Топырақтану оқулық
жүктеу/скачать 6.35 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Минералды заттар
| Ағзаға қажетті негізгі қоректік заттар
Белоктар Майлар 85г 102г Көмірсулар 380-400г Минералды заттар
Кестеде келтірілген заттардың арасынан фторидтерге тоқталатын болсақ, оның ағзаға қажетті мөлшері 0,5-1,0 мг аралығында. Ал судың құрамында болуға тиісті шекті мөлшері – 0,75 мг. Жамбыл облысы аймағындағы фторидтердің мөлшері шектен артық екендігі зерттелді, яғни Талас-Аса бойындағы мөлшерлік шамасы, 1,5-6,25 мг/л. Фторидтердің тотығу-тотықсыздану үрдісінен кейін ағза үшін маңызды иод элементін ағзадан ығыстырып шығару мүмкіндігі жоғары. Сонда иодты дəрі-дəрмек пен қоректік заттарды қанша пайдалансақ та, ағзадағы иодты фторидтердің ығыстырып шығарып жіберуі қазіргі кезде белең алып отырған зоб ауруының көбеюіне негіз болып отыр. Өсімдіктердің минералдық қоректенуі – тіршілікке қажетті химиялық элементтердің иондар мен минералдық тұздар түрінде ену жəне бойына сіңу үдерістері. Бұл сыртқы ортадан минералдық иондарды енгізу, байланыстыру (өзге түрге айналдыру, ассимиля- циялау), клетка мен ұлпалар бойымен тұтыну орындарына дейін жеткізу, минералдық элементтерді метаболизмге қосу үдерістерін қамтиды. Қажетті элементтерді органогендерге (С, Н, О, N) жəне күлді (қалған барлығын) элементтерге бөледі. Өсімдіктер С, Н, О ауадан жəне судан, қалғандарын – топырақтан алады. Мөлшеріне қарай минералдық элементтерді макроэлементтерге (N, S, P, K, Ca, Mg, Si) жəне микроэлементтерге (Fe, Cu, Mo, Zn, B, Mn, Cl, Ni, Co, Na) бөледі. Жеке элементтердің рөлін талқылау барысында мынадай жоспарды ұстанған дұрыс: Элементтің физиологиялық рөлі. Оны ассимиляциялау типтері. Элемент метаболизмінің маңызды тұстары. Табиғаттағы айналымы. Азоттың өсімдік өміріндегі орыны ерекше. Ол ақуыздардың, ну- клеин қышқылдарының, хлорофилдің, АТФ жəне клетканың бір қа- тар метаболиттердің құрамына кіреді. Атмосфераның молекулалық азотын тек кейбір микроорганизмдер мен прокариоттық балдырлар пайдалана алады. Қалған организмдер бейорганикалық азотты нитрат немесе аммоний түрінде сіңіреді. Өсімдіктердің азот метаболизмін талқылай отырып, нитраттық азоттың тотықсыздануына екі ферменттік жүйе – нитратредуктаза жəне нитритредуктаза қатысатындығын ескеру керек. Біріншісі нитраттық азотты ни- тритке дейін, ал екіншісі нитриттерді аммонийге дейін бос аралық өнімдерсіз тотықсыздандырады. Нитраттардың тотықсыздануы жарыққа тəуелділігі қызығушылық туғызады. Азоттың ассимиляциялауын талдау барысында үш ферменттік жүйемен – глутаматдегидрогеназа (ГДГ), глутаминсинтетаза (ГС) жəне глутаматсинтаза-мен (глутамин: 2-оксоглутаратамино – транс- фераза, ГОГАТ) танысу керек, олардың көмегімен азот органикалық қосылыстарға түрлі жолдармен енеді. Мысалы, ГДГ мен ГС қатысуымен глутамат пен глутаминнің синтезі жүреді, ал ГС мен ГОГАТ алғашқы кезде глутаматтан глутаминнің синтезін (ГС), кейін глутамин мен оксоглутараттан екі глутамат молекуласының синтезін катализдейді. Фотосинтездеуші организмдердің еркін тіршілік ететін формаларының жəне микроорганизмдердің жоғары сатылы өсімдіктермен селбесе отырып, азотфиксациясын жеке қарастыру қажет. Барлық азотфиксациялаушы организмдерде азотты тотықсыздандыратын бір ферментік жүйесі бар – нитрогеназа. Нитрогеназаның қатысуымен азоттың тотықсыздануы АТФ энер- гиясы есебінен жүреді жəне электрон тасымалымен қосарланған. Ферменттік жүйенің белсенді орталықтарына Fe жəне Mo кіреді. Нитрогеназа катализдейтін үдерісте осы элементтердің рөлін білу керек. Оттектің азотфиксацияға əсерін арнайы талқылау қажет. Күкірт өсімдікпен жоғары тотық түрінде сіңіріледі, күкірттің өсімдіктегі негізгі формасы – сульфгидрильдік немесе дисульфидтік топқа дейін тотықсызданған түрі. Өсімдіктегі күкірттің негізгі тотықсыздану кезеңдерін көрсету қажет. Күкірттің қызметтік рөлі – оның көптеген энзимдер мен металопротеиндердің құрамына ли- ганд ретінде енуі. Ең танымалы мен маңыздылары – темір-күкірт- протеиндер жəне мыс-протеиндер. Сульфгидрильдік топтар тотығу- тотықсыздану реакцияларға тікелей қатысады немесе ақуыздар құрылысының маңызды факторы болады. Клетканың маңызды метаболиті – А коэнзимдегі (АКо) күкірттің рөліне тоқталып кету керек. Калий ортадан К+ ионы түрінде сіңіріледі, дəл осы күйде өсімдіктің барлық бөліктеріне тасымалданып, өзінің физиологиялық əсерін тигізеді. Калий негізінен иондық түрде болады, жақсы қозғалып, реутилизацияға тез ұшырайды. Калийдің сіңірілуі оның клеткада мөлшеріне байланысты. Элементтің сіңірілуін реттеуге қатыса алатын механизмдерін талдау керек. Калийдің физиологиялық рөлін талқылау барысында: сияқты сұрақтарға тоқталу қажет. калийдің клетканың осмостық реттелуінде маңызы, оның фотосинтез бен тыныс алуға қатысуы, калийдің ферменттік реакцияларды активтендіруі. Бейорганикалық заттардың ішінде калий негізгі осмостық белсенді ион, сондықтан ол су алмасуын- да едəуір рөл атқарады. Оның қатысуымен өсімдікке судың келуі, тасымалдануы жəне булануы жүреді, себебі тамыр қысымының шамасы ксилемдік шырындағы калийдің концентрациясына бай- ланысты. Калий устьицелік қозғалыстарға да қатысады. Калий- мен қоректену өсімдіктердің қолайсыз жағдайларға төзімділігін арттырады. Калийдің фотосинтездегі рөлі де алуан түрлі: оның қатысуымен фосфорлану реакциясы жүреді, калий СО2 байланыс- тыруын активтендіреді жəне фотосинтез өнімдерінің тасымалдану- ында белгілі рөл атқарады. Калийдің қатысуы өте көп ферменттердің жоғары белсенділігі үшін қажет. Бұл орайда калий негізінен ферменттердің конформациялық өзгерістеріне қатысады. Магний өсімдікте бос диффузиялық күйде (70%-ға жуығы) не- месе ақуыздар, нуклеин қышқылдары, фосфолипидтер жəне по- лифосфаттармен байланысқан күйде болады. Осы элементтің өсімдіктегі физиологиялық рөлін талқылау барысында көптеген энзимдік реакциялардың магнийді талап ететінін немесе оны- мен активтенетінін көрсету керек. Олар фосфатаза, киназа, АТФ- аза, синтетаза жəне нуклеотидтрансферазамен катализденетін фосфаттың немесе нуклеотидтің тасымалдануы, карбоксилазамен катализденетін карбоксил топтарын тасымалдану реакциялары. Магний хлорофилл құрамына кіреді, бұл элементтің молекула үшін маңызын сипаттау қажет. Сонымен қатар, магний рибосомалардың бірігіуіне керек жəне нуклеин қышқылдары мен мембраналар- дың тұрақтануына қажетті құрылымдық рөл атқарады. Магний хлоропласттағы СО2 байланыстыратын ферменттердің белсенділігін жарыққа байланысты реттейді: магнийдің жарықта тилакоидтерден стромаға ағып кетуі рибулозодифосфат-карбоксилазаның активато- ры ретінде қызмет етеді. Өсімдіктегі кальцийдің рөлін талдай отырып, негізгі ерекшеліктеріне тоқталу керек: барлық эукариоттардың цитоплазмасында элементтің концен- трациясы төмен, алайда, плазмалемманың сыртқы бетінде, клетка қабықшасы мен вакуольде концентрациясы жоғары; төмен физиологиялық қозғалмалылығы, ол кальцийдің жина- лу, клеткадан клеткаға тасымалдану жəне флоэмдік тасымалының төмен жылдамдығында байқалады; клетканың дабыл беру жүйесінде екінші делдал ретінде маңызы зор; ферменттердің кофакторы. Сан жағынан кальций көбінесе апопласта орналасады. Клет- ка ішінде оның жоғары концентрациясы, əдетте, вакуольде нашар еритін тұздар түрінде жиналуына байланысты. Апопласта каль- ций белгілі қорғаныш қызмет атқарады. Ол элементтер мен рН-ң үйлесімді арақатынасын туғызады, мембраналардың зақымдануын жəне клеткадан заттардың ағып кетуін тежейді. Кальций клетка қабықшасы құрылысының қалыптасуына қатысады. Кальцийдің мембраналардың құрылымдық өзгерістерінде рөлі белгілі. Бұл ретте ол молекула арасын байланыстыратын агент ретінде жұмыс істейді. Ол кальцийлік көпірлерді түзе отырып, ақуыздар мен фосфолипидтердің фосфаттық, карбоксилдік топтарымен əрекеттесе алады. Осы орайда мембраналардың конформациясы мен оның қасиеттері өзгереді – гидрофобтығы ұлғаяды, тұрақтылығы жоғарылайды, су үшін өткізгіштігі азаяды. Кальций иондары клеткаға алғашқы рет əсер ететін түрлі дабылдарды атап айтсақ, гормондар, патогендер, жарық, гравитация мен стресс əсерлерін өткізуге қабілетті. Көптеген сыртқы əсерлер цитоплазмадағы кальцийдің көбеюіне жəне оның түрлі кальцийді байланыстыра- тын ақуыздармен (кальмодулин, Са-тəуелді кальмодулинге тəуелсіз протеинкиназамен) əрекеттесуіне əкеледі. Олардың кейбіреулері өз белсенділігін өзгертсе, басқалары осы катионның əсерін сан алуан молекулалық нысандарға жеткізіп береді. Өсімдік организмінің қалыпты тіршілігі аталған макроэлемент- терден бөлек микроэлементтердің болуын да талап етеді. Олар: Fe, Cu, Mo, Zn, B, Mn, Cl, Ni, Co, Na. Осы элементтерге өсімдіктің сандық қажеттілігін жəне олардың тапшылығы кезінде өсімдікте байқалатын өзгерістерді көрсету керек. Микроэлементтердің жоғары əрі алуан түрлі биологиялық белсенділігінің себебі – олардың клетканың ферменттік жүйелерімен байланысында. Кейбір микро- элементтер молекулалардың құрылысын құрауға тікелей қатысады, басқалары кофактар ретінде энзимдік өзгерістерге қажет. Олар субстрат-ферменттік жүйелерді активтендіре алады. Топырақтан немесе су ерітіндісінен минералдық элементтердің сіңіруін өзара байланысқан төрт кезең түрінде: топырақтағы иондар мен тұздардың өсімдіктің тамыр жүйесінің бетіне қарай жылжуы; олардың тамыр бетінен тамыр клеткаларының цитоплазмасы мен вакуоліне тасымалдануы; радиалдық бағытта тамыр ұлпалары бойымен ксилема сосуд- тарына дейін қозғалуы; өткізгіш жүйе арқылы жерүсті мүшелерге дейін тасымалдануы көрсеткен жөн. Əрбір кезең белгілі құрылымдармен байланысқан жəне өз заңдылықтарына бағынады. Иондардың тамыр клеткаларының цитоплазмасына тасымалын сипаттай отырып, цитоплазмалық мембраналардың иондар үшін өткізгіштігін жəне мембрана арқылы иондар тасымалының қозғаушы күштерін талқылау керек. Тасымалдың екі: пассивті (электрохимиялық градиенті бойынша) жəне активті (градиентке қарсы) түрін ажыратады. Иондардың мем- брана арқылы тасымалының: пассивті диффузия, жеңілденген диф- фузия, бірінші реттік активті тасымалдау, екінші реттік активті тасы- малдау (қосарланған) төрт түрін бөледі. Өсімдік клеткасында иондар тасымалының ерекшеліктері: а) талғаулық; ə) энергияға тəуелділік; б) метаболизмнің ингибиторлармен тежелуі; в) иондарды градиент- ке қарсы тасымалдау; г) температураға тəуелділік. Əртүрлі организмдер жасушасының өзіне тəн өзгешеліктері болғанымен, олар құрамындағы химиялық элементтер сипаты жағынан ұқсас келеді. Жалпы жасуша құрамында Д. И. Менделеев кестесінде 70 элементі кездескенімен, тірі организмдерде олардың 24-і тұрақты түрде ұшырасады. Жасуша құрамында 62% шамасын- да оттегі, 20% шамасында көміртегі, 10% шамасында сутегі жəне 3% шамасында азот болады. Оттеті мен сутегі су мен органикалық заттар құрамына енсе, көміртегі – органикалық заттар негізін құрайды. Азот амин қышқылдарының, белоктардың, нуклеин қышқылдарының, АТФ-ның, гемоглобиннің, көптеген ферменттер мен дəрумен дəрілердің құрамына енеді. Жасуша құрамында 2,5% шамасында кальций, 1% шамасын- да фосфор кездеседі. Кальций сүйек ұлпасы мен тіс кіреукесінің құрамына енеді, қанның ұю процесін, ет талшықтарының жиы- рылуын жандандырады, жасуша мембранасының өтімділігін реттейді. Фосфор да сүйек ұлпасы мен тіс кіреукесінің, нукле- ин қышқылдарының, АТФ-тың кейбір ферменттердің құрамына енеді. Кальций – ұлпалық сұйық, қан құрамында болады, оның ион- дары көптеген ферменттік процестердің жүруін қамтамасыз етеді, бұлшық ет пен нерв жүйесінің қозғыштығын төмендетіп, жасуша мембранасының, өтімділігін азайтады, жүрек қызметін реттеуде маңызды қызмет атқарады. Фосфор – аралық зат алмасу процесінде маңызды рөл атқарады. Оның қатысуымен көмірсулардың фосфорлану процесі жүреді, қанның қышқыл-сілтілік тепе-теңдігі қамтамасыз етіледі, бұлшық еттің жиырылуын қуаттандыратын биохимиялық процестер атқарылады. Күкірт (мөлшері 0,25% шамасында) – цистеин, цистин, метионин амин қышқылдарының, В дəрумен дəрісі мен кейбір ферменттердің құрамына енеді. Организмде ол креатин, муцин, глютатион, ин- сулин, питуитрин, кофермент А, таурин мен оның туындылары құрамында кездеседі. Бұл элемент жүннің, мүйіздің, құс қауырсыны мен мамығының құрамында көп мөлшерде кездеседі. Ол организмде күкірт қышқылын түзіп, тоқ ішекте түзілетін улы заттарды залалсыз- дандыруда маңызды қызмет атқарады. Жасуша құрамында калий да ион түрінде едəуір мөлшерде кездеседі (0,25%). Ол белок синтезін қамтамасыз ететін ферменттердің əрекетін жандандырады, жүрек жұмысын реттеуге қатысады, нерв жүйесі мен бұлшық еттің қозғыштығын төмендетеді, қозу толқынын таратуда, ацетилхолин медиаторын түзуде маңызды рөл атқарады. Натрий – жасушада тек ион түрінде кездеседі. Ол негізінен дене сұйықтықтарының құрамында болады да, қан мен лимфаның осмостық қысымын реттеуде маңызды рөл атқарады. Натрий буферлік жүйе құрамына еніп, қанның əрекетшіл ортасын реттеуге, қозу процесінің туындап, таралу процесіне қатысады, гормондар синтезіне əсер етеді. Хлор – организмде теріс зарядты иондар түрінде кездеседі, на- трий жəне калий иондарымен байланыста болады, жасушада козу процесінің туындауында маңызды рөл атқарады, қарын сөлі құрамындағы тұз қышқылының құрамына енеді. Магний – жасуша ішінде жинақталатын катион. Ол митохон- дрияларда шоғырланады, тотықтырғыш фосфорлану процесінің белсендірушісі болып табылады да, қуат алмасуын, ДНК синтезін жандандырады, актин мен миозинді жалғастыратын магнийлі белок комплексінің құрамына еніп, бұлшық еттің жиырылуын қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. Магний гликолиз процесін реттейтін көптеген ферменттік жүйелердің құрамына енеді, кальцийдің кереғары болып табылады. Қан құрамында магний мөлшері өссе, нерв жүйесінің қозғыштығы төмендеп, нерв орталықтарының қызметі тежеледі, организмді ұйқы басып, селқостық (апатия) байқалады. Организмдегі минералды заттардың жалпы мөлшері онша көп емес, дене массасының 3,5-4 пайызы шамасында. Олар организмде жинақталған мөлшеріне қарай макро, микро жəне ультра элемент- тер болып бөлінеді. Физиологиялық маңызы жоғарыда баяндалып өткен химиялық заттар макроэлементтерді құрайды. Микроэлемент- тер денеде өте аз мөлшерде (103-105 пайыз) кездеседі. Оларға темір, мыс, кобальт, марганец, мырыш, йод, бром, фтор, никель жатады. Ультраэлементтердің (алтын, күміс, селен, радиоактивті элементтер) денеде нышаны ғана болады (106 пайыз жəне одан да аз). Микроэлементтер организмнің өсіп даму процесін реттеуде, оның түрлі дерттерге төзімділігін қалыптастыруда маңызды рөл атқарады. Дегенмен, əр микроэлемент белгілі бір қызмет атқарады. Темір гемоглобиннің, миоглобиннің, тотығу-тотықсыздандыру ферменттері – пероксидаза, каталаза мен биологиялық тотығу процесін жүрізетін цитохромдық ферменттер құрамына енеді. Де- неде темір бауырда, көк бауырда, ішектің кілегейлі қабығында ферритин (темірдің гидрат тотығы мен белоктардың қосылысы) түрінде кездеседі. Организмде темір гемосидерин (темірлі пиг- мент, гемоглобиннің ыдырау өнімі) түрінде де кездеседі. Темірдің бір бөлігі плазма белоктарымен сидерофилин атты қосылыс түзеді. Осы қосылыс түрінде темір организмде тасымалданады. Организм- де темір жетіспесе, эритроциттердің түзілуі бұзылып, қан азаяды (анемия). Мыс – гемокупреин түрінде эритроциттер құрамында болады. Ол кейбір тотығу-тотықсыздаңдыру ферменттерінің құрамына ене оты- рып, ұлпалық тыныс процестерінде маңызды рөл атқарады. Мыс қан түзу процесін жақсартады, меланин пигментін түзу үшін қажет. Ол цитохромоксидаза ферментінің белсенділігін күшейтіп, гипофиздің алдыңғы бөлігінің гормондары мен А, В, С, Е, РР дəрумен дəрілерінің əсерін жандандырып, өсіп-өну процесін күшейтеді. Кобальт – В12 дəрумен дəрісінің құрама бөлігі болғандықтан, қан түзу процесінде маңызды қызмет атқарады. Ол организмдегі ферменттік процестерге, зат алмасу қарқынына, өсу, даму процестеріне жағымды əсер етеді, жүректің, ас қорыту ағзаларының, нерв жүйесінің, ішкі секреция бездерінің, сүйек кемігінің қызметін жақсартады. Организмде ұйқы безінде, бауырда, бұлшық еттерде жинақталады. Марганец дененің барлық мүшелері мен ұлпаларының құрамында кездеседі, бірақ сүйекте, бауырда, бүйректе, ұйқы безінде, гипофиз- де көбірек жинақталады. Ол белоктарды ыдырататын ферменттердің құрамына енеді, кейбір тотығу-тотықсыздандыру ферменттерінің белсеңділігін арпырады, белоктың, көмірсулардың, майдың алма- суын жандандырады. Марганец организмнің өсіп-дамуына, қанның түзілуіне, сүйектің жетілуіне жағымды ықпал етеді. Мырыш барлық ұлпаларда кездеседі, карбонаттар, ферментінің, инсулин гормонының құрамына енеді, мырыш тұздары гипофиз, ұйқы безі жəне жыныс бездері гормондарының белсенділігін артты- рып, белоктар мен көмірсулар алмасуын жандандырады. Йод қалқанша безі гормондарының құрамына енеді, зат алмасу процесін жандандырып, өсу процесін күшейтеді. Бром гипофиз гормондарының құрамында кездеседі, үлкен ми жарты шарлары жасушаларындағы қозу жəне тежелу процестерінің туындауын реттейді. Фтор сүйек пен тіс кіреукесінің құрамына енеді. Ол көптеген ферменттердің əрекетін əлсіретіп, зат алмасу процесін баяулатады, қан құрамындағы кальций мен фосфордың арақатынасына əсер етіп, сүйектің қатаюын шапшандатады. Фтор жетіспесе, тіс кіреукесі бұзылады. Никель – кейбір ферменттердің белсенділігін күшейтіп, ашу процесін жандандырады, организмде оның мөлшері шамадан артық болса, онда никель көздің қасаң қабағына жинақталып, организм көру қабілетінен айырылады. Организмде кейбір элементтердің нышаны ғана болады, сондықтан олардың биологиялық мəні əлі толық зерттелмеген. Бұл элементтердің (мышьяк, радий, торий, уран жəне оның ыдырау өнімдері) зат алмасу процесіне ықпалы болатыны байқалған. жүктеу/скачать 6.35 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|