Өсімдіктер физиологиясы пәнінен электронды оқулық мазмұНЫ

   11-жұмыс. Өніп келе жаткан өсімдік тұқымының оттегін сіңіруі

   Қажетті материалдар мен құралдар: өніп келе жатқан өсімдік түқымдары, бүйірінде шыны түтігі бар шыны колба, колбаның аузын жабатындай тығын, сіріңке, ағаш жаңқасы.

   Жұмыстың орындалуы: 1)1 литрлік немесе одан кіші шыны банка алып, онын жартысына дейін өніп келе жатқан өсімдік түкымдары салынып, банканың аузын қақпақпен жауып, жылы жерге қояды. Келесі күні банканьщ қақпағын ашып, ағаш жаңқасын сіріңкемен түтатып, жанып түрған жаңканы банканьщ ішіне түсіреді. Бүл кезде жанып түрған жаңқа сөніп қалады. Бүдан банканың ішінде жануды куаттайтын О-нің қалмауынан, тыныс алудан СО2 газының жиналғандығы байқалады.

2) Бүйірінде шыны түтігі бар шыны колба алып, оның ішіне қысқа пробиркаға концентрлі сілті ерітіндісі қүйып қойылады. Колбадағы пробирканың төңірегіне өніп келе жатқан өсімдік тұкымының біраз мөлшері салынады да, колбаның аузы тығынмен жабылады. Колбанын піыны түтігіне боялған су қүйылған химиялық стақанға батырып қояды. Өнуші түқым колба ішіндегі ауа күрамындағы оттегін сіңіріп СО2 бөліп шығарады. Ал бөлінген СО2 сілтіге сіңеді. Міне, сол себепті ыдыстың ішіндегі ауа кеміп, стақандағы боялған ерітінді шыны түтік бойымен жоғары көтеріледі.

   Пысықтау сұрақтары. Тыныс алудың өсімдік тіршілігінде қандай Маңызы бар? Тыныс алу карқындылығының аныктамасын келтіріңіздер.

   12-жұмыс. Тыныс алу қарқындылығын СО2 мөлшерінің белінуі арқылы (Бойсен-Иенсен бойынша) анықтау

                                Ва (ОН)2 + СО2 = ВаСО3 + Н2О.

   Белгілі уақыттан кейінгі қалған сілтіні түз қышқылымен титрлеу арқылы табады:

                                Ва (ОН)2 + 2НСІ = ВаСІ2 + 2Н2О.

   Бүдан бүрын Ва(ОН)2-ні химиялық стақанға қүйып, өсшдік материалымен өңдеместен НСІ титрленеді. Екі титрдің айырмашылығы өсімдіктің тыныс алуындағы бөлінген СО2 мөлшерін көрсетеді. Тәжірибе жүргізу мерзімі өсімдік материалынын салмағы мен тәжірибе жүргізуге алынған материалдық ыдыстыц көлеміне байланысты.

   Жұмыстың орындалуы: өсімдікті таразыда 5-10 г тартып алып, бинтгің үстіне салып, жан-жағы жиналып жіппен байланады да, ыдыстың аузын жабатын тығынның төменгі жағындағы скрепкадан жасалған ілгекке ілінеді. Тәжірибе жүргізетін ыдыстың ішіне 25 мл Ва (0Н)2 ерітіндісін өлшеп кұйып, ілгегі бар тығынмен тез жабылады (1-сурет).

   Уақыты белгіленіп жазып алынады. 30 минут тәжірибенің жүргізу кезінде ауық-ауық ВаСО3-тен түзілген ерітінді бетіндегі қалқыған түз пленкасымен шайкап отырады. Уақыты болғаннан кейін өсімдік материалы бар тығын алып тасталынып бір тесігі бар тығынмен жабылып, сол тесіктен 2-3 тамшы фенолфталейн тамызылып НСІ-мен титрленеді. Бүл жүмысты орындау кезінде қалған уакытта өсімдігі жоқ көлемі тең ыдыс алып, оған 25 мл Ва (ОН)2 ерітіндісін қүйып, 2-3 тамшы фенолфталейн тамызып НСІ-мен титрлеп бақылау есебі алынады. Тәжірибеге кеткен түз кышықылы мен бақылауға кеткен түз қышкылының айырымы табылады. Тәжірибеге жасыл пигменті бар өсімдік мүшесімен аныктау жүргізілетін болса, тәжірибе қараңғыға қойып анықталады. Оның себебі жасыл мүшелерде жарықтың әсерінен фотосинтез процесі өтеді. Тәжірибеден алынған сандар 2-кестеге толтырылады.

Өсімдік түрлері                                                                    өсімдік түрлері	Алынған г. салмақ	Ва(ОН)2 мл мөлшері	уақыт			Кеткен НСІ мл,мөлшері		Титр түзудегі айырмашылық	Тыныс алу қарқындылығы, мг/г
			Басталуы	аяқталуы	Ұзақтығы	Бақылауға кеткен	Тәжірибеге кеткен

Тыныс алу қарқындылығы мына формула бойынша шығарылады:

Im/a=(а-б)*к*0,55/pt

   13-жұмыс. Элодея жапырактарындағы каталаза ферментінің активтілігін анықтау

   Қажетті материалдар мен құралдар: микроскоп, затгық шыны, жабын шынысы, 3 %-дық сутегінің асқын тотығы (Н2О), жапырақты элодея өскіні, спиртшамы, пробирка.

   Бұл жұмысты орындау үшін элодея жапырағын пробирка^іағы суға   салып,   үш   минут   қайнатып   тіршілігін  толык   жояды.   Бұл элодеяның өлген жапырагын өз алдына бір заттык шыныға салып,  оның үстіне 3 %-дық сутегінің асқын тотығы тамызылады. Препаратты жабын шынысымен жауып, микроскоппен бақылайды. Екінші заттық шыны алып, оның үстіне жас және жетідген элодея жапырақтарын салып, сутегінің асқын тотыгын тамызып, жабын шынысымен жауып, бүл препарат та микроскоішен бақыланады. Элодея жапырақтарының үстіне 3 %-ды сутегінің асқын тотығын тамызғанда, жапырақ клеткаларына еніп, ондағы каталаз ферменті сутегінің асқын тотығын О2 мен Н2О айырады. Ал қайнатылған жапырақ клеткаларына сутегінің асқын тотығы енгенмен,  ондағы каталаза ферменті бүзылғандықтан, оттегі көпіршектері бөлінбейді. Ал жас жаиырақтан Ог көпіршіктерінің бөлінуі жетілген жапыраққа қарағанда күшті болады.   

  
Қайталау сұрақтары.

елерін

2.Тотығудың пентозофосфаттық жолы?

3.Оксиредуктазалар?

4.Неліктен тыныс алу-зат алмасу процестерін өзара байланыстырушы орталық деп атайды?

5.Өсімдіктердің қандай мүшлерінде тыныс алу қарқындылығы жоғары болады?

6.Гликолиз

7.Глиоксилаттық цикл

8.Оттегінің активтенуі

9.Тыныс алудың ферменттік жүйелер

10.Сутегінің активтенуі

         1) Иондар клетка қабықтары арқылы, протопластан тыс транскрипциялық ағынмен жылжи алады. Өсімдіктің барлық клеткалары өз ара қабықтары арқылы, үздіксіз жалғасқан " түтіктер " жүйесін апопласты пайда етіп жалғасады. Су және онда еріген заттар осы түтікшелер арқылы жылжығанда айтарлықтай кедергіге тап болмайды. Сонымен тамырдың белгілі бір көлеміне сырттан ертінді еркін ене алады. Тамырдағы бос кеңістік деп аталатын бөлімінде еріген заттар өзінің жолында мембраналық кедергілерді кездестірмейді. Топырақтан қоректік заттардың тамыр арқылы сіңіп орталық түтік шоғына дейінгі жылжуының 1 сатысы апопластық ( бос кеңістік ) жол деп аталады.

мембраналық кедергісіз тұтасқан симплостық жүйе арқылы қамтамасыз етеді.

Миллер. Заттардың симпласт арқылы жылжуы пртоплазманың  қимылына байланысты, эндоплазмалық тордың өзекшелері арқылы, клетка арасында плазмолемалар арқылы жүзеге асады. Көптеген иондардың жылжуға негізінен симпласт арқылы жүзеге асады. Мұнда зат алмасу процесіне қажетті N-ты, С-ты. Р-ан қосындылар қарқынды енеді, ал I-ті, Со-лы, СL-лы қосындылар баяу енеді.Заттардың симпластық жылжуында елеулі роль вакуоль атқарады. Иондардың тамырдың сыртқы ұлпаларынан ксилема түтіктеріне дейін тасымалдануының негізгі жолы симпласт болады.

       2) Топырақтың қоректік заттарының игерілуі тек тамыр жүйесінің ғана емес, тұтас өсімдік организімінің тіршілік әрекеттерімен тығыз байланысты. Өсімдіктердің қоректік заттарды сіңіруі олардың биологиялық биологиялық ерекшеліктеріне, топырақ қасиеттеріне, құнарлығына, механикалық құрамына, температураға, ылғалдылыққа, газ алмасуға, жарыққа және т.б байланысты.

Ерітіндінің концентрациясы өте жоғары болса, осмостық қысымда ұлғайып өсімдікке қоректік заттардың және судың сіңуін қиындатады. Өсімдік өзінің тіршілік маусымында суды өте көп мөлшерде буландыратындықтан сумен үздіксіз қамтамасыз болуы қажет. Өсімдіктерді суда өсіргенде ең қажеттіжағдайлардың бірі – қоректік ертіндіні араластырып жиі-жиі ауамен қамтамасыз ету. Өсімдіктердің тіршілік әрекеттерінің қалыптасуындағы орташа температураның белгілі мөлшерінде ғана байқалады.Сұлы, бидай, тұқымдарының өнуі +28˚, жүгері +32-35˚. Көп жағдайда дәнді дақылдардың азот пен фосфорды қалыпты сіңіруі орта жылылығы +23-25˚С шамасында байқалады.Фотосинтез құбылысында жарық энергиясын игеруге байланысты өсімдік пен сыртқы орта арасында энергия алмасу процесі басталады. Тыңайтқыш ретінде қолданылатын тұздар химиялық қасиеттеріне байланысты гидролиздік қышқыл, сілтілі және бейтарапты болуы мүмкін. Құрамындағы катиондар өсімдікке көбірек сіңіп, аниондардың кқпшілігінен орта реакциясын қышқыл жағына өзгертетін тұздар тыңайтқыштар физиологиялық қышқыл деп аталады. 

Құрамындағы аниондар өсімдіктерге көбірек сіңіп, ортада катиондары көбірек қалып қоятын тұздар – физиологиялық сілтілі деп аталады. Катиондары мен аниондары бірқалыпты өсімдікке  сіңіп қоректік ортаның реакциясына әсер етпейтін тұздар бейтараптыларға жатады.

          3) Минералды тыңайтқыштар.

Мәдени және жабайы өсімдіктерден жыл сайын шаруашылыққа пайдалынатын өнімнің құрамында біраз мөлшерде макро және микро элеметтер болады. Сондықтан өсімдіктерді минералдық элементтермен қамтамасыз ету және топырақ құнарлығын қалпында сақтау мақсатында жасанды минералдық, органикалық  тыңайтқыштар кеңінен қолданылады. Тыңайтқыштарды ұтымды және тиімді  пайдалану үшін, ең алдымен өсімдіктің биологиялық ерекшеліктерін, соның ішінде қоректік элементтерді пайдалану деңгейін, екіншіден өсімдіктен алынатын өнім мөлшерін, оның ішіндегі элементтердің мөлшерін алдын-ала болжау қажет. Қазіргі кезде ауыл шаруашылығында қолданылатын органикалық, жасанды ( азотты, фосфорлы, калилі, микроэлементті ) және жергілікті ( көң, шымтезек, күл ), жай, күрделі құрамды деген топтарға бөлінеді. Топырақтың биологиялық қасиеттерін қалыпты сақтау мақсатында бактериялық тыңайтқыштарды қолданылады.: фосфобактериан ( Р-ды ыдырататын) азотабактериалар, нитрагин, силикатты (к).

Енгізу мерзімдеріне байланысты негізгі  ( егуге дейін), егу кезеңіндегі және енуден кейінгі (үстеп қоректендіру) деп бөлінеді.

Егер тыңайтқыштар өсімдік қажетінен көп қолданылса түсімдігі көбеймей, өнім сапасы нашарлайды. Егістікте қолданылатын тыңайтқыштардың мөлшері алдын-ала сынақтық тәжірбиелер арқылы анықталады. Егу алдындағы тыңайтқыштар күзде немесе ерте көктемде топыраққа тегістеліп шашылады. ( N, Р, К –і тыңайтқыштар).

Егу кезінде тыңайтқыш тұқыммен бірге себіледі. ( Р-ды ). Егуден кейінгі ( үстеп қоректендіру) өсімдіктен алынатын түсімнің мөлшерін және сапасын жақсарту мақсатында.

ӨСІМДІКТЕРДІҢ ТЫНЫС АЛУЫ

                                          С₆ Н,₂О+ 6О₂ = 6СО₂ + 6Н ₂О + 2867 кДж

    Бұл теңдеуден тыныс алудың фотосинтезге қарама-қарсы процесс екендігі айкын байқалады. Яғни, фотосинтез процесінде анорганикалык көмір қышқыл газы мен судан күн сәулесінің әсерінен күрделі органикалық заттар пайда болып. энергия химиялық қосылыстар құрамындағы қор күйіне айналса, тыныс алуда керісінше, ол ыдырап энергия болып шығады. Бірақ келтірілген теңдеу бүлі процестің тек сыртқы көрінісін ғана бейнелейді. Шын мәнінде тыныс алу бірнеше сатыдан түратын толып жатқан ферменттік жүйелердің  қатысуымен жүзеге асатын тотығу-тотықсыздану реакцияларының жиынтығы болып есептеледі. Органикалық заттардың тотығуі нәтижесінде бөлініп шығатын энергияның көпшілік бөлігі АТФ-тын макроэрптік фосфатгық байланыстарына еніп өсімдіктің алуан түрліі тіршілік процестеріне-биосинтезге, заттардың активті сіңуіне және тасымалдануына, клетка қүрылысын қальштастыруға, т.б.  пайдаланылады. АТФ-тың пайда болуы оттегін пайдалану аркылы  жүзеге асады. Анаэробтық жағдайларда немесе әртүрлі химиялык заттардың әсерінен тыныс алу басытқыланғанда реакция тоқтап қалады. АТФ-тың фосфорлану арқылы пайда болуы тек органикалык  заттардың тотығуы нәтижесінде жүзеге асатындықтан бүл процесс тотыга фосфорлану деп аталады. Бүл процесс негізінен митохондрияларда тыныс алуға жүмсалатын заттардан дегидрогеназалардың қатысуымен бөлінген сутегінің цитохромдык  жүйелердің әсерінен суға дейін тотығуында жүзеге асады.

    Сонымен тыныс алу тізбегінде үш фосфорлану реакциясы жүзеге  асады немесе АТФ-тың үш молекуласы  синтезделеді.  Сутегі  мен  электронньщ кеп сатылықпен тасымалдануы энергияның біртіндёп  бөлінуіне, соған сәйкес оның клеткада тиімді пайдалануына жағдай туғызады.   Тотыға   фосфорлану өте   түрақсыз   процесс.   Клеткалык қүрылымдар зақымданса АТФ-тың пайда болуы тез тоқтап қалады.  Бұл тотыға фосфорлану процесі тек митохондриялар закымданбаған  жағдайда ғана жүзеге асады. Клеткада  энергия жиналатын  негізгі орталық митохондриялар, сондықтан олардың күрамында аздап қана бүлінушілік болса, бүл процесс тоқтап қалады.

   Клеткада басқа оксидазалық жүйелердің полифенолоксидазаның, аскорбатоксидазаның, каталазаның қатысуымен жүзеге асатын да қосымша тотығу процестері болады. Бүлардың негізгі физиологиялық маңызы заталмасудың нәтижесінде пайда болатын, көп мөлшерде заталмасу процестерін басытқылайтьш заттардын тотығатындығында. Тыныс алу нәтижесінде пайда болатын тотыксызданған коферменітердің біразы (НАД-Н, әсіресе НАДФН) тотыксыздану процестеріне пайдаланылады: нитраттардын аммиакқа дейін тотықсыздануы. кетокышқылдардың тотыксызданып аминденуі т.б. Қанттардың біртіндеп ыдырауы нәтижесінде пайда болатын аралық өнімдер амин қышкылдардың, белоктардың, майлардың, көмірсулардың және басқа заттардың синтезделуіне жүмсалады.       

    Тыныс алу процесі фотосинтезбен қатар өсімдіктің енімділігіне тікелей әсер етеді.

    Тотығу процесінің жалпы көрсеткішіне тыныс алу қарқындылығы жатады. Ол оттегінің сіңуі көмір қышқыл газының бөлінуі және органикалық заттардын тотығуымен бейнеленеді. Тыныс алу процесінің басқа көрсеткіштеріне дыныс алу коэффициенті, қаштардың гликолиздік және пентозофосфаттық ыдырау жолдарының арақатынасы, тотығу-тотықсыздану ферменттерінің активтілігі жатады. Бүл көрсеткіштірде өсімдіктің физиологиялық қасиеттерін және күйін сипаттауға болады.

    Өзінін химиялық тегі жағынан өсімдік клеткасындағы гексоза молекулаларының анаэробтьщ ыдырау процесі, жануарлар организмінде бүлшык еттердегі гликолиз процесіне үқсас екендігі анықталды. Осыған байланысты өсімдік организміндегі анаэробты-тыныс алудын бастапқы дайындық сатысы да «гликолиз» деп аталды. Гексозаньщ анаэробтьщ ыдырау процестерінің химиялық тегін және осы реакцияларды катализдейтін ферменттер жүйелерін зерттеп талдауға көшеген биохимиктер мен физиологтар қатысты. Гликолиз процесінде бос оттегі тікелей қатыспағанымен ол аэробтық жағдайда жүзеге аса береді (8-сурет). Гликолиз реакцияларынын барлығы да клетканьщ гиалоплазмасында (матиркс) жүреді. Гликолиз процесінін соңғы өнімі-пирожүзім кышқылы аэробтық жағдайда митохондрияларға ауысып толығынан СО₂ мен Н₂О дейін ыдырайды.     

     Ағылшын биохимигі Г.Кребстің үйғаруынша, бүл тотығу процесі ди-Және трикарбон қышқыдцары пайда болу арқылы жүзеге асады. Сондықтан оны ди- және трикарбонды қышкылдар циклі немесе Комірсулар, майлар және белоктардың тотығуы аякталатын Кребс Циклі деп атайды (9-сурет).  

      Пирожүзім кышкылы молекулалык толық тотығуынан екі молекула су және үш молекула СО₂пайда болады.

 

8 - сурет

9 -сурет