Глава 21

21.1. На основании этих кривых можно сделать три заключения:

а) относительный рост достигает максимума во время эмбрионального развития;

б) скорость роста максимальна в младенческом и подростковом возрасте;

в) максимальный результат роста, если оценивать его по одному параметру, например по длине тела, достигается у взрослого человека.

21.2. а) Происходит потеря массы, обусловленная расходованием запасенных питательных веществ в процессе дыхания.

б) Появились и распустились зеленые листья.

в) Процессы фотосинтеза; их скорость должна быть выше скорости дыхания.

г) Оно объясняется сбрасыванием семян и плодов.

21.3. С ноября по март масса тела составляет в среднем 33,5 кг; в это время потребление пищи соответствует 320 кДж в сутки. На протяжении всего этого периода среднемесячная температура не бывает выше - 10°С. Для того чтобы поддерживать постоянную температуру крови на уровне около 35°С, несмотря на разность температур в 45°С, лайке (гомойотермное животное) необходима очень высокая интенсивность метаболизма; а это в свою очередь требует соответствующего снабжения пищей, чтобы обеспечить источники энергии для дыхания. Поскольку приведенные на рис. 21.13 данные показывают, что масса тела в зимний период меньше, чем летом, это дополнительно свидетельствует о том, что для поддержания постоянной температуры тела нужны большие затраты энергии.

21.4. В мелких семенах запасы питательных веществ невелики; поэтому растущий побег должен как можно быстрее оказаться на свету, чтобы фотосинтез начался раньше, чем эти запасы будут исчерпаны.

21.5. а) Хлорофилл интенсивно поглощает свет в красной и синей, но не в зеленой и дальней красной областях (см. спектр поглощения хлорофилла на рис. 9.9). б) Красный компонент света стимулирует прорастание семян латука, а дальний красный подавляет (см. разд. 15.4.2). Поэтому прорастание семян, находящихся под пологом листьев, где свет обогащен дальним красным компонентом, может быть подавлено до тех пор, пока между листьями не появится просвет, так что семена получат достаточно света для фотосинтеза и роста.

21.6. При прорастании ячменного зерна мобилизуются содержащиеся в нем питательные вещества (главным образом крахмал и некоторое количество белка). Крахмал превращается в сахара, а белки-в аминокислоты; продукты переходят в зародыш, где используются в процессах роста. Поэтому с увеличением сухой массы зародыша сухая масса эндосперма уменьшается.

В то же самое время сухая масса в целом в течение первой недели уменьшается. Это обусловлено аэробным дыханием как эндосперма, так и зародыша (хотя в большей степени зародыша), при котором расходуется сахар. Примерно на 7-й день появляется первый лист и начинается фотосинтез. Это приводит к увеличению сухой массы, которое более чем компенсирует ее потери за счет дыхания, так что в итоге общая сухая масса возрастает. Одновременно ускоряется рост зародыша, который теперь превратился в проросток.

21.7. а) При этом сухая масса увеличивается на 8,6 г. Вычисление проводится следующим образом:

Масса семян = 51,2 г

Масса жирных кислот = 51,2/2 = 25,6 г

Мол. масса жирных кислот = 256

Отсюда 1 моль = 256 г, а 25,6 = 0,1 моль

Из уравнения реакции следует:

0,1 моль жирных кислот → 0,1 моль сахара + 0,5 моль воды + 0,4 моль СO₂

Мол. масса сахара = 342

Поэтому: 25,6 г жирных кислот → 34,2 г сахара + вода + СO2. Вода не входит в сухую массу, а СO₂ улетучивается, поэтому прирост сухой массы = (34,2 - 25,6) г = 8,6 г.

б) Дыхание должно приводить к уменьшению сухой массы. На самом деле сухая масса все же возрастает.

в) Объем СО₂, выделившейся из семян, = 8,96 л при нормальных температуре и давлении; это вычисляется следующим образом: согласно уравнению, 0,1 моль жирных кислот 0,4 моль СO₂. 0,4 моль СO₂ при нормальных температуре и давлении занимает 0,4⋅22,4 л = 8,96 л.

г) Жирные кислоты можно получить из жира путем гидролиза, катализируемого липазой. Другим компонентом липида является глицерол.

д) 51 атом углерода (липидом был трипаль- митин; жирная кислота - это пальмитиновая кислота). Каждая молекула липида содержит три молекулы жирной кислота, по 16 атомов С в каждой, плюс одну молекулу глицерола с тремя атомами С.

е) Сахароза или мальтоза.

ж) Кислород диффундирует в запасающую ткань через семенную кожуру и микропиле.

21.8. а) Среди запасных веществ преобладают липиды, составляющие около 70% сухой массы семян до начала прорастания. К 4-му дню масса липидов начинает уменьшаться, а масса Сахаров - увеличиваться: липиды превращаются в сахара и переносятся в зародыш. Образования Сахаров путем фотосинтеза происходить не может, так как семена прорастают в темноте. На 5-й день дыхательный коэффициент (ДК) зародыша равен 1; это указывает на то, что зародыш дышит за счет сахара, образующегося из липидов. Между тем семядоли (ДК от 0,4 до 0,5) получают энергию за счет превращения липидов в сахар и, возможно, за счет окисления сахара и жирных кислот.

Превращение липида в сахар сопровождается увеличением сухой массы, так что суммарная сухая масса проростков возрастает вплоть до 6-го или 7-го дня. Затем запасы липидов истощаются, так что скорость использования сахара начинает превышать скорость его образования. После этого масса сахара и общая масса проростков начинают уменьшаться. Сахар расходуется в процессе дыхания и в анаэробных реакциях. б) На 11-й день ДК целых зародышей должен быть, вероятно, чуть меньше 1,0. Эта величина складывается из результатов двух процес-сов; главный из них - окисление сахара при дыхании (ДК =1), но возможен также небольшой вклад превращения липида в сахар (ДК от 0,4 до 0,5).

21.9. Обычно количества кислорода, проникающего сквозь семенную кожуру, недостаточно для обеспечения полностью аэробного дыхания; ДК складывается из ДК для аэробного дыхания (вероятно, около 1,0) и ДК для анаэробного дыхания, который равен бесконечности. Удаление семенной кожуры создает возможность для более быстрого проникновения кислорода путем диффузии, что ведет к усилению аэробного дыхания и снижению ДК. Этиловый спирт представляет собой продукт анаэробного дыхания, поэтому при удалении семенной кожуры он накапливается в меньших количествах.

21.10. Во время 6-недельного воздействия на куколку постоянной низкой температуры 3°С нейросекреторные клетки мозга вырабатывают и запасают торакотропин. Последующее содержание куколки при постоянной температуре 25°С приводит к выведению торакотропина в кровь; этот гормон побуждает торакальные железы к секреции гормона линьки, диапауза прерывается и из куколки выходит имаго.