ТЫНЫС АЛУ МЕХАНИЗМІ. ТЫНЫС АЛУ КОЭФФИЦИЕНТІ

Презентация қосу

ТЫНЫС АЛУ МЕХАНИЗМІ. ТЫНЫС АЛУ КОЭФФИЦИЕНТІ
Пәні: Өсімдіктердің физиологиясы мен биотехнологиясы

Орындаған: Қонысжанов Р.
Тексерген: Нұрбекова Б.Ж.
Тыныс алу жер бетіндегі барлық организмдерге, кез келген органға, жеке ұлпаларға
және клеткаларға тән өте күрделі процесс. Организмнің тыныс алуы тоқтаса тіршілігі
де тоқтайды.
Өсімдіктердің тыныс алуында фотосинтез нәтижесінде пайда болған өнімдер оттегінің
әсерінен тотығып ыдырап, қарапайымдау аралық заттарға және ең соңында
анорганикалық өнімдерге (С02 және Н2О) айналады. Органикалық күрделі
косындылардың біртіндеп ыдырауына баиланысты бөлінген энергия клетканың
бөлінуіне, өсу, даму және көбею, судың және қоректік заттардың сіңіп, таралу,
осыларға байланысты алуан-түрлі синтездік процестерге жұмсалады. Сонымсн қатар
сатылылықпен пайда болатын аралық косындылар өсімдік организміндегі көптеген зат
алмасу процестерінің бастамасы бола алады.Жалпы айтқанда тыныс алу, біріншіден
организм тіршілігі үшін кажет энергияның ішкі көзі, екіншіден негізі зат алмасу
процестерін өзара байланыстырушы орталық болып есептеледі.
Өсімдіктің тыныс алуына, негізінен, көмірсулар пайдаланады. Бірақ өсімдіктің
түрлеріне, өсіп-даму кезеңдеріне, сыртқы ортаның жағдайларына байланысты басқа
да органикалык косындылар (май, белок) пайдаланылуы мүмкін.
Тыныс алудағы химиялық өзгерістердің жалпы теңдеуін төмендегіше бейнелеуі
болады:
С6Н1206 + 602 = 6С02 + 6Н20 + 2867 кДж
Яғни, глюкозаның бір молі (180 г) тотыққанда отгегінің 6 молі сіңіп, көміркышқыл
газының 6 молі, судың 6 молекуласы және 2867 кДж энергия бөлінеді. Бұл
тендеуден тыныс алу фотосинтезге қарама-қарсы процесс екендігін байқауға
болады.
Термодинамикалық зандылықтарға сәйкес кез келген экзотермиялық (энергия
бөлінетін) процесте жылылықтың жалпы мөлшері өзгермейді. Сондықтан
көмірсулардың жәнс басқа да органикалық қосындылардың физиологиялық
тотығуының энергетикалық нәтижелілігі, осы заттарды калориметрлік бомбада
жандырғанда бөлінетін энергияға тең болады.
Биологиялық тотығудағы энергия тиімділіп, нәтижесінде органикалық қышқылдар
және басқа да қосындылар пайда болатын, аралық реакцияларға да тәуелді емес.
Егер тыныс алуға майлар пайдаланылса, онда бөлінетін энергия едәуір көбірек
болады. Мысалы, көмірсулар мен белоктардың 1 грамын жаққанда, орташа есеппен
17 кДж, ал майдың 1 грамын жаққанда 39 кДж энергия бөлінетіндігі анықталды.
Майлардың калориялылығының жоғарылау болатын-дығы, олардың молекуласында,
глюкозаға қарағанда, сутек атомдарының салыстырмалы көптігі және оттегінің
аздығына байланысты.
Өсімдік клеткасының тыныс алуына алуан түрлі органикалық косындылар
пайдаланылады. Олардың тотығу-тотықсыздану арқы-лы өзгеруі өте күрделі
катализдік жүйелердің — сутегі мен оттегін ырықтандыратын ферменттердің,
аралық тасымалдаушылық қызмет атқаратын және қосымша ферменттердің
қатысуымен жүзеге асады.
Тьныс алу процесіне қатысатын алуан түрлі ферменттік жүйелер өсімдік организмін
ұдайы өзгеріп тұратын сыртқы орта жағдайларына бейімдеушілік мүмкіндігін
камтамасыз етеді. Катализдік жүйелердің көмегімен тыныс алуға пайдаланылатын
органикалық заттар молекуласындағы бос энергия қоры кез келген процеске оңай
жұмсалатын күйге айналады.
Тыныс алу туралы ұғымдар өсімдіктер физиологиясы ғылымның жеке саласы
ретінде қалыптаса бастаған кезден-ақ пайда болады. Бірақ, ол туралы
ілімнің дамуы ХҮШ ғасырдың соңғы ширегінен басталды. Бұл кезде Дж.
Пристли, А.Л.Лавуазье және басқа ғалымдардың зерттеулері нәтижесінде
ауа кұрамы анықталып, оттегі (1774 ж.) ашылған болатын.
Хайуанаттардағы тыныс алу процесін және жануды катар зерттеп
А.Л.Лавуазьс 1773-1783 ж.ж. тыныс алуда жәнс жануда оттегі сіңіп,
көмірқышқыл газы бөлінеді деген тұжырым жасады. Ол өзінің
тәжірибелеріне сүйеніп жану процесіне оттегі кажет, ал тыныс алу — тірі
организмде коректік заттардың баяу жануы деп ұйғарды.
Я. Ингенхауз 1778-1780 ж.ж жасыл өсімдік жарық жағдайына байланысты С0 2 сіңіріп,
02 бөлумен қатар, О, сіңіріп, СО, бөліп шығаратындығын дәлелдеді. Шамамен, 20-25
жылдан соң НГГ.Соссюр өз тәжірибелерінің нәтижесінде жасыл өсімдіктерде газ
алмасудың өзара қарама-қайшы екі түрі бар екендігін дәлелдеді. Ол өсімдіктің
жасыл бөліктерінен СО2 бөлінуі және оттегінің сіңуі тек қараңғылықта ғана, ал
түссіз бөліктерінде — түнде де, күндіз де байқалатындығын көрсетті. Өте дәл
әдістермен жүргізілген осы зерттеулер нотижесінде қалыптасқан қорытындылар көп
уақытқа дейін ғалымдар арасында қабылданбады. Көптеген беделді зерттеушілер,
өсімдік организміндс тыныс алуға бейімді дербес органның жоқтығына сүйеніп, осы
процестің болатындығына күмәнденді. Сондай-ақ бір организмде қатарынан қарама-
қарсы екі процесс - фотосинтез және тыныс алу болуы мүмкін емес деп ұйғарылды.
Осыған байланысты 1842 ж. атақты неміс ғалымы Ю.Либих өсімдіктерде тыныс алуды
жоққа шығарып, түнде С02-нің фотосинтезге пайдаланылмаған қалдығы бөлінеді
деген тұжырым жасады.
Бірақ XIX ғасырдың соңғы, XX ғасырдың алғашқы кезеңдеріндегі зерттеулердің
нәтижесінде хайуанаттар мен өсімдіктердегі тыныс алу біртектес екендігі туралы
жаңа мәліметтер алыңды. Тыныс алу процесіне пайдаланылатын заттардың ең
негізгісі көмірсулар болатындығы дәлелденді.Осы ілімнің жан-жақты тереңдеп
дамуына үлес қосқан ғалымдар И.П.Бородин, Х.Ф.Шейнбайн. А.Н.Бах, В.И.Палладин,
С.П.Костычев, О.Варбург, Х.Виланд зерттеулері биологиялық жағдайда тірі
клетканың сырттан энергия пайдаланбай органикалық заттарды тотықтыру
қабілеттілігін қамтамасыз ететін факторлардың тегін табуға бағытталды.
XX ғасырдың 20-шы жылдарынан бастап жүргізілген Д.Кейлин, Г.Эмден, О.Мейергоф,
Х.Кребс, А.Сент-Дьерди, В.Христиан, Д.Грин, С.Очоа, Х.Теорель, Д.М.Михлин және т.б.
ғалымдардың зерттеулерінің нәтижесінде тыныс алу процесінің химиялық негіздері
мен ферменттік механизмдері анықталды.
Алдымен хайуанаттар тыныс алуындағы ашылған заңдылықтар өсімдіктерге де тән
екендігі, сонымен қатар соңғыларда осы процеске байланысты катализлік жүйелер,
хайуанаттардағыға қарағанда, күрделірек болатындығы анықталды.
Казіргі кездегі көзқарастарға сәйкес оттекті (аэробтық) тыныс алу жерге жақын
атмосферада бос оттегі пайда болған соң ғана қалыптасты. Жасыл өсімдіктер жоқ
кезде біздің планетадағы организмдерде энергияның алмасуы анаэробтық жолмен,
яғни оттегінің қатысуынсыз жүзеге асқан.
Анаэробтық процестің аэробтық түрге ауысуы тыныс алуға жұмсалатын заттар
молекуласындағы энергияның толығырақ және тиімді пайдаланылуына мүмкіндік
туғызды. Осы өзгерістің өзі, эволюция процесінде клеткадағы энергиясы мол күрделі
косындыларды біртіндеп энергиясы аз күйге дейін ыдырататын, жаңа ферменттік
жүйелердің калыптасуына байланысты болды.
Аэробтық процестің калыптасуына байланысты анаэробтық процесс түгелінен
жойылып кеткен жоқ. Керісінше, ол тыныс алудың белгілі бір сатысы болып қалды.
Тыныс алу процессінде ауаға бөлінген көмірқышқыл газы мен
сіңірілген оттегінің мөлшері бірдей болуы қажет. Бұл қатынас СО2:О2
тыныс алу коэффициенті деп аталады. Егер бастапқы материал ретінде
қант саналса, бұл көрсеткіш 1-ге тең болады.
Тыныс алу коэффициенті жоғары болған сайын, жылу эффектісі
төмен болады. Сондықтанде майлар және ақуыздар жоғары жылу
эффектісімен ерекшеленеді.
Өсімдіктердің тыныс алуы үнемі өзгеріп отыратын процесс, ол
көптеген ішкі және сыртқы жағдайларға байланысты. Тыныс алу
субстраттары, физиологиялық процестердің жалпы активтілігі,
өсімдіктердің жасы, ұлпалардың түрлері және олардың орналасуы,
өсімдіктердің географиялық шығу тегі осындай жағдайлар болып
табылады. Сыртқы жағдайлардың ішінен оттегінің болуы, температура,
жарық түсу жағдайлары, ортаның ылғалдылығы тыныс алуға елеулі әсер
етеді.
Жасуша тіршілік әрекетінің деңгейі тыныс алу процесінің деңгейін анықтайтын аса маңызды фактор
болып табылады. Жасуша тіршілік әрекетінің деңгейі протопластың мөлшері мен күйіне байланысты.
Ішіне жас және тіршілік етуге қабілетті протоплазма толған камбий клеткаларының тыныс алу
қарқындылығы аса жоғары болады.
Саңырауқұлақ мицелийлері мен бактериялар жедел өсе бастаған кезде де тыныс алу қарқындылығы жоғары
болады. Бұл жағдайлардың бәрінде де тыныс алу қарқындылығының жоғары болуы клеткалардың активті
түрде өсетіндігіне байланысты, өйткені клеткалардың өсуі органикалық заттардың күшті синтезделуіне,
протоплазманың жаңа түзінділері пайда болуы мен клеткалардың бөлінуіне байланысты. Бұл
процестердің барлығына көптеген маңызды органикалық қосылыстар қажет болады. Ол қосылыстар тыныс
алудың аралық өнімдері және энергиясы арқылы түзіледі.
Тыныс алу процесінің деңгейі көп жағдайда ұлпалардың мүшелерде орналасу ретіне де
байланысты. Органдардың сыртқы бетіне жақын орналасқан және оттегімен жеткілікті
қамтамасыз етілген ұлпалардың тыныс алу қарқындылығы едәуір жоғары болады.
Картоптың тыныс алу қарқындылығын 1 г құрғақ салмағына бөліп, тәулік ішінде өлшесек,
ол
жұмсақ түйнегінде 3,8 мг, қабығында 11,3 мг, көзшелерінде 13,8 мг СО2-ге тең болады. Лимон
жемісінін, тыныс алу қарқындылығында да осындай айырмашылықтар бар. Тұтас жемісінің
тыныс алу қарқындылығы 12,4 мг СО2, жұмсақ етінде—10,6, ал қабығында — 69,3 мг СО2
болады. Тканьдер
қаншама тереңдікте орналасса, оттегін соншама аз қабылдайды және тыныс алу
қарқындылығы соншама төмен болады.
Онтогенез барысында өсімдіктің дамуына байланысты оның тыныс алу қарқындылығы да
өзгеріп отырады. Тыныс алу қарқындылығы өсімдіктің есе бастауынан оның толық
қалыптасуына дейін үздіксіз арта береді.
Өсімдіктің гүлдеу кезеңінде ол максимум шамаға жетеді де, одан соң біртіндеп кемиді.
Өсімдіктің тіршілігін қамтамасыз ету шегінде оның температурасының артуы тыныс алу
процесін күшейте түседі. Мұнда тыныс алуға қажетті минимум, оптимум және максимум
температураны ажыратуға болады.
Өсімдіктің түріне, оның генетикалық табиғатына және
экологиялық бейімделушілігіне қарай аса
маңызды бұл нүктелердің жағдайы түрліше болып келеді.
Суық климатқа бейімделген өсімдіктер денесінің қалыпты тыныс алу процесі ететін
минимум температурасы жылу сүйгіш өсімдіктер денесінің минимум
температурасынан едәуір төмен болады.
Өсімдіктердің шығу тегі мен бейімделушілігіне байланысты тыныс алуға қолайлы
жағдай туғызатын тиімді темепратура да түрліше болып келеді. Алайда өсіп
жетілу кезеңдеріне қарай ол бір өсімдіктің өзінде де өзгеріп отырады. Мысалы,
лимонның пісіп келе жатқан жемістерінде
тыныс алуға қажетті тиімді температура жемістер түзіле бастаған кездегіге қарағанда
айтарлықтай төмен болады. Лимонның толық піскен жемістері үшін тиімді
температура бұдан да төмен. Мұны ортаның температура режиміне жемістердің
адаптациялануымен (бейімделуімен) түсіндіруге болады.
Өсімдіктердің тыныс алу процесіне жарық айтарлықтай әсер
етеді. Қараңғыдан жарыққа көшіргенде кептеген
өсімдіктердің тыныс алуы күшейе түседі, ал өсімдіктердің
енді бір тобында жарық бұл процесті баяулатады. Мұндай
жағдайға әсіресе көлеңкеде өсетін жапырақтар сезімтал
келеді, жарық әсер еткен кезде олар тыныс алу процесін тез
арада күшейтеді.
Сәуле арқылы тыныс алу клетканың бірқатар органоидтарының -
хлоропластарының, пероксисомдары мен митохондрияларының өзара
әсер етуінің нәтижесінде жүзеге асырылады деп есептеледі. Сәуле
арқылы тыныс алу кезінде хлоропластарда фотосинтез есебінен
түзілген гликол қышқылы СН2ОН • СООН пероксисомға өтіп
бірнеше өзгерістен кейін митохондриялардын, құрамында серин
амин қышқылы мен СО2 газы ретінде ақырғы өнім береді. Бұл
жағдайда бөлініп шығатын СО2 сәуле
арқылы тыныс алу өнімі болып саналады.
Ұлпалардың сумен қамтамасыз етілу деңгейі белгілі дәрежеде тыныс
алу процесіне әсер етеді. Өсімдіктердегі су мөлшерінің азаюы мен олардың
солуы көптеген өсімдіктерде тыныс алуды күшейтеді. Тұқым
ылғалдылығының ерекше зор маңызы бар. Астық тұқымдастар тұқымының
ылғалдылығы 12% болғанда олардық болар-болмас тыныс алатындығы
байқалады, мұнда өсу процесі тежелген, тұқым тыныштық күйде болады.
Көп жыл бойы сақталатын тұқымдардың тыныс алу процесі өте баяу өтеді.
Тұқымнын, ылғалдылығы өскен сайын, оның тыныс алу қарқындылығы
күшейе береді.
Назарларыңызға рахмет!

Ұқсас жұмыстар

Жануарлар биохимиясы

Балалардың тыныс алу жолдарының бұзылысының семиотикасы және синдромдары

Өкпе вентиляциясының бұзылыстары

Тынысты қуаттандыратын дәрілер

Балалардағы тыныс алу ағзаларының ерекшеліктері

Ауа жолдары

Сыртқы тініс алу,бронхылар

Сепсис сипаттамасы

Фосфорорганикалық қосылыстар. Препараттары- әсер ету механизмі, қолдану Хлорорганикалық қосылыстар

Сыртқа шығару физиологиясы

Пәндер