ВКР: Спектры флуоресценции листьев растений, обработанных физиологически активными веществами

1. Введение
Развитие жизни на Земле во многом определяется присутствием на нашей планете растений. Они поддерживают уровень кислорода в атмосфере и превращают неорганические вещества в органические, способствуя тем самым эволюции. Человечеству растения служат продуктами питания, сырьем для строительства и промышленности, основой многих лекарственных препаратов. Однако развитие цивилизации сопровождается увеличением влияния антропогенного фактора на окружающую нас природную среду и экологическую обстановку. В этих условиях важными задачами являются более детальное изучение структурно-функциональной организации фотосинтетического аппарата растений, а также усовершенствование техники биомониторинга. Один из методов определения физиологического состояния растений связан с регистрацией спектров флуоресценции зеленого листа. В данной работе приведены результаты исследований спектров флуоресценции листьев растений в зависимости от условий, в которых было выращено растение, а также способов и доз обработки растений физиологически активными веществами. При постановке и решении этих задач были учтены следующие обстоятельства. 1. На сегодняшний день механизмы возникновения пиков в спектрах флуоресценции фотосинтезирующих объектов остаются до конца не выясненными. Поэтому представляется важным исследовать эти спектры в условиях обработки растений физиологически активными веществами с известным избирательным действием на фотосинтетический аппарат. 2. Из литературы известно, что форма спектров флуоресценции существенно зависит от условий выращивания растений и, в частности, от содержания в листьях хлорофилла. В этой связи представляет интерес изучение спектров флуоресценции растений, выращенных при разной освещенности. 3. Современная агропромышленная индустрия предлагает множество различных подкормок, удобрений, фунгицидов, гербицидов и проч. При этом во многих случаях остается невыясненным влияние используемых физиологически активных веществ на первичные процессы фотосинтеза. С помощью спектров флуоресценции предполагалось изучить изменения в фотосинтетическом аппарате растений при их обработке гербицидами (препарат чистолан) и стимуляторами роста (препараты эпинэкстра, феровит, силиплант). Результаты работы частично изложены в материалах международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2011».

2. Обзор литературы
Фотосинтез представляет собой многоступенчатую реакцию преобразования солнечной энергии в химическую энергию органических соединений [1]. Основными частями этого процесса являются световая и темновая стадии [2]. Световой стадией фотосинтеза называют совокупность процессов, в результате которых за счет энергии света синтезируются молекулы аденазинтрифосфорной кислоты (ATФ) и восстановленный никотинамидадениндинуклиотидфосфат (НAДФH). Темновая стадия – это совокупность биохимических реакций, в результате которых происходит усвоение растением атмосферной углекислоты (CO2) и образование углеводов [3].
2.1. Структурно-функциональная организация фотосинтетического аппарата высших растений
У высших растений процессы фотосинтеза протекают в хлоропластах – специализированных энергопреобразующих органеллах растительной клетки (рис. 1). Под двойной оболочкой хлоропласта, состоящей из наружной и внутренней мембран, находятся протяженные мембранные структуры, которые образуют замкнутые пузырьки, называемые тилакоидами [2]. Внутри одного хлоропласта содержится обычно около 1000 тилакоидов [4]. Различают тилакоиды гран (граны − стопки тилакоидов) и тилакоиды стромы, выходящие за пределы гран и являющиеся продолжением тилакоидов гран. На один тилакоидный диск приходится в среднем 200 цепей электронного транспорта (ЦЭТ) и порядка 105 молекул пигментов. К пигментам, содержащимся в хлоропластах, относятся хлорофилл a (Хл a), хлорофилл b (Хл b), а также каротиноиды