, sujets à une calvitie précoce ; 1 part - aux yeux bruns, aux cheveux normaux, 1 part - aux yeux bleus avec les cheveux normaux. Filles : 3 lobes - yeux bruns avec cheveux normaux, 3 lobes - yeux bleus avec cheveux normaux, 1 lobe - yeux bruns, sujets à une calvitie précoce, 1 lobe - yeux bleus, sujets à une calvitie précoce.

5. La probabilité d'avoir un enfant présentant le phénotype requis est de 3/16.

6. F1 : frisé, poil court, noir ; F2 : 8 classes phénotypiques doivent être attendues dans le rapport : 27:9:9:9:3:3:3:1 ; Fa : 8 classes phénotypiques en proportions égales.

7. Dihétérozygotes.

8. Types de gamètes mâles (Ab et ab) ; génotypes des enfants. AaBb, aabb, aaBb; avec les deux anomalies – 25% ; avec un – 50%; sans anomalies – 25%.

9. Le trait de l'auvent est déterminé par le type de dominance complète, tandis que la densité de l'épi est déterminée par le type de dominance incomplète. Génotypes des formes parentales : AAbb, aaBB.

10. Pour les deux caractères, l'hérédité monogénique se produit avec une dominance totale entre les allèles.

11. a) 3 % ; b) 0 % ; à 6 %.

1. 1 part jaune : 1 part grise ; 2 lobes jaunes : 1 lobe gris ; au premier passage.

2. 50% - à crête, 50% - normal.

3. La coloration grise domine la coloration noire ; les homozygotes pour le gène de coloration grise sont mortels.

4. Les homozygotes pour chacun des gènes analysés sont mortels, ce qui entraîne une violation correspondante du clivage attendu (9 : 3 : 3 : 1).

1. La probabilité d’avoir des garçons malades est de 20 % ;

les filles ne tombent pas malades.

2. Dans 50 % des cas, les enfants seront porteurs du gène de la schizophrénie, mais seulement 10 % des enfants souffriront de cette maladie.

3. La probabilité qu'une fille soit porteuse du gène du diabète est de 50 % ; la probabilité qu'elle tombe malade avec l'âge est de 10 % ; la probabilité que ses enfants aient le gène diabète sucré(à condition que le mari soit en bonne santé) - 25 %, qu'ils soient malades - 5 %.

4. 55%, 15% et 0% respectivement. Article 7.

1. Le rapport en F2 est de 9:7, ce qui correspond à un croisement dihybride avec interaction de gènes selon le type d'épistasie double récessive.

2. En F2, lors de l'analyse d'un trait, un rapport de 9:3:3:1 est observé, ce qui se produit lorsque les gènes interagissent selon le type de complémentarité ; génotypes : P – AABB et aavv ; F1– 9А_В_, 3А_вв, 3ааВ_, 1аавв. Les mêmes résultats de croisement seront obtenus si vous croisez des perroquets jaunes et bleus homozygotes (peu importe quel sexe aura tel ou tel trait).

3. Visons parentaux : AAbb et aaBB (tous deux platine), de couleur F29 brun à 7 platine.

4. Le rapport dans la progéniture F2 est d'environ 12:3:1 (les écarts sont associés à un petit échantillon), ce qui correspond à l'interaction de gènes non alléliques selon le type d'épistasie dominante, à condition que le dihomozygote récessif ait un phénotype. Génotypes parentaux : aaSS (agouti), AAss (noir) ; S – gène suppresseur.

5. Héritage selon le type d'épistasie dominante

(rapport 13:3), tandis que récessif

un dihomozygote n'a pas de phénotype spécifique. Génotypes P – AABB et aavv, F1 – AaBa, F2 – 9A_B_, 3A_bb, aavv (tout blanc), 3aaB_ (violet).

6. Le rapport des classes phénotypiques 1:4:6:4:1 correspond à l'interaction des gènes selon le type de polymère cumulatif en croisement dihybride. Génotypes P – А1А1А2А2 et а1а1а2а2, F1– А1а1А2а2, F2– 1А1А1А2А2 (noirs), 2А1А1А2а2+ 2 А1а1А2А2 (mulâtres foncés), 4А1а1А2а2+1А1А1а 2а2+ 1а1а1А2А2 (mulâtres), 2А1 a1а2а2+ 2 a1а1А2а2 – (mulâtres clairs), 1а1а1а2а2 (blancs). Parce que une femme blanche transmettra les gènes de la peau blanche à ses enfants ; les noirs ne peuvent pas apparaître dans de tels mariages.

7. Un rapport de 15:1 est observé lorsque deux gènes interagissent selon le type de polymère non cumulatif ; l'apparition de plantules blanches n'est possible qu'avec l'autopollinisation d'une plante dihétérozygote ; génotype A1a1A2a2.

1. La probabilité d’avoir une fille malade est de 0 % ;

fils malade – 50%.

2. Toutes les filles seront en bonne santé (la moitié d'entre elles sont porteuses du gène de l'hémophilie). La moitié des garçons sont en bonne santé, l’autre moitié sont hémophiles.

3. La mère est porteuse hétérozygote (XHXh). Ma fille pourrait avoir des enfants hémophiles

avec une probabilité de 25 % (garçons uniquement), la probabilité pour le fils d’avoir des enfants malades est de 0 (sauf si sa femme est porteuse du gène de l’hémophilie).

4. Dans le premier cas, tous les chats seront écaille de tortue, tous les chats seront jaunes, dans le second cas, l'apparence de

écaille de tortue et chats noirs, chats noirs et jaunes. Dans un cas typique, un chat ne peut pas avoir une coloration écaille (puisqu'il est hémizygote pour le gène analysé). Théoriquement, cela peut apparaître en raison d'une anomalie génomique chez une femelle hétérozygote (non disjonction des chromosomes X lors de la formation de l'œuf), de génotype XAXaY.

5. En F1, tous les mâles seront verts (ZBZb), toutes les femelles seront brunes (ZbW) ; en F2 – la moitié des femelles sont brunes (ZbW), l'autre moitié sont vertes (ZBW) ; la moitié des mâles sont verts (ZBZb), l'autre moitié sont bruns (ZbZb).

6. Un fils ne peut contracter le gène du daltonisme qu’avec X-

chromosome de la mère.

7. a) Tous les enfants et petits-enfants seront en bonne santé ; b) toutes les filles seront malades, tous les garçons seront en bonne santé (mais porteront l'allèle diathèse sur le chromosome X).

8. Tous les garçons seront malades, toutes les filles seront en bonne santé ; héritage hollandais.

9. Le gène de la couleur des yeux est lié au sexe, celui de la longueur des ailes est autosomique. La femelle parent est hétérozygote pour les deux gènes, le mâle est hémizygote dominant pour la couleur des yeux et hétérozygote pour le gène de la longueur des ailes.

10. La probabilité d'avoir un enfant sans anomalie est de 25 % (nécessairement des filles). La fille est en bonne santé, donc la probabilité d’avoir des petits-enfants malades est de 0.

11. Probabilité d'avoir des enfants avec les deux anomalies

1. a) non ; b) oui, mais pour convertir les données sur la proportion de descendants croisés émergents en distance entre les gènes, le pourcentage de croisements

doit être multiplié par 2 (puisque la moitié des individus ayant reçu des gamètes croisés de la femelle porteront simultanément deux allèles dominants du mâle et auront donc un phénotype non croisé).

2. Les signes sont partiellement liés.

3. Usine 1 : UN B; plante 2 : Un B.Fréquence

le croisement entre les gènes est d'environ 10 %.

4. a) femmes : XABXab, XabXab (40 % chacune) ; XAbXab, XaBXab (10 % chacun) ; hommes : XABY, XabY (40 % chacun), XAbY, XaBY (10 % chacun) ;

b) femmes : XAbXAB, XabXAB (50 % chacune) ; hommes : XAbY, XabY (50 % chacun) ;

c) femmes : XAbXAb, XaBXAb (40 % chacune) ; XABXАb, XabXAb (10 % chacun) ; hommes : XAbY, XaBY (40 % chacun) ; XABY, XabY (10 % chacun).

Article 10.

1. a) 2Aa, 2A, AA, a, AAa, 0 ; b) 2Aa, 2a, aa, A, Aaa, 0. Les triploïdes sont des polyploïdes déséquilibrés et ne forment presque toujours que des gamètes aneuploïdes (stériles).

2. 1 part rose foncé, 2 parts rose, 1 part –

rose clair.

3. Génotypes des parents : a) AAAA et aaaa b) AAaa et aaaa.

4. 5 lobes - plantes à fleurs colorées, 1

partager - blanc.

Article 11.

1. F1– 50 %, F2– 33 %, F3– 14 %, F4– 6,6 %.

2. Fréquence de l'allèle A – 68,5 %, fréquence de l'allèle B – 31,5 % ; fréquences des génotypes : AA – 39,5 %, AB – 58 % ; BB – 2,5 %.

3. Fréquences des génotypes : AA – 30,2 %, Aa – 49,5 %, aa – 20,3 %.

4. a) F1 : fréquences alléliques : A – 57,1 %, a – 42,9 % ; fréquences des génotypes AA – 32,6 %, Aa – 49 %, aa – 18,4 % ; F2 : A – 70,7 %, a – 29,3 % ; fréquences des génotypes AA – 49,9 %, Aa

– 41,5%, aa – 8,6%.

b) dans la génération suivante, seuls les individus de génotype aa resteront.

5. À Kazan – 31,4 % ; à Vladivostok – 5,3%.

Article 12.

1. P – aaBB, AAbb; F1 - AaBb – poils courts noirs – 100 % ; F2– 1 AABB, 2 AaBB, 2 AABb, 4 AaBb, 1 aaBB, 2 aaBb, 1AAbb, 2 Aabb, 1 aabb ; 9/16 poil court noir, 3/16 poil long noir, 3/16 poil court brun, 1/16 poil long brun.

2. P – AaBb, Aabb; F1- 1 AABb, 2 AaBb, 1 AAbb, 2 Aabb, 1 aaBb, 1 aabb ; La loi de Mendel III s'applique - combinaison indépendante de gènes (caractères).

3. P – aaBB, Aabb; F1- AaBb, aaBb : F2– 3/8 noir avec écusson, 3/8 rouge avec écusson, 1/8 noir sans écusson, 1/8 rouge sans écusson.

4. P – AaBb, AaBb ; aabb; F1 – enfants : avec un lobe libre et une fosse triangulaire, un lobe libre et un menton lisse, un lobe fusionné et une fosse triangulaire ; AABB, AaBB, AABb, AaBb, AAbb, Aabb, aaBB, aaBb.

5. P – aabb, AaBb; F1- AaBb, Aabb, aaBb, aabb ; 25%.

6. Grands-mères – AAbb, aaBB ; grands-pères – AABB ; P – AABb, AaBB, sain ; 0%.

7. P – aabb, AaBb; AaBb – vision normale, syndrome de Marfan ; aaBb – glaucome, syndrome de Marfan ; aabb – glaucome, normal ; Aabb – en bonne santé ; 25%.

8. P – AABB, aaBb ; F1- AaBB, AaBb ; F2– 3/8 rouge sans cornes, 3/8 rouan sans cornes, 1/8 rouge à cornes, 1/8 rouan à cornes.

9. P – AaBb, aaBB; F1- AaBB, aaBB, AaBb, aaBb ; 1/4 - rose étroit, 1/4 - blanc étroit, 1/4 - rose avec feuilles intermédiaires, 1/4 - blanc avec feuilles intermédiaires.

10. P – AABB, aabb; F1 - AaBb; F2– AABB, 2 AaBb, aabb; 3/4 de hauteur normale, fruits arrondis ; 1/4 nain à fruits ovales.

11. P – AaBb, aabb; F1 - AaBb (corps gris, ailes normales), aabb ( corps noir, ailes raccourcies), Aabb (corps gris, ailes raccourcies), aaBb (corps noir, ailes normales) ; un croisement se produit.

12. P – AaXDXd, aaXDY ; F1– AaXDXD, aaXDXD, AaXDXd, aaXDXd, AaXDY, aaXDY, AaXdY, aaXdY ; 25% (filles).

13. Couleur sombreémaux; P – XaXa, XAY ; F1– XAXa, XaY.

14. P – AAXHXH, aaXHY ; F1 – AaXHXh – fille en bonne santé, AaXHY – garçon en bonne santé.

15. P - IAi0, IBIB ; F1– IAIB (groupe IV), IBi0 (groupe III) ; 0%.

16. Dominant, non lié au genre ; F1-1, 3, 5, 6 – Aa ; - 2, 4 –aa.

17. Récessif, lié au sexe ; P-XAXa, XAY ; F1-XaY.

1. 1. Les espèces 1 et 2 ne peuvent pas vivre ensemble sur le même territoire, puisque leurs exigences écologiques en matière d'habitat sont diamétralement opposées.

2. La répartition de l'espèce 3 est plus limitée par l'humidité.

3. L'espèce 1 est un xérobionte cryophile et l'espèce 2 est

hygrobionte thermophile.

4. La gamme de conditions environnementales indiquées par le carré blanc sera mieux tolérée par l’espèce 1 que par les autres espèces.

5. L'espèce 3 est eurythermique, tandis que les espèces 1 et 2 sont

sténothermique.

Afin de se débarrasser d'une tique sans utiliser de pesticides, il faut créer des conditions qui dépassent sa tolérance (par exemple,

ceux indiqués sur la figure par un cercle noir -

température inférieure à 7°C et humidité de l'air inférieure à 10 %).

3. 1. La charge de poids sur la surface d'appui détermine les possibilités d'un meilleur mouvement des animaux dans des conditions de substrat meuble (sable, neige). En prenant l'exemple des perdrix et des ongulés, on constate que chez les animaux nordiques, qui passent une partie importante de leur vie dans des conditions d'enneigement, cet indicateur est plus faible que chez les animaux moins adaptés à ce facteur environnemental.

2. Le lièvre blanc vivant dans des conditions de neige forestière à faible cohésion a une charge de poids inférieure à celle du lièvre brun vivant dans des habitats ouverts où la neige est compactée par l'action du vent.

3. Bien que le lynx et l'orignal aient des charges de poids similaires sur la surface d'appui, grande valeur a également la longueur des membres et la mobilité des articulations

– un wapiti se déplace mieux dans la neige profonde et meuble qu'un lynx.

4. 1. Animal homéotherme (« à sang chaud »).

2. Les oiseaux et la plupart des mammifères (sauf ceux qui tombent en état d'inactivité saisonnière

hibernation).

3. Températures seuils (points cardinaux) ; zone normale (valeurs de température habituelles); zone températures optimales(la production de chaleur est minime).

4. Morphologique : plumes et poils, tissu adipeux sous-cutané ; physiologique : activité des glandes sudoripares, modifications de la lumière des capillaires cutanés, métabolisme intense,

assurée par la structure progressive des systèmes circulatoire et respiratoire.

5. Une production de chaleur élevée dans la zone de t1 à t2 devrait assurer un réchauffement du corps grâce à la production intensive de chaleur endogène. Augmentation de la production de chaleur dans la zone de t5 à t6 - dans des conditions de surchauffe du corps, les protéines régulatrices cessent d'assurer une thermorégulation coordonnée, ce qui entraîne une forte augmentation de la température corporelle, ce qui peut entraîner une dénaturation des protéines thermiquement instables et la mort de le corps.

5.1. Au point 1 - haute température; au point 2 – humidité extrêmement faible ; au point 3 – température extrêmement basse.

2. Valeurs de température comprises entre 12 et 22°C avec une humidité de 65 à 85 %.

3. Les limites d'endurance de l'espèce par rapport aux températures vont de 2 à 40°C. L'humidité minimale autorisée est de 20 %, mais elle dépend fortement de la température de l'air.

6.1. La vitesse de développement des insectes dépend de la température de l'habitat, obéissant à la règle de Van't Hoff dans une certaine plage : « La vitesse des réactions chimiques endothermiques augmente de 2 à 3 fois avec une augmentation de la température de 10° ».

2. La même dépendance du taux de développement à la température a été constatée chez d'autres animaux poïkilothermes - crustacés, arachnides, poissons et amphibiens.

3. A des températures proches du seuil minimum, la vitesse de réaction est faible et il y a une légère augmentation

cela ne provoque pas une augmentation de vitesse aussi significative qu'à des températures situées dans la plage physiologiquement normale.

4. Puisque les protéines sont des catalyseurs de réactions biochimiques dans le corps, lorsque des températures extrêmes sont atteintes (au-dessus de 33°), la vitesse de ces réactions commence à diminuer de façon exponentielle en raison de la dénaturation des protéines.

7.1. Les fourmis comme nourriture ne sont disponibles pour le pic épeiche qu'au printemps et en été, et à cette époque, elles constituent une source massive de nourriture. Au plus fort de l'été et de l'automne, les pics dépendent de la multiplication des insectes xylophages, dont les larves proviennent de l'écorce des arbres. Cependant, leur extraction implique une perte de temps et d’énergie importante, peu rentable en conditions hivernales. Ainsi, à l'automne période hivernale La nourriture préférée des pics sont les graines de conifères qui mûrissent en cônes, dont l'extraction nécessite moins de temps et d'efforts.

2. Dans la seconde moitié de l'été (juillet-août).

3. Nécessaire pour fournir une nourriture complète aux poussins en croissance.

8.1. La nature de l'activité des gerbilles est déterminée par l'évolution des températures.

2. En mars, ils ne sont actifs qu'en jour jours où l'air et le substrat sont suffisamment réchauffés (l'activité maximale est observée à midi, quand il fait le plus chaud). En juillet, lorsque le désert est trop chaud, les gerbilles connaissent deux pics d'activité : l'un tôt le matin, l'autre le soir. Inactif

la condition au plus fort de la journée (de 10h à 15h) est associée à des températures diurnes très élevées.

3. En septembre, une activité assez élevée des gerbilles persiste pendant la majeure partie de la journée (de 8 à 17 heures), associée à la fois à des conditions de température plus confortables et à une grande quantité de nourriture (graines mûres), nécessaire afin qu'il soit possible de le stocker pour survivre pendant l'hiver prochain.

9. En moins de 4,5 heures.

1. Augmenté de 1,5 fois ; Des permis de tir 2025 peuvent être délivrés.

2. La population sera composée de 480 femelles, 720 mâles et 1 440 jeunes.

3. 10 brèmes adultes ; 99,98%.

4. Au stade des œufs aux alevins - 80 %, des alevins aux lépismes d'argent - 90 %, du stade des lépismes à l'adulte - 97 % ; le taux de mortalité global est de 99,94 %.

5. L’autoéclaircie la plus intensive des épicéas se produit entre 20 et 40 ans.

Dans les plantations de 20 ans, il y a 1,5 m2 de superficie par arbre, dans les plantations de 40 ans - 4,2 m2, dans les plantations de 60 ans - 8,6 m2, dans les plantations de 80 ans - 13,2 m2, dans 120 -ans - 21,5 m2. Il n'est pas utile de réduire à l'avance la densité de plantation d'arbres à un niveau correspondant à une forêt mature, car la survie conjointe de jeunes plantations denses est plus probable que celle des arbres individuels. De plus, cela fournira davantage

survie préférentielle des individus les plus aptes.

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