Стійкість до важких металів - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Стійкість до важких металів. Доклад-сообщение содержит 34 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Стiйкiсть до важких металів

Слайд 2

Описание слайда:

Cтійкість до важких металів До важких металів відносять групу елементів з щільністю вище 5 г/см3 і відносною атомною масою більше 40 – це свинець, кадмій, мідь, цинк, марганець, залізо Забруднення середовища ними обумовлено cпалюванням різних видів палива Викидами металовиробної та інших видів промисловості Скидом стічних вод Внесенням в грунт добрив

Слайд 3

Описание слайда:

За антропогенної дії важкі метали акумулюються на поверхні та в об*ємі ґрунту, а потім надходять у рослини. Важкі метали надходять в рослину переважно через кореневу систему з ґрунту , в меншій мірі - через листя Ґрунтовий покрив не лише акумулює компоненти забруднень, але і виступає природним буфером, що істотно знижує токсичну дію важких металів і регулює надходження хімічних елементів у рослини. Ступінь зв’язування ВМ грунтом залежить від наявності органіки, рН, та концентрації інших іонів, як катіонів, так і аніонів

Слайд 4

Описание слайда:

Важкі метали ( за винятком ртуті) в основному заносяться в атмосферу аерозолями, значення яких у хімічному забрудненні повітря досить складне, а також через ґрунт у вигляді мінеральних добрив. В опадах, що випадають на поверхню ґрунту, можуть утримуватися свинець, кадмій, нікель, цинк та інші елементи. Метали в кількості 10 – 30 % від загального викиду підприємствами в атмосферу поширюються на відстані 10 км. і більше від промислового підприємства. Відстань поширення викидів залежить від відкритості місцевості вітру, швидкості вітру і висоти труб підприємства

Слайд 5

Описание слайда:

Важкі метали у мінеральних добривах У мінеральних добривах часто присутні різні домішки у вигляді солей важких металів, органічних сполук, радіоактивних ізотопів. З токсичних елементів можуть бути присутні миш'як, кадмій, свинець, фтор, стронцій. Одними з найбільш шкідливих токсикантів є свинець і кадмій. Потрапляючи в ґрунт вони адсорбуються кореневою системою рослин, накопичуються в них. Агрохімічні методи – вапнування і внесення органічних добрив – істотно знижують можливість попадання металів у рослини. Завдяки вапнуванню вдається в декілька разів зменшити вміст свинцю в сільськогосподарських культурах , які вирощували на забруднених ґрунтах.

Слайд 6

Описание слайда:

В залежності від накопичення металів рослини поділяють на групи гіперакумулятори ( накопичують ВМ на одиницю маси більше, ніж їх є в грунті), Індикатори ( накопичують стільки, скільки є в грунті), уникачі ( або не накопичують, або накопичують малі кількості

Слайд 7

Описание слайда:

Фактори впливу на поглинання ВМ рослинами Швидкість поглинання металів рослинами залежить від рН ґрунтового розчину-збільшення рН в лужну сторону знижує поступлення ВМ вміст органічних речовин в ґрунті ( чим більше органіки, тим сильніше сорбуються ВМ грунтом і менше поглинаються рослинами) концентрації інших іонів (йони цинку антагоністи поступленню кадмію). Токсичнiсть ВМ залежить вiд валентностi, iонного радiусу i здатностi утворювати комплекси.

Слайд 8

Описание слайда:

Роль кореня у накопиченні ВМ На поверхні кореня ВМ звязуються карбоксильними групами уронових кислот кореневого слизу Здатність слизу до звязування залежить від природи катіону і зменшується в ряду Pb 2+ →Cu 2+ →Cd 2+ →Zn 2+ Звязування зі слизом обмежує поступлення ВМ в рослини, але частина ВМ може вивільнюватись при деградації слизу.

Слайд 9

Описание слайда:

Розподіл ВМ по органах рослин Вміст ВМ зменшується в такому порядку Корені→ листки →стебла →суцвіття →насіння ( є і виключення золото у кукурудзі концентрується у качанах) Види чи навіть лінії виду розрізняються по здатності накопичувати ВМ ( у редьки до 21 мкг/г вміст Cd в пагонах 23 видів коливався від 1.8 мкг/г у жерушника, в коренях від 4.8 мкг/г у еспарцету до 163,8 мкг/г у пастернака Концентрація Рв в пагонах ліній виду кукурудзи відрізнялась у 50 разів, у коренях у 14 разів. В цілому більшість с/г культур відноситься до уникачів ВМ, які накопичують ВМ в основному у кореневій системі, хоча є і виключення по окремих видах і окремих ВМ

Слайд 10

Описание слайда:

Токсичнiсть ВМ базується на їх здатностi реагувати з сульфогрупами бiлкiв, з їх iнактивацiєю при цьому. При цьому ВМ порушує проникнiсть мембран плазмалеми i тонопласту, що приводить до змiни iонних потокiв, а отже і гомеостазу, водного режиму, фотосинтезу, дихання , синтезу нуклеїнових кислот, амінокислот та бiлкiв. Одним з найбільш поширених негативних ефектів важких металів є їх взаємодія з SH- групами білків , що призводить до інактивації ферментів і зміни інших біологічних властивостей макомолекул і супроводжується порушенням клітинного метаболізму і фізіологічних процесів. На даний час відомі понад 100 ферментів, які інактивуються важкими металами.

Слайд 11

Описание слайда:

Локалізація в клітині і транспорт Висока концентрація ВМ у клітинній стінці – чим більше в ній пектину, геміцелюлоз і полігалактуронової кислоти тим більше затримується ВМ Всередині клітин більша частина свинцю і кадмію сорбується у вакуолях У клітинній стінці і вакуолях знаходиться до 96% поглинених ВМ , є вони в апараті Гольджі, невелика кількість у ядрі, хлоропластах і мітохондріях Є виключення – наприклад до 90% нікелю міститься у цитоплазмі Транспорт здійснюється від ризодерми до ендодерми в основному по апопласту, а далі пояски Каспарі обмежують їх пересування Дальній (далекий ) транспорт по рослині здійснюється переважно по ксилемі і частково по флоемі.

Слайд 12

Описание слайда:

Важкі метали впливають на фотосинтез і дихання, змінюють водний та гормональний статус організму та затримують ріст. Важкі метали впливають на фотосинтез і дихання, змінюють водний та гормональний статус організму та затримують ріст. Інгібують фотосинтез, порушуючи ультраструктуру хлоропластів, затримуючи синтез фотосинтетичних ферментів і знижуючи кількість хлорофілу , пластохінону та каротиноїдів, викликаючи дефіцит СО² через закривання продихів. Типовим результатом дії кадмію і ряду інших важких металів є зменшення вмісту хлорофілу , причому концентрація хлорофілу b знижується сильніше , ніж хлорофілу а . Ця дія кадмію є наслідком як гальмування синтезу хлорофілу , так і його деградації.

Слайд 13

Описание слайда:

У присутності Сu , Pb , Cd знижується активність ключових ферментів фотосинтезу РуБФ - карбоксилази і ФЕП- карбоксилази . Інгібується активність карбоангідрази при дії підвищених концентрацій кадмію. ВМ впливають і на світлову фазу фотосинтезу , порушуючи транспорт електронів , пов'язаний з фотосистемою II , що обумовлено зміною структури тілакоідних мембран , порушенням синтезу пластохінону і зниженням активності ферредоксин - НАДФ + - оксидоредуктази

Слайд 14

Описание слайда:

Дія важких металів на дихання вивчено слабо. Проте встановлено, що кадмій знижує поглинання кисню корінням і ізольованими клітинами тютюну. Він інгібує транспорт електронів і протонів в мітохондріях , що може призводити до порушення роботи ЕТЛ. Кадмій інгібує активність ключових ферментів гліколізу і пентозофосфатного шляху.

Слайд 15

Описание слайда:

Під дією ВМ порушується водний статус рослин. багато рослин в промислових районах характеризуються меншою оводненістю тканин і зниженою інтенсивністю транспірації за рахунок збільшення вмісту АБК, що викликає закривання продихів і що порушує тепловий режим листа. Зміна водного статусу рослини крім того є наслідком багатьох причин: зниження ефективності осморегуляціі, зменшення еластичності клітинних стінок,

Слайд 16

Описание слайда:

За дії ВМ спостерігається порушення водопоглинальної здатності кореня, яка падає внаслідок інгібування формування нових бічних коренів і кореневих волосків уповільнення лінійного росту кореня, зниження контакту кореневої системи з грунтом, гальмування транспорту асимилятів з пагонів в кореневу систему. Крім цього , прискорюється відмирання кінчика кореня, зростає лігніфікація і суберинізація клітин,

Слайд 17

Описание слайда:

ВМ інгібують поглинання клітинами кореня як катіонів, так і аніонів. Гальмування поглинання макро- і мікроелементів може бути обумовлено конкуренцією з важкими металами за переносники . Іншою причиною порушення йонного гомеостазу в клітинах є відтік іонів ( наприклад , калію) з коренів внаслідок зміни під дією важких металів активності мембранних ферментів і ушкодження мембран. У різних рослин реакція може бути вкрай неоднаковою. Так , акумуляція міді знижувалася в присутності кадмію в коренях райграсу , кукурудзи , капусти і конюшини , але збільшувалася в корінні рису і не змінювалася в корінні гарбуза і огірка.

Слайд 18

Описание слайда:

Найбільш чутливим до дії ВМ є ріст. Кадмій та свинець сильно інгібують ріст головного кореня проростка, ніж утворення бокових коренів, в результаті коренева система набуває компактну форму. Найбільш стійким до важких металів є проростання насіння , що обумовлено низькою проникністю для них насінневої шкірки . Інгібування росту важкими металами є наслідком зниження швидкості як ділення, так і розтягування клітин. В основі цього явища можуть бути зменшення оводненості тканин, подовження мітотичного циклу , порушення еластичності клітинних стінок і формування мікротрубочок

Слайд 19

Описание слайда:

Різні види рослин проявляють неоднакову стійкість до вмісту важких металів у ґрунті. Різні види рослин проявляють неоднакову стійкість до вмісту важких металів у ґрунті. Токсикотолерантність рослин до важких металів індивідуальна і є генетично закріпленою ознакою, що є надзвичайно важливим при виведенні нових сортів для отримання екологічно безпечних врожаїв на забруднених ґрунтах.

Слайд 20

Описание слайда:

Адаптація рослин до важких металів Рослини виробили ряд пристосувальних механізмів , що захищають клітинний метаболізм від присутніх в навколишньому середовищі важких металів. Ці механізми включають: зв'язування важких металів клітинної стінкою і виділяються клітиною у вигляді певних речовин (ексудат) ; зниження надходження в клітину важких металів і викид їх з цитоплазми в апопласт ; хелатування в цитоплазмі пептидами і білками; репарація пошкоджених білків і компартментацію металів в вакуолі за допомогою переносників тонопласту

Слайд 21

Описание слайда:

Клітинна стінка і кореневі ексудати. Зв'язування важких металів стінками клітин кореня - перший рубіж « оборони » від присутніх у грунтовому розчині металів. Мета цього механізму - знизити проникнення важких металів у протопласт . Подібний механізм функціонує, наприклад, у толерантній до важких металів смольовки звичайної, яка акумулює їх в клітинних стінках епідерми за рахунок зв'язування з білками чи силікатами. Виділений клітинами слиз покриває поверхню кореня і обмежує проникнення важких металів у клітини, тобто виконує бар'єрну функцію.

Слайд 22

Описание слайда:

Важкі метали зв'язуються з карбоксильними групами уронових кислот слизу. Іноді виділені в грунт ексудати коренів можуть містити гістидин , цитрат та інші хелатори важких металів. Подібний механізм використовується при детоксикації такого легкого металу, як алюміній. Цікаво , що в даному випадку у рослин , наприклад , гречки в корінні утворюється щавлева кислота, яка не викидається назовні, а надходить в листки, де алюміній акумулюється у вигляді нетоксичного оксалату алюмінію.

Слайд 23

Описание слайда:

Плазмалемма відіграє важливу роль у підтримці низької концентрації важких металів не тільки за рахунок запобігання або зниження інтенсивності їх надходження в клітину , але і за рахунок активного викиду їх назовні.

Слайд 24

Описание слайда:

Компартментація важких металів у вакуолях. Викид іонів через плазмалемму назовні або їх транспорт в вакуоль - це два шляхи зменшення надлишкових , токсичних концентрацій металів у цитозолі у вакуолях можуть акумулюватися важкі метали, принесені в неї за допомогою транспортних систем тонопласта з рослин арабідопсису був ізольований ген ( ТАТ) , гомологічний гену переносника цинку в клітинах тварин ( ZnT ) . Перенесення цього гена в рослину і його активна експресія приводила до значного збільшення стійкості до цинку та акумуляції цього металу в корінні при високій концентрації його в середовищі . Отже , переносник цинку міг брати участь в акумуляції цього металу в вакуолі і тим самим у стійкості рослин

Слайд 25

Описание слайда:

Слайд 26

Описание слайда:

Хелатори (комплексони) важких металів. Хелати - речовини , які утворюють з металом комплексну сіль , в якій метал закріплений за всіма валентностям і знаходиться всередині молекули , тому його можливості вступати в реакцію різко знижуються. Хелатування металів (утворення хелатів ) у цитозолі є дуже важливим механізмом детоксикації важких металів. Лігандами (від лат. Ligare - зв'язувати ), тобто речовинами , що утворюють з металом хелат , можуть служити амінокислоти , органічні кислоти і два класи пептидів : фітохелатіни і металлотіонеїни .

Слайд 27

Описание слайда:

Фітохелатини (ФХ ) - це пептиди , які синтезуються у відповідь на обробку рослини важкими металами , активно зв'язують метали і мають структуру. Фітохелатини синтезуються не на матриці, а за допомогою ферменту фітохелатінсинтази (ФГ-синтази ), що використовує глутатіон як субстрат. . Не всі важкі метали однаково ефективно індукують синтез фітохелатинів, і не у всіх випадках є докази їх захисної дії . Ще належить з'ясувати участь фітохелатинів у розвитку стійкості рослин до цинку , нікелю , міді та деяким іншим важким металам

Слайд 28

Описание слайда:

Металотіонеїни (МТ ) - це низькомолекулярні поліпептиди , що містять велику кількість цистеїну і активно зв'язують метали . Назва цих сполук вказує на присутність сірки в їх молекулах (грец. theion - сірка ) . Металотіонеїни були досліджені у тварин і грибів. Здатність рослинних металотіонеїнів зв'язувати ВМ і тим самим їх знешкоджувати ще належить довести. На відміну від фітохелатинів металотіонеїни кодуються генами і синтезуються на рибосомах звичайним матричним способом.

Слайд 29

Описание слайда:

Потенційно органічні кислоти і амінокислоти (лимонна , яблучна , гістидин ) є лігандами для зв'язування важких металів і можуть брати участь у підвищенні стійкості рослин. Однак прямих доказів подібної ролі цих сполук у рослинах поки немає.

Слайд 30

Описание слайда:

Білки теплового шоку ( БТШ ) не тільки виконують функцію молекулярних шаперонів, але можуть брати участь і в захисті макромолекул і в репарації пошкоджених при стресі білків. Шаперони (англ. chaperones) - клас білків, головна функція яких полягає у відновленні правильної нативной третинної або четвертинної структури білків, а також утворення і дисоціація білкових комплексів. Як вже відомо, синтез білків теплового шоку викликається, насамперед, високою температурою, але окремі їх компоненти можуть синтезуватися і у відповідь на дію інших стресорів, зокрема важких металів. Йдеться про групу низькомолекулярних білків ( молекулярна маса 16-20 кДа ) і високомолекулярного білка БТШ- 70.

Слайд 31

Описание слайда:

У культурі клітин томата БТШ- 70 синтезується не тільки при тепловому шоці , але і під дією кадмію. Було висловлено припущення , що БТШ- 70 бере участь у захисті плазмалеми від пошкодження кадмієм, так як короткочасна теплова обробка клітин перед дією кадмію підвищувала стійкість мембран до цього металу

Слайд 32

Описание слайда:

Таким чином , цілий ряд механізмів підвищення толерантності рослин до важких металів спрямований на видалення надмірного вмісту металу з цитоплазми і тим самим на запобігання його можливих токсичних ефектів. Для розвитку стійкості до даного конкретного металу використовується не один, а кілька різних механізмів. Якого-небудь єдиного механізму, що забезпечує толерантність рослини до кількох різних важких металах, не існує. Механізми сприйняття рослиною сигналу за дії важкого металу і трансдукції (передачі) цього сигналу до генів в даний час не відомі.

Слайд 33

Описание слайда:

література Алексеев Ю.В. Тяжелые металы в почве и растениях / Ю.В.Алексеев // М.: Агропромиздат, 1987. - 140 с. Гуральчук Ж.З. Фіторемедіація та її роль в очищенні грунтів від важких металів та радіонуклідів / Ж.З. Гуральчук, І.М. Гудков// Физиология и биохимия культ.растений. – 2005. - Т.37, N 5. – C. 371-383. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды тяжелыми метталлами. М.: Гидрометеоиздат, 1980. – С. 80.