Тыныс алу ағзаны оттегімен қамтамасыз ететін жүйелерді қамтиды. Өсімдіктерде ол жануармен бірдей. Бұл процесс тәулік бойы жүреді. Өсімдіктердің тыныс алуы жапырақтардың, сабақтардың және тамырлардың бүкіл бетінде орналасқан мүшелердің жасушаларында жүреді. Ол дененің барлық жасушаларымен әрекеттеседі. Егер флораның өкілі жасушалардың бітелуі болса, онда көмірқышқыл газының ағыны тоқтайды. Бұл жағдайда өсімдік өлуі мүмкін.
Тарихи дерек
Өсімдіктердің тыныс алу кезінде оттегі бөлетіндігі А. Л.-ның ғылыми еңбектерінде жазылған. Лавуазье. 1773-1783 жылдары тәжірибелер жүргізді. Оның жұмысының нәтижесі жану және тыныс алу кезінде оттегінің көп мөлшерін сіңіретінін анықтау болды. Бұл көмірқышқыл газы мен жылуды бөледі.
Өз еңбегіне сүйене отырып, ғалым тыныс алу тірі ағзадағы қоректік заттардың жануы екенін анықтады. Кейін бұл қызметті Дж. Ингенгаус жалғастырды. Қараңғыда да, күн сәулесінде де бар екенін дәлелдедікөмірқышқыл газын сіңіру және оттегінің бөлінуі. Бұл дегеніміз, тыныс алу кезінде өсімдіктер жарықтың осы процеске қатысуына немесе қатысуына байланысты CO2 және O2 екеуін де өңдей алады.
Ұқсас зерттеулерді H. F. Шейнбайн және А. Н. Бах. 1897 жылы биологиялық тотығу теориясы ашылды. Сол жылы осындай туындыларды К. Энглер ұсынған. 1955 жылы О. Хайиши мен Г. С. Мейсон эксперименттер арқылы оттегінің органикалық қосылыстардың маңызды элементі екенін растады.
Өсімдіктердегі тыныс алудың ерекшелігі
Тыныс алу әмбебап процесс деп аталады. Ол барлық тірі организмдердің құрамдас бөлігі болып саналады. Өсімдіктердегі тыныс алу газ алмасуы жүретін мүшелер мен ұлпалардың жасушаларында жүреді деп жалпы қабылданған. Мұндай жүйе өмірмен байланысты, ал тыныс алудың тоқтауы барлық тірі заттардың өлуімен байланысты.
Өмірлік белсенділіктің көрінісі энергияның жұмсалуымен тығыз байланысты. Бұл жағдайда даму, көбею, өсу, жасушаның бөлінуі жүреді. Қоректік заттар, су, әртүрлі синтездер мен процестер қозғалады және сіңіріледі. Өсімдіктердің тыныс алу мүшелері күрделі көп буынды жүйе. Қосылған тотығу процестері органикалық қосылыстардың химиялық құрамын өзгертеді.
Жасушалық тыныс
Бұл тыныс алу тотығу процесі. Ол оттегі мен маңызды қоректік заттардың ыдырауын қамтиды. Энергияның бөлінуі және белсенді метаболиттердің түзілуі байқалады. Олар жасушаларөмірге қажетті процестерді қалыптастыру үшін қолданылады. Бұл жағдайда өсімдіктердің тыныс алуы органдардың жасушаларында жүреді және жиынтық теңдеу арқылы есептеледі:
С6Н12О6 + 602 > 6С02 + 6Н20 + 2875 кДж/моль.
Алынған қуат толығымен босатылған жоқ. Энергияның бір бөлігі аденозинтрифосфатта сақталады. Синтезден кейін мембранада электр зарядтарының айырмашылығы пайда болады. Бұл құбылыстың алдында мембрананың екі жағында түзілетін сутегі иондарының концентрацияларының айырмашылығы болады. Өсімдіктердің тыныс алуы мен қоректенуі протон градиентінің көмегімен жүзеге асады. Бұл жасушада болатын нәзік процестерге қажетті энергияның негізгі материалы. Мұндай процестер су мен қоректік заттардың синтезі, қабылдауы, қозғалысы кезінде қолданылады. Химиялық құрылымда қоршаған орта мен цитоплазма арасында потенциалдар айырмасы пайда болады. Протон градиентінде жинала алмаған энергия жарық ретінде шашырап кетеді.
Тыныс алудың каталитикалық процестері
Субстраттардың тотығуы ферменттердің көмегімен жүреді. Оларды белок катализаторлары деп атайды. Ферменттердің кейбір ерекше қасиеттері бар:
- өте жоғары тұрақсыздық;
- белсенділік артты;
- тамаша субстрат ерекшелігі.
Өсімдіктердің тыныс алуы мен қоректенуі ішкі және сыртқы факторлардың әсерінен өзгеретін кеңістіктік бағдарға байланысты. Метаболизм реттеледі. Электрондар ұғымымен байланысты бірнеше тәсілдер бар.тотығу. Тотығу реакцияларының түрлері:
- электронның кері айналуы;
- оттегінің қосылуы;
- сутегін алу;
- гидратацияланған қосылыстың пайда болуы;
- протондар мен екі электрондарды алып тастау.
Заттың тотығуы акцептордың тотықсыздануымен байланысты. Мұндай ферменттер оксидоредуктазалар болып саналады. Бұл жағдайда протондар мен электрондар ажырайды. Оларды қабылдаушы қабылдайды. Фермент трансфер реакциясын түзеді. Бұл процестер аэробты және анаэробты тыныс алуды қамтиды.
Аэробты тыныс
Бұл тыныс алу жүйесі тотығу процесін білдіреді. Тыныс алу кезінде өсімдік көмірқышқыл газын сіңіріп, оттегін бөледі. Субстрат бейорганикалық заттардың энергияларына ыдырайды. Өсімдіктердің тыныс алуының негізгі субстраттары көмірсулар болып табылады. Оларға қосымша белоктар мен майларды тұтынуға болады.
Мұндай тыныс алу екі негізгі кезеңді қамтиды:
- Оттегісіз процесс. Онда субстраттардың баяу біртіндеп ыдырауы, сутегі атомдарының бөлінуі және процестің коферменттермен байланысуы жүреді.
- Оттегі процесі. Мұнда сутегі атомдарының кейінгі бөлінуі байқалады. Олар тыныс алу субстратынан алыстап, бірте-бірте тотығады. Нәтижесінде электрондар оттегіге ауысады.
Анаэробты тыныс
Өсімдіктердің бұл тыныс алуы өсімдік жасушаларында тіршілік ететін микроорганизмдердің көмегімен жүзеге асады. Олар заттарды тотықтыру үшін молекулалық оттегін пайдаланбайды. Оларға азот тұзы, көмір және күкірт қажетқышқыл, ол ұзақ процестер кезінде тотықсызданған қосылыстарға айналады. Қажетті энергия органикалық заттардың күрделі молекулаларын қарапайымдарына бөлу арқылы қол жеткізіледі. Соңғы электронды акцепторлар - карбонаттар, сульфаттар және нитриттер. Азот тұзы, күкірт қышқылы және көмір қышқылы тотықсыздандырғыш қосылыстарға айналады.
Түбірлік жүйе
Процестің ажырамас бөлігі - өсімдік тамырларының тыныс алуы. Белсенді өсу үшін флора өкілдері тамыр жүйесіне кіретін таза ауаны қажет етеді. Мұндай тыныс алу үлкен тесіктерде айналатын оттегінің көмегімен жүзеге асырылады.
Ұзақ жаңбыр кезінде капиллярлық емес кеуектілікпен немесе кастрюльдегі ылғалдың артық болуымен топырақ ылғалға шамадан тыс қаныққан. Осы кезеңде түбірлік жүйе асфиксияға ұшырайды. Өсімдіктердің кейбір кіші түрлері ылғалда еріген оттегінің арқасында тыныс алады. Бұл жағдайда судың ағыны айналуы немесе ағып кетуі керек. Ылғалдың тоқырауымен флора өкілдерінің тамыры қажетті оттегін алмайды.
Қолайлы жағдайларда, тыныс алу кезінде өсімдік көмірқышқыл газын сіңіреді. Бірақ тоқырау режимінде ол толыққанды газ алмасуды жүргізе алмайды. Өсу айтарлықтай баяулайды. Азотқа қатысты оттегінің деңгейі 21%-ға төмендейді. Топырақтың минералдық ресурстарын пайдалану тоқтатылды. Өсімдік өсімдіктің жапырақтарынан, сабағынан және қабығынан келетін ауаны алады.
Тыныс мағынасы
Өсімдіктердің тыныс алуы жылы жүредімүшелердің жасушалары және зат алмасудың негізгі процесі. Тыныс алу кезінде бөлінетін энергия флора өкілдерінің өсуі мен белсенділігіне жұмсалады.
Өсімдіктердің тыныс алуын фотосинтезбен салыстырады. Процесс бірнеше кезеңнен өтеді. Органикалық қосылыстар аралық сатыларда түзіледі. Олар зат алмасу реакцияларында қолданылады. Оларға тыныс алудың ыдырауы кезінде түзілетін пентозалар мен органикалық қышқылдар жатады. Сондықтан тыныс алу метаболиттердің көзі болып саналады.
Тыныс алу жүйесі NADPH және ATP энергия эквиваленттерінің жеткізушісі болып саналады. Өсімдіктер тыныс алғанда оттегін шығарады. Бұл процесте флора өкілдері суды құрайды. Өсімдік сусыз қалғанда оны өлімнен сақтайды.
Кейде тыныс алу энергиясы жылу ретінде бөлінуі мүмкін. Бұл жағдайда тыныс алу процесі құрғақ заттардың қажетсіз тұтынылуына әкеледі. Өсімдіктің өзі үшін тыныс алу процесін күшейту барлық жағдайда тиімді емес.
