Подскажи мистеру фоксу у кого способность к фотосинтезу врожденная: Новое соединение будет бороться с сорняками через подавление фотосинтеза |

Содержание

Новое соединение будет бороться с сорняками через подавление фотосинтеза

29 сентября, 2022 12:11

Источник:

пресс-служба РНФ

Ученые разработали новое химическое соединение, ингибирующее фотосинтез в листьях растений: оно подавляет активность белкового комплекса, который осуществляет одну из ключевых реакций процесса — разложение воды до кислорода. Новое вещество может стать прототипом гербицидов, борющихся с сорными растениями, при этом оно безвредно для человека и животных. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Cells.

Фотосинтез — процесс, благодаря которому растения на свету синтезируют органические соединения из углекислого газа и воды. Он осуществляется с помощью двух крупных белковых комплексов — фотосистем 1 и 2 (ФС1 и ФС2), каждая из которых состоит из реакционного центра, окружающих его белков и пигментов. Под действием солнечного света хлорофилл в реакционном центре переходит в возбужденное состояние и передает свои электроны другим молекулам в составе фотосистемы. Последующие переходы электронов сопровождаются накоплением высокоэнергетических молекул, например АТФ, участвующих в синтезе органических соединений. Нехватка электронов, ушедших с хлорофилла, компенсируется за счет разложения молекул воды — именно в ходе этого процесса выделяется кислород как побочный продукт.

Ученые из Института фундаментальных биологических проблем Российской академии наук (Пущино) с коллегами из Университета Гази (Турция) синтезировали новое соединение на основе меди и органического фрагмента, подавляющее фотосинтез в листьях. Чтобы определить действие вещества, авторы выделяли из листьев обогащенные ФС2 тилакоидные мембраны — структуры внутри хлоропластов — и к полученной суспензии добавляли раствор нового соединения. Ингибирующее действие оценивали по тому, насколько уменьшалось вызванное освещением выделение кислорода — так, его скорость удалось снизить на 69%. Кроме того, влияние вещества смотрели по ряду других реакций, характеризующих активность ФС2: например, добавление ингибитора уменьшало свечение хлорофилла при фотосинтезе. При этом эффективность работы препарата не менялась со временем, а зависела только от его концентрации.

Снижение выделения кислорода свидетельствовало о том, что фотосистема работала менее эффективно. Предполагается, что основная мишень нового гербицида — реакционный центр белкового комплекса: вещество связывалось с ядром ФС2 и изменяло его структуру. В результате, как считают ученые, нарушался процесс передачи заряда между компонентами цепи переноса электронов.

Разработанный ингибитор может быть использован в создании нового гербицида, который будет применяться, например, при борьбе с быстрорастущим сорными растениями, появляющимися до прорастания сельскохозяйственных культур. При этом подавление именно реакции разложения воды, осуществляющейся только в растительной клетке, позволяет предполагать, что гербицид окажется безопасным для человека и животных.

«Мы разработали соединение, которое позволит эффективно избавляться от нежелательных видов растений, существенно повышая, таким образом, урожайность сельскохозяйственных культур. Эти данные могут стать фундаментальной основой для разработки веществ, эффективно действующих при максимально низких концентрациях», — рассказывает первый автор работы Сергей Жармухамедов, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Института фундаментальных биологических проблем РАН.

Также в исследовании приняли участие ученые из Института молекулярной биологии и биотехнологии Национальной академии наук Азербайджана (Баку), Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева (Москва), Университета короля Сауда (Саудовская Аравия) и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва).

Теги

Пресс-релизы

Фантастический г-н Фокс-Учебная философия детей

от Роальда Даля

Фильтры: этика, класс-3-5

Книга Модуль Навигация

РЕЗЮМЕ »

Руководство для философского обсуждения»

Вопросы для философской дискуссии »

Резюме

Фантастический мистер Фокс ставит под сомнение нашу моральную интуицию, поскольку мистер Фокс должен воровать, чтобы прокормить свою семью.

Когда мистеру Фоксу нужно прокормить семью, он обычно просто совершает набеги на склады одного из своих ужасно подлых соседей. Когда его соседям наконец надоело, что мистер Фокс ворует их кур, уток, гусей и индеек, они решают, что мистер Фокс и все, кто окажется на пути, должны быть уничтожены. Но независимо от того, что они делают, насколько они одержимы или сколько вреда они причиняют, умный мистер Фокс, кажется, может оставаться на шаг впереди.

Прочитайте вслух плейлист видео от Storytime с мисс Джини

Руководство по философской дискуссии

Фантастический мистер Фокс — это захватывающая история о том, как один храбрый отец-лис пытается сохранить свою семью в безопасности и накормить. К несчастью для мистера Фокса, обеспечение как еды, так и безопасности, кажется, идет вразрез друг с другом, когда источники пищи мистера Фокса — три самых подлых, самых противных фермера — решают, что они буквально свернут горы, чтобы увидеть, как мистер Фокс и его семья убиты. Что делает эту историю такой хорошей для философских дискуссий, так это то, что она создает прекрасный сценарий для мысленного эксперимента. Суть мысленного эксперимента состоит в том, чтобы проверить нашу этическую интуицию, чтобы увидеть, что побуждает нас выносить моральные суждения.

Чтобы изложить этот мысленный эксперимент, мы начнем с фактов, представленных в рассказе. Основные факты таковы: Боггис, Банс и Бин зарабатывают себе на жизнь сельским хозяйством. Будь то домашняя птица или сидр, выращивание и производство товаров — это их средства к существованию. Еще один факт о них заключается в том, что все они трое мерзких и неприятных людей. Дело в том, что мистер Фокс должен есть и кормить свою семью. Другой факт заключается в том, что его источником еды является то, что он крадет у Боггиса, Банса и Бина. Трое фермеров, разгневанных кражей мистера Фокса, решают убить его любой ценой. Мистеру Фоксу удается продолжать воровать у них и даже придумывать новые и лучшие способы ограбить их, пока они отвлекаются на одержимость его уничтожением.

При таком объяснении история выглядит так, как будто мистер Фокс является профессиональным вором, и хотя Боггис, Банс и Бин подлые люди, тем не менее они становятся жертвами. Возможно, постоянное воровство делает их злыми! Но это совсем не то чувство, с которым читатель уходит от рассказа. На самом деле, как рассказывается в истории, мистер Фокс — смелый и умный герой, который каким-то образом прав и хорош в краже у трех фермеров. Как это может быть? Ответ, кажется, имеет какое-то отношение к нашей моральной интуиции. Наша интуиция подсказывает нам, что мистер Фокс должен воровать, чтобы прокормить свою семью. И когда трое фермеров намереваются убить мистера Фокса и его семью, мы, как читатели, хотим, чтобы они сбежали и чтобы они были здоровы. Но наша интуиция, кажется, предает нас. Они также говорят нам, что нельзя воровать вещи у других. Так как же мистер Фокс может быть одновременно морально правильным и морально неправым каждый раз, когда он ворует у фермеров? Это кажется практическим, если не логическим противоречием. Итак, как нам решить эту проблему? Мы должны задать себе два вопроса: почему вообще мы думаем, что воровать нехорошо? А то, что делает мистер Фокс, заставляет нас думать, что он что-то делает прямо здесь?

Эта проблема упоминается в книге, в главе «Барсук сомневается». Когда Барсук спрашивает мистера Фокса, почему его не беспокоит все это воровство, он выражает обеспокоенность тем, что они делают что-то неправильное. Мистер Фокс отмечает, что любой украл бы еду, если бы их дети умерли от голода, и что в настоящее время три фермера разрушат дома Фокса и Барсука и будут угрожать жизни их детей, а также жизни многих других семей. Так что если они и воровали, то у кровожадных подонков и по уважительной причине. Кто бы не поступил так же? Следовательно, отправной точкой для обсуждения наших моральных интуиций может стать заявленная мистером Фоксом собственная попытка оправдать свое поведение.

вопросов для философской дискуссии

Мистер Фокс крадет еду у Боггиса, Банса и Бина, чтобы прокормить себя и свою семью.

Вас учили, что воровать всегда плохо? Каковы причины думать, что воровать всегда плохо?
Мистер Фокс может воровать? Почему или почему нет?
Тот факт, что он ворует еду, чтобы его дети не голодали, делает его как-то лучше или «менее неправильным»? Почему или почему нет?
Как вы думаете, был ли у мистера Фокса лучший способ прокормить свою семью, не связанный с воровством? Если да, то должен ли мистер Фокс сделать это вместо этого?

Боггис, Банс и Бин клянутся уничтожить мистера Фокса любой ценой.

Пытаясь убить мистера Фокса, фермеры уничтожают весь холм, на котором он живет. Как это вредит другим? Хотели ли фермеры причинить вред другим?
Правомерно ли желание фермеров убить мистера Фокса? Как насчет его семьи? Как насчет всех остальных пострадавших? Было ли неправильно причинять им вред? Почему или почему нет?
Думали ли трое фермеров о последствиях своих действий? Каковы были последствия? Составить список.
Как вы думаете, фермеры когда-нибудь поймают мистера Фокса? Почему или почему нет? Как вы думаете, было бы хорошо, если бы мистера Фокса никогда не поймали? Почему?

В результате того, что мистер Фокс и его друзья вынуждены копать глубже в землю, они роют туннели к продуктовым погребам каждого из фермеров и крадут много-много вещей. Барсук начинает сомневаться в ограблении.

Почему Барсук волнуется? Почему он думает, что они могут сделать что-то не так, украв всю эту еду?
Что мистер Фокс ответил Барсуку? Согласны ли вы с ответом мистера Фокса? Почему или почему нет?
Есть ли другие причины считать ограбление морально оправданным?
Что делают фермеры, пока животные воруют у них всю еду?

У животных праздник.

Правильно ли, чтобы все животные ели пищу, украденную у трех фермеров?
Праздник прошел хорошо? Почему ты так думаешь? Почему это может быть не хорошо?
Должны ли фермеры корм животным за то, что они разрушили их жилища? Почему или почему нет?

Оригинальные вопросы и рекомендации для философских дискуссий Джейми Джонсон. Отредактировано Институтом этики Джанет Приндл в июне 2020 г.

Найдите советы по ведению философской дискуссии на нашей странице ресурсов.

Скачать и распечататьЭлектронный книжный модуль Назад ко всем книгам

Обзор фотосинтеза – концепции биологии – 1-е канадское издание

Перейти к содержанию

Глава 5: Введение в фотосинтез

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Обобщать процесс фотосинтеза
Объясните значение фотосинтеза для других живых существ
Определите реагенты и продукты фотосинтеза
Опишите основные структуры, участвующие в фотосинтезе

Все живые организмы на Земле состоят из одной или нескольких клеток. Каждая клетка работает за счет химической энергии, содержащейся в основном в молекулах углеводов (пища), и большинство этих молекул производится одним процессом: фотосинтезом. В процессе фотосинтеза некоторые организмы преобразуют солнечную энергию (солнечный свет) в химическую энергию, которая затем используется для построения молекул углеводов. Энергия, используемая для удержания этих молекул вместе, высвобождается, когда организм расщепляет пищу. Затем клетки используют эту энергию для выполнения работы, такой как клеточное дыхание.

Энергия, полученная в результате фотосинтеза, непрерывно поступает в экосистемы нашей планеты и передается от одного организма к другому. Поэтому прямо или косвенно процесс фотосинтеза обеспечивает большую часть энергии, необходимой для живых существ на Земле.

Фотосинтез также приводит к выделению кислорода в атмосферу. Короче говоря, чтобы есть и дышать, люди почти полностью зависят от организмов, осуществляющих фотосинтез.

Концепция в действии

Щелкните следующую ссылку, чтобы узнать больше о фотосинтезе.

Некоторые организмы могут осуществлять фотосинтез, а другие нет. Автотроф – это организм, способный производить себе пищу. Греческие корни слова autotroph означают «самостоятельный» ( auto ) «кормящий» ( troph ). Наиболее известными автотрофами являются растения, но существуют и другие, в том числе некоторые виды бактерий и водорослей (рис. 5.2). Океанические водоросли вносят огромное количество пищи и кислорода в глобальные пищевые цепи. Растения также являются фотоавтотрофами, типом автотрофов, которые используют солнечный свет и углерод из углекислого газа для синтеза химической энергии в виде углеводов. Все организмы, осуществляющие фотосинтез, нуждаются в солнечном свете.

Рисунок 5.2 (а) Растения, (б) водоросли и (в) некоторые бактерии, называемые цианобактериями, являются фотоавтотрофами, способными осуществлять фотосинтез. Водоросли могут разрастаться в воде на огромных площадях, иногда полностью покрывая поверхность. (кредит a: Стив Хиллебранд, Служба охраны рыбных ресурсов и дикой природы США; кредит b: «эвтрофикация и гипоксия»/Flickr; кредит c: НАСА; данные шкалы от Мэтта Рассела)

Гетеротрофы — это организмы, неспособные к фотосинтезу, поэтому они должны получать энергию и углерод пищу, поедая другие организмы. Греческие корни слова гетеротроф означает «другой» ( гетеро ) «кормящий» ( троф ), что означает, что их пища поступает от других организмов. Даже если пищевым организмом является другое животное, эта пища ведет свое происхождение от автотрофов и процесса фотосинтеза. Люди гетеротрофы, как и все животные. Гетеротрофы зависят от автотрофов прямо или косвенно. Олени и волки — гетеротрофы. Олень получает энергию, поедая растения. Волк, поедающий оленя, получает энергию, которая исходила от растений, съеденных этим оленем. Энергия в растении исходила от фотосинтеза, поэтому в данном примере это единственный автотроф (рис. 5.3). Используя это рассуждение, вся пища, которую едят люди, также связана с автотрофами, осуществляющими фотосинтез.

Рисунок 5.3. Энергия, накопленная в молекулах углеводов в результате фотосинтеза, проходит через пищевую цепь. Хищник, который ест этих оленей, получает энергию, полученную из фотосинтетической растительности, которую потребляли олени. (Фото: Стив ВанРипер, Служба охраны рыбных ресурсов и дикой природы США)

Фотосинтез в продуктовом магазине

Рис. 5.4 Фотосинтез — это источник продуктов, составляющих основные элементы рациона человека. (кредит: Associação Brasileira de Supermercados)

Основные продуктовые магазины в Соединенных Штатах организованы в отделы, такие как молочные продукты, мясо, продукты, хлеб, крупы и так далее. Каждый отдел содержит сотни, если не тысячи различных продуктов, которые покупатели могут покупать и потреблять (рис. 5.4).

Несмотря на большое разнообразие, каждый предмет связан с фотосинтезом. Мясо и молочные продукты связаны с фотосинтезом, потому что животных кормили растительной пищей. Хлеб, крупы и макаронные изделия производятся в основном из зерен, которые являются семенами фотосинтезирующих растений. А десерты и напитки? Все эти продукты содержат сахар — молекулу основного углевода, полученную непосредственно в результате фотосинтеза. Связь фотосинтеза применима к каждому приему пищи и каждой пище, которую человек потребляет.

Для фотосинтеза в качестве исходных реагентов требуется солнечный свет, углекислый газ и вода (рис. 5.5). После завершения процесса фотосинтез высвобождает кислород и производит молекулы углеводов, чаще всего глюкозы. Эти молекулы сахара содержат энергию, необходимую живым существам для выживания.

Рисунок 5.5 Фотосинтез использует солнечную энергию, углекислый газ и воду для высвобождения кислорода для производства молекул сахара, запасающих энергию. Фотосинтез является источником продуктов, составляющих основные элементы рациона человека. (кредит: Associação Brasileira de Supermercados)

Сложные реакции фотосинтеза можно обобщить химическим уравнением, показанным на рис. 5.6.

Рисунок 5.6. Процесс фотосинтеза можно представить уравнением, в котором углекислый газ и вода производят сахар и кислород, используя энергию солнечного света.

Хотя уравнение выглядит простым, многие этапы, происходящие во время фотосинтеза, на самом деле довольно сложны, например, реакция, суммирующая клеточное дыхание, представляет собой множество отдельных реакций. Прежде чем изучать подробности того, как фотоавтотрофы превращают солнечный свет в пищу, важно ознакомиться с задействованными физическими структурами.

У растений фотосинтез происходит в основном в листьях, которые состоят из многих слоев клеток и имеют дифференцированные верхнюю и нижнюю стороны. Процесс фотосинтеза происходит не в поверхностных слоях листа, а в среднем слое, называемом мезофиллом (рис. 5.7). Газообмен углекислого газа и кислорода происходит через небольшие регулируемые отверстия, называемые устьицами.

У всех автотрофных эукариот фотосинтез происходит внутри органеллы, называемой хлоропластом. У растений в мезофилле существуют клетки, содержащие хлоропласты. Хлоропласты имеют двойную (внутреннюю и внешнюю) мембрану. Внутри хлоропласта находится третья мембрана, которая образует стопку дисковидных структур, называемых тилакоидами. В мембрану тилакоидов встроены молекулы хлорофилла, пигмента (молекулы, поглощающей свет), через который начинается весь процесс фотосинтеза. Хлорофилл отвечает за зеленый цвет растений. Мембрана тилакоидов окружает внутреннее пространство, называемое тилакоидным пространством. Другие типы пигментов также участвуют в фотосинтезе, но хлорофилл, безусловно, является наиболее важным. Как показано на рис. 5.7, стопка тилакоидов называется граной, а пространство, окружающее грану, называется стромой (не путать с устьицами, отверстиями на листьях).

Рисунок 5.7. Не все клетки листа осуществляют фотосинтез. Клетки среднего слоя листа имеют хлоропласты, содержащие фотосинтетический аппарат. (кредит «лист»: модификация работы Кори Занкера)

В жаркий сухой день растения закрывают устьица, чтобы сохранить воду. Какое влияние это окажет на фотосинтез?

Фотосинтез протекает в две стадии: светозависимые реакции и цикл Кальвина. В светозависимых реакциях, протекающих на тилакоидной мембране, хлорофилл поглощает энергию солнечного света, а затем преобразует ее в химическую энергию с использованием воды. Светозависимые реакции выделяют кислород в результате гидролиза воды в качестве побочного продукта. В цикле Кальвина, происходящем в строме, химическая энергия, полученная в результате светозависимых реакций, приводит как к захвату углерода в молекулы углекислого газа, так и к последующей сборке молекул сахара. Две реакции используют молекулы-носители для переноса энергии от одной к другой. Переносчики, которые перемещают энергию от светозависимых реакций к реакциям цикла Кальвина, можно считать «полными», поскольку они приносят энергию. После высвобождения энергии «пустые» энергоносители возвращаются к светозависимым реакциям для получения дополнительной энергии.

Процесс фотосинтеза изменил жизнь на Земле. Используя энергию солнца, фотосинтез позволил живым существам получить доступ к огромному количеству энергии. Благодаря фотосинтезу живые существа получили доступ к достаточному количеству энергии, что позволило им развить новые структуры и достичь биоразнообразия, которое очевидно сегодня.

Только некоторые организмы, называемые автотрофами, могут осуществлять фотосинтез; они требуют присутствия хлорофилла, специального пигмента, который может поглощать свет и преобразовывать энергию света в химическую энергию.