Лекция 2. сімдіктердегі су алмасу Ө физиологиясы.

Лекция 2. сімдіктердегі су алмасу Ө физиологиясы. Суды сiмдiк тiршiлiгiндеri ма ызы ң ө ң •

Су. Жылу сиымдылы ынығ ң Ж ә не меншiктi булану жылылы ыны ғ ң ө те жо ғ а рылы ығ на байланысты су ұ лпалар температурасын ы ң кенет ө згеруiнен са қ тайды. Жо ғ ары сат ыд а ы ғ ө сiмдiктердегi ксилема ж ә не флоэмада ы ғ сuмпласт пен апопласт ар қ ылы заттард ы ң таралуын жузеге асыратын тасымалдау жуйесiнi ң негiзгi мушесi. Клеткада ы урылымды б лiктердi ғ қ қ ө алыптастыру а атысады қ ғ қ. Б иохимиялы қ процестердi ң тiкелей с ы ң ары. Ол фотосинтез процесiнде электрондар доноры болса, тыныс алуда тоты у ғ — тот ы қ сыздану реакцияларына қ атысады. Белок молекулаларында ы су ғ оларды рылысын аны тайды ң құ қ. Жа сы амортизатор ретiнде қ организмдердi механикалы қ серлерден ор айды ә қ ғ Омос жане тургор ысымдарына қ байланысты су ciмдiк клеткаларыны , ө ң лпаларыны ж не м шелерiні ұ ң ә ү ң серпiмдiлiк к йiн амтамасыз eтeдi. ү қ Су к ө птеген заттард ы ыд ң ырау ж ә не синтезделу процестерiне қ ажет. Жа сы, к штi ерiткiш, байланысты қ ү биохимиялы реакциялар қ жузеге асатын негiзгi ортасы

2. Суды осмосты ci yi. ң қ ң ІРІГУ (ДИФФУЗИЯ) — кез келген ортада ы заттар ғ б лiктерiнi бiр орынынан баск, а орындар а здiксiз ө ң ғ ү оз алып араласуы. қ ғ ОСМОС — ерiткiшті зiнен жартылай ткiзгiш мембрана ң ө ө ар ылы б лiнген epiтiндiгe туі. Осы былысты қ ө ө құ бiрiншi рет француз физиологы Г. Дютроше 1826 ж. жасанды осмометр ар ылы зерттедi. қ В. Пфеффер — осмометрдi жетiлi кiреген т рін сынды. ң ң ү ұ Осмометр Жартылай ткiзгiш мембрана ө ар ылы суды ерсiлi- арсылы қ ң қ жылжуы да те еседi. Бул ң жа айда ы ғ ғ гuдростатu. алы қ қ ысым қ Р потенцuалды осмос қ ысымына қ те болады. ң

• Кез келген организмні тiршiлiк рекеттерi ң ә алыптагыдай жузеге асуы ушiн сырт ы ортадан қ қ жеткiлiктi мелшерде суды eнyi ажет. ң қ • ciмдiк клеткасына суды eнyiнe Ө ң биоколлоидтарды б рту, гидраттану куштерi ң ө сер етедi. Ол асиет т ымдарды су а мал анда ә қ ұқ ғ ғ бай алады. Бiра тipi клетка а суды eнyi қ қ ғ ң негiзiнен осмосты кушке байланысты болады. қ • Жартылай еткiзгiш мембрана ар ылы суды қ ң ерсiлi- арсылы жылжуы да те еседi. Бул қ ң жа айда ы ғ ғ гuдростатuкалы ысым қ қ Р потенцuалды осмос ысымына қ қ те болады. ң • Р=π* • Ерітінділерде осмосты ысым қ қ т ра ты ұ қ температурада еріген затты концентрациясымен ң /к леміні бірлігіндегі санымен/ белгіленеді. ө ң

S= π -Р S — cу сор ыш ғ к ші ү π — осмосты қ ысымы қ Р — тургор ысымы қ S=0 , π = Р π – осмос қ ысым ы Р – тургор ысымы қ

• Вант-Гофф — осмосты за шылы тар қ ң қ Бойль-Мариотты газды ң ң за дылы тарына с йкес. Ол ң қ ә потенциалды ысымды қ қ есептеу шiн ү тe дeyдi сынды: ң ұ • π = і. CRT, • с- ерітіндіні мольдік концентрациясы, ң • Т — температура, • R — газ тура тысы, қ • І — изотоникалы коэффициент қ

• Потенциалды ысымқ қ Паскаль деген лшеммен ө лшенеді. ө • Ол ерітіндігін максималды м мкін ысымымен ү қ немесе ерітіндіні ң максимальды су соратын абылетімен қ белгіленеді. • Затты молекулаларыны энергия де гейі, оны ң ң диффузиясыны жылдамдылы ы, затты ң ғ ң химиялы потенциалы қ деп атайды (ψ). • Суды химиялы потенциалы ң қ су потенциалы (ψН 2 О ) деп аталады. Ол суды диффузияланатын, ң буланатын, сорылатын абілетін к рсетеді, қ ө Паскальмен лшенеді. ө • .

• Е жо ары суды потенциалың ғ ң – химиялы таза суды ң потенциалы. Ол 0 –ге тең • Сонды тан р бір ерітіндіні ж не қ ә ң ә биологиялы с йы ты тарды су қ ұ қ қ ң потенциалы теріс м нінде. ә • Су потенциалына осмосты потенциал қ ψ π ж не ә гидростатикалы ысымымен қ қ байланысты потенциал ψ р • кіреді

сімдік клетка – осмосты ж йеӨ қ ү Клетка а кіретін суды к шін ғ ң ү сор ыш к шғ ү S. деп атайды • Ол клетканы ң су потенциалына те ң (ψН 2 О ). • Су сор ыш к ші клетка с ліні ғ ү ө ң осмосты қ ысымымен қ (π*) ж не клетканы ә ң тургорлы қ (гидростатикалы қ ) ысымымен қ (Р) белгіленедіі. • Ол клетка абы ыны электростатикалы қ ғ ң қ созыл анда ы арсы к шіне те : ғ ғ қ ү ң • S = π*- Р

• Осы белгілерді термодинамикалы қ ау ымдарына /м лшерлеріне/ қ ө ауыстыр анда ғ • б л те дікті т рі мынадай болады: ұ ң ң ү — (ψ Н 2 О )= — ψ π — ψ р • Клетка су а аны ып т р анда ғ қ ғ ұ ғ (тургесцентті) оны ң сор ыш к шіғ ү 0 -ге те , ң ал тургорлы ысым қ қ осмосты қ потенциалды ысымына қ қ тең • S =0; Р= π •

• Клеткада толы тургор топыра та ж не ауада су қ қ ә жеткілікті бол анад бай алады. ғ қ • Клеткада су азай анда (жел т р анада, ғ ұ ғ топыра та су азай анда), бірінші клетка абы ы қ ғ су тапшылы а шырайды, оны су ққ ұ ң потенциалы вакуольды потенциалынан т мен ң ө болады, су клетка абы ына жылжиды қ ғ • • Вакуольдан су шы ыанда, клетканы тургор ққ ң ысымы т мендейді, сор ыш к ші л аяды. қ ө ғ ү ұ ғ • за су тапшылы та сімдіктер солып алады. Ұ қ қ ө қ • Осындай жа дайда ғ Р=0, S = π*

• Тургорды жо алт ан клетканы экспериментте к руге ғ қ ө болады. Клетканы нипертоникалы ерітіндіге сал анда қ ғ плазмолиз деген былыс бай алады. құ қ • • Жас лпаларда су жо алт анда тургор ысымы теріс ұ ғ қ қ м нінде болып, протопластарды к лемы азайып, клетка ә ң ө абы ынан айырылмай б ріседі. Ол былыс қ ғ ү құ циторриз деп аталады. • Тамыр клеткаларды вакуоль с ліні концентрациясы — ң ө ң 0. 3 -1, 2 МПа. • Жер сті м шелерді клеткаларында ү ү ң вакуоль с ліні ө ң концентрациясы — 1, 0 -2, 6 МПа. • Ол осмосты концентрациясыны ж не сор ыш к шті қ ң ә ғ ү ң вертикальды градиентін амтамасыз етеді. қ • . Галофит клеткаларында е жо ары осмосты ысым: ң ғ қ қ 15 МПа.

• сімдіктегі су жылжуды Ө ң механизмдері. • Су алмасу 3 сатыдан т рады: ұ • Тамырмен су сору. • Сосудтар ар ылы суды жылжуы қ ң • Транспирация, жапыра тар ар ылы су қ қ булануы. • Осы процестер бірімен байланысты.

• Су сору ж не радиальды тасмалдану. ә • Тамыр т тікшелері бар б лікте су жа сы ү ө қ сорылады. Тамыр т тіктер ү • Тамыр т тікшелерді негізгі ма саты — ү ң қ тамырды соратын к лемін лкейтеді. ң ө ү • • Одан жо ары зоналарда су соратын ғ абілеті т мендейді, лпалар қ ө ұ пробкаланады ж не суберинделенеді. ә

• Тамырды сыртынан ң тамыр абы ы, қ ғ эндодерма, перицикл ар ылы су ксилема а қ ғ дейін жылжиды. • • абы клеткалар Қ қ ар ылы су мен минералды қ қ заттарды жылжуына 2 жол бар : ң • — цитоплазмамен плазмодесмалар ар ылы қ (симпластты тасмалдау) қ • — клетка абы тар ар ылы (апопластты қ қ тасмалдау). • Су ризодерма ж не паренхима клеткаларды ә ң цитоплазмаларына ар ылы қ осмос за дарың бойынша жылжиды.

• Клетка абы ыны су а арсылысы қ ғ ң ғ қ цитоплазма а ара анда т мен, суды ғ қ ғ ө ң радиальды тасмалдануы тамыр ар ылы қ апопласт ар ылы ж реді. қ ү • Эндодерма де гейінде ң Каспари белдеушілер бар жерде апопласты тасмалдау қ т рі м мкін ү ү емес. Олар су жібермейді. • Су эндодерма а тек симпласты жолымен туге ғ қ ө болады. • Су тасымалдануы эндодерма де гейінде ң реттеледі, жылдам апопласты тасмалдау қ баяу ж ретін ү симпласты тасмалдау ағ ауысады.

• Тамыр ысымыны механизмдері. қ ң • Ксилема а су осмосты ысым ар асында кіреді. ғ қ қ қ • Сосудтарда ы ж не оларды клетка ғ ә ң абы тарында ы қ қ ғ о смоты активті заттарқ — минеральды заттар мен паренхима клеткаларды ң плазмалеммасында ы активті ион насостармен ғ б лінетін метаболиттер ө. • Осы заттарды жина талуы сор ыш к шін ң қ ғ ү т зеді, ол ксилема а суды осмосты ү ғ ң қ тасмалдануына себеп болады.

• Тамыр ысымы қ • (т менгі оз аушы куш) ө қ ғ • Суды ciмдiк бойымен тамыр ң ө ысымыны ь палымен к терiлу қ ң қ ө механизмiн т менгi шеттiк ө оз аушы куш қ ғ деп аталады.

• Тамыр ысымық — тамырда ы ионды насостарды ғ қ ң ж мысыны ж не ксилема т тіктетepiнe суды ұ ң ә ү ң осмосты (ыры сыз) eнуіні н тижесiнде т тiктepдe қ қ ң ә ү пайда болатын гидростатикалы ысымы. қ қ • Ол ксилема ерiтiндiсiн т тіктер ар ылы тамырдан ү қ жерустi б лiктерiне к терiлуiн амтамасыз етедi. ө ө қ • Т ө менгi шеттiк оз аушы к шқ ғ ү — с уды ciмдiк ң ө бойымен тамыр ысымыны ы палымен к терiлу қ ң қ ө механизмi. • Гуттация — клеткаларда суды жо ары ба ытта ң ғ ғ жылжып, оны жапыра штарында ы ерекше ң қ ұ ғ клеткалар – гuдатодтар — ар ылы б лiнуiнi н тижесi. қ ө ң ә

• Транспирация (судың булануы). Жо ар ы шеткi ғ ғ оз аушы к ш қ ғ ү • Транспирация — суды ciмдiк дeнeciнeн булануын ң ө mраnспuрацuя

Траспирацияны сипаттайтын к рсeткiштeріө • Транспирацияны ар ындылы ы ң қ қ ғ • Транспирацияны нiмдiлiгi ң ө • Транспирациялы коэффициенті қ • Салыстырмалы транспирация • Су орыны пайдаланылу жылдамды ы қ ң ғ

• Транспuрацuяны ар ындлы ың қ қ ғ — жапыра ты белгiлi ауданынан белгiлi қ ң уа ытгы iшiнде булан ан суды м лшерi қ ң ғ ң ө • Оны 1 м 2 немесе 1 дм 2 ауданнан 1 ca aттa ғ булан ан суды г м лшерiмен ғ ң ө бейнеленедi. К птеген ciмдiктepдe ө ө транспирация ар ындылы ы к ндiз қ қ ғ ү 15 -250 г/м 2 , т нде 1 -20 г/мү 2 • Транспирацuяны нiмдiлiгi ң ө — б iр кг су булaн анда пайда бол ан р а затты ғ ғ құ ғ қ ң м лшерi. ө 1 кг су булан ғ анда 1 -8 г (орташа 3 г) қ ур ғ а қ зат пайда болады.

• Транспuрацuя коэффuцuенmi — құ р а ғ қ затты белгiлi м лшерiне ж мсал ан ң ө ұ ғ суды м лшерi. Бул шама ң ө транспирацияны нiмдiлiгiне кepi ң ө к рсеткiш. ciмдiктepдeгi ө Ө транспирациялы коэффициенті — орташа қ 300 -ге те , 1 т т ciмгe 300 т су ң ү жумсалады. • Салысmырмалы mранспuрацuя — жапыра ты белгiлi ayдaнынан белгiлi қ ң уа ытты iшiнде булан ан су м лшерiні қ ң ғ ө ң сондай ауданы ашы су бетiнен, сондай қ уа ытты iшiнде булан ан су м лшерiні қ ң ғ ө ң aтынacы. Орташа 0, 4 -0, 5 -ке қ те. ң

• Устьицаль жане кутикулалы транспирация. қ қ • Усmьuцалы mранспuрацuя қ ш сатыдан турады: ү • а) суды жапыра жуйкелерiнен мезофилл ң қ клеткаларыны абы тарына ipiгyi; ң қ қ • б) суды клетка абы тарынан клетка аралы тарына ң қ қ қ ж не устьицалар астында ы ыстар а булануы; ә ғ қү ғ • в) одан устьицалар ар ылы орша ан атмосфера а ipiгyi. қ қ ғ ғ • Устьицалар ар ылы жапыра , пен атмосфера қ қ арасында ы газ алмасу процесi жузеге асады, ол — су ғ буын, С 0 2 жане 0 2 ткiзетiне негiзгi жол. ө • Устьицалар жапыра ты eкi жа ында да болуы мумкін; қ ң ғ бiра , устьицалары жапыра ты , астын ы бeтiнде ана қ қ ң ғ ғ болатын ciмдiк турлерi к птен кездеседi. ciмдiктi ө ө Ө ң к ле кедегi жапыра тарында жары мол т ceтiн ө ң қ қ ү жапыра тар а ара анда устьицалар саны кeміpeк қ ғ болады.

• Куmикулалы транспирацияқ — с уды ң тiкелей жапыра бетiнен булануы. қ • Устьицалар ашык, бол ан жа дайда ғ ғ суды кутикула ар ылы булануы ң қ жалпы mранспирациямен салыстыр анда ғ мардымсыз болады. • Бiра устьицалар жабы болса, мысалы қ қ уа шылы та, кутикулалы қ ң қ қ транспирация к птеген сiмдiктерді су ө ө ң алмасу процесінде ма ызды орын ң алады.

Устьицалы транспирацияны реттелyi. қ ң • Гидроыры ты устьицалар имылы қ қ — — туйы таушы қ клеткаларды зiндегi згерiстерге байланысты ң ө ө имылдар. қ • Гидроыры сыз устьицалар имылы қ қ -устьицаны орша ан бас а клеткаларда ы згерiстерге қ ғ ө байланысты имылдар, ыры сыз а жатады қ қ ғ 1. Фотыры ты ашылу — қ с у жеткiлiктi жа дайда жары де гейi деген сайын ғ қ ң ү устьицалар ке ейiп, ашылуы. ң Устьицалы клеткаларды эпидермис қ ң клеткаларына ара анда хлоропластары қ ғ к п болады ө ).

Т йы таушы клеткаларда ыұ қ ғ фотосинтез процесi устьицалар имылын реттеуге атысады. қ қ Кемiрсулар синтезiні кушеюi туйы таушы ң қ клеткаларды ң сор ышты к шiн л айтыпғ қ ү ұ ғ , олар а ғ суды сі уі жеделдеуiнен устьицалар ашылады. ң ң 2. Устьицалар қ имылы СО 2 мелшерi 0, 03%- тен темендесе т йы ұ ұ ық таушы клеткаларды ң керiлуi ұ л ғ айып, устьицалар ашылады. К ө мiр қ ыш қ ыл газын ы ң ауада ғ ы де гң ейi к ө бейсе де устьицалар жабылады.

• Устьицалар имылыны ж не транспирацияны қ ң ә ң т улiктiк былуы ә құ К пшiлiк турлердi устьицалары та атысымен ашылып, ө ң ң та ерте гi са аттарда те ке ейген шеriне жетiп, талтускi ң ң ғ ө ң ca аттарда бiраз тарылады да, кун бат ан кезде жабылады. ғ қ Гидрот ра ты ұ қ (гидростабильды) т рлер ү Гидрот ра сыз (гидролабильды) ұ қ т рлер ү

1. Осмосты белсенді заттар а қ ғ ай органелла бай? қ 1. протопластар 2. митохондриялар 3. вакуоль 4. хлоропластар 5. сферопластар 2. Клетканы толы тургесценттігі ң қ андай жа дайда қ ғ бай алады? қ 1. Тургор ысымы осмос қ ысымымен те ескенде қ ң 2. Осмос ысымы тургор қ ысымынан басым бол анда қ ғ 3. Клетканы сор ыш к ші жо ары ң ғ ү ғ бол анда ғ 4. Тургор ысымы мен сор ыш к ш қ ғ ү те ескенде ң 5. Суды булануы оны сі ірілуінен ң ң ң ас анда қ 3. Толы аны ан клетканы су сор ыш қ қ ққ ң ғ абілеті неге те ? қ ң 1. S =0, себебі Р=Т 2. S =0, Р> T 3. S =0, P 0, P=T 5. S<0, P=T S — c у сор ыш к ш ғ ү Р- осмосты ысым қ қ Т- тургор ысымы қ 4. Сол ан сімдікегі тургор ысымы (Т) ғ ө қ андай қ к рсеткішке ие? ө 1. Т = 0 4. Т = 1 2. Т 0 5. Су тапшылы ы ашан пайда болады? ғ қ 1. Суды булануы оны сі ірілуінен арты бол анда ң ң ң қ ғ 2. Суды сі ірілуі оны булануынан арты ң ң ң қ бол анда ғ 3. Суды булануы мен сі іріліуі мен тен ң ң 4. Ауа ыл алды ы мен топыра ыл алды ы ғ ғ қ ғ ғ жо ары ғ кезде