Популяциялар генетикасы және оның эволоюциясы

Популяциялық генетика пәні — тұқым қуалаушылық құбылысын топ дарақтарында, яғни популяцияда зерттейтін генетиканың бөлімі.Эволюция процесін зерттегенде, біз популяцияда жүретін генетикалық процестерді қарастырамыз. Генетикалық тұрғыдан эволюция дегеніміз - белгілі популяциядағы гендер жиілігінің өзгеруі. Сондықтан да популяциялық генетиканы эволюциялық генетиканың бір бөлігі ретінде де қарауға болады. Бірақ бұл екі бөлімді әйтсе де жеке бөлу қажет, өйткені популяциялар генетикасының зерттеу тақырыбы нақты түрдің популяциялары болса, ал эволюциялық генетиканың тақырыбы болып бір немесе әр алуан түрлерге жататын кез келген популяция саналады.Жеке алынған дарақ эволюциялық процестің бірлігі бола алмайды, себебі оның генотипі өмір бойы өзгермейді және де оның өмір сүру уақыты шектелген. Сонымен эволюциялық процестің қарапайым бірлігінің негізін жеке организм емес популяция құрайды. Популяция дегеніміз белгілі ареалды мекендейтін, өзара еркін будандаса алу қабілеті бар бір түр ішіндегі организмдер тобы болып саналады. Популяциялар үздіксіз ұрпақтардың қатары болып табылады. Бұдан басқа, популяцияның генетикалық құрылымы өзгеруі мүмкін яғни ұрпақтан ұрпакқа эволюция жолымен дами алады.

42. Өсімдіктердегі тыныс алу процесі және оның маңызы

Өсімдіктердің тыныс алуы үнемі өзгеріп отыратын процесс, ол көтеген ішкі және сыртқы жағдайларға байланысты. Тыныс алу субстраттары, физиологиялық процестердің жалпы активтігі, өсімдіктердің жасы, ұлпалардың түрлері және олардың орналасуы, өсімдіктердің географиялық щығу тегі осындай жағдайлар болып табылады. Сыртқы жағдайлардың ішінен оттегінің болуы, температура, жарық түсу жағдайлары, ортаның ылғалдылығы тыныс алуға әсер етеді.

Тыныс алу процесінің дең гейі көп жағдайда ұлпалардың мүшелерінде орналасу ретіне де байланысты. Мүшелердің сыртқы бетіне жқын орналасқан және оттегімен жеткілікті қамтамасыз етілген ұлпалардың тыныс алу қарқыны едәуір жоғары болады. Картоптың тыныс алу қарқыны 1г 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 жемісінің тыныс алуқарқынында да осындай айырмашылықтар бар. Оның тұтас жемісінің тыныс алу қарқыны 12,4 мг СО₂, жұмсақ етінде – 10,6, ал қабығында 69,3 мг СО₂-ге тең болады. Ұлпалар қаншама тереңдікте орналасса, оттегін соншама аз қабылдайды және тыныс алу қақыны соншама төмен ьолады.

Отогенз барысында өсімдіктің дамуына байланысты оның тыныс алу қарқыны да өзггеріп отырады. Тыныс алу қарқыны өсімдіктің өсе бастауынан оның толық қалыптасуынан дейін үздіксіз арта береді. Өсімдіктің гүлдеу кезеңінде ол максимум шамаға жетеді де, біртін деп кемиді.

Өсвімдіктің тіршілігін қамтамасыз ету шегінде оның температурасының артуы тыныс алу процесін күшейте түседі. Мұнда тыныс алуға қажетті минимум, оптимум және максимум температураны ажыратуға болады.

Тыныс алу процесінің барысында басқа да көптеген факторлар бір мезгілде әсер етеді, сондықтан тыныс алу қандайда болмасын бір фактордың өзгерісіне тәуелді болмайды. Тыныс алу процесі үшін маңызды болып табылатын көптеген факторлардың тиімді ұштасып келуі де осындай себептерге байланысты тұрақсыз болады. Өсімдіктерге аэробтық, сондай-ақ анаэробтық тыныс алу процесі тән. Алайда, өсімдік ұзақ уақыт анаэробтық жағдайда бола алмайды. Ұлпаларда анаэробтық тыныс алу өнімдері – этил спирті мен СО₂жиналады да, біртіндеп өсімдікті уландырады. Дегенмен, оттегінсіз ортаға едәуір бейімделген өсімдіктер де бар. Оларға батпақты жерлерде немесе оқтын-оқтын су басып кететін жерлерде өсетін өсімдіктер жатады. Тал тұқымдастардың кейбір түрлері, жолжелкен, күріш өскіндері оттегі жетіспеушілігіне айтарлықтай төзімді келеді.

Өсімдіктердің тыныс алу процесіне жарық айтарлықтай әсер етеді. Қараңғыдан жарыққа көшіргенде көптеген өсімдіктердің тыныс алуы күшейе түседі, ал өсімдіктердің енді бір тобында жарық бұл процесті баяулатады. Мұндай жағдайға әсіресе көлеңкеде өсетін жапырақтар сезімтал келеді, жарық әсер еткенде олар тыныс алу процесін тез арада күшейтеді. Басқа мүшелермен салыстырғанда жапырақ жапырақты өте сезгіш болады.

Ұлпалардың сумен қамтамысыз етілу деңгейі белгілі дәрежеде тыныс алу процесіне әсер етеді. Өсімдіктердегі су мөлшерінің азюы мен олардың солуы көптеген өсімдіктерде тыныс алуды күшейтеді. Тұқым ылғалдылығының ерекше зор маңызы бар. Астық тұқымдастар тұқымының ылғалдылығы 12% болғанда, олардың болар-болмас тыныс алатыны байқалады, мұнда өсу процесі тежелген, тұқым тыныштық күйде болады. Көп жыл бойы сақталатын тұқымдардың тыныс алу процесі өте баяу өтеді. Тұқым ылғалдылығы өскен сайын, оның тыныс алу қарқыны да күшейе береді.

Тыныс алу қарқындылығы. Осы тараудың бас жағында келтірілген теңдеуден, тыныс алудың қарқындылығын сіңген оттегінің немесе бөлінген көмірқышқыл газының мөлшерімен анықтауға болатындығы айтылды. Көптеген зерттеулердің нәтижесінде тыныс алу қарқындылығының тұрақты емес екендігі оның өсімдіктің түрлеріне, органдарына, ұлпаларына және сыртқы жағдайларға байланысты өзгергіштігі дәлелденді.

Өсімдіктің жас ұлпалары мен органдары қарқынды тыныс алады. Мысалы, бидай жапырағының тыныс алуы, бұршақ тұқымдастар жапырағына қарағанда 3-5 сес жылдам. өсімдіктің көбею органдарындағы тыныс алу басқаларына қарағанда едәуір жоғары болады.

Сыртқы ұлпаларда тыныс алу деңгейі ішкілерге қарағанда жоғарырақ. Көлеңкеде өсетін өсімдіктер жарық сүйгіштерге қарағанда бәсеңдеу тыныс алады. Тыныс алуы төмен өсімдіктерге жасаңшөптер (секкуленттер) жатады.өсімдіктердің солтүстік түрлерінің тыныс алуы оңтүстік тектілерден қарқындылау келеді (әсіресе температура төмендегенде). Таулы аймақтарда өсетін өсімдіктердің де тыныс алуы тегістікте өсетіндердікінен қарқындылау келеді.

Тыныс алуға оттегінің әсері. Тыныс алу процесі қалыптағыдай жүзеге асуы үшін өсімдік клеткалары мен ұлпалары оттегімен үздіксіз қамтамасыз етілуі қажет. Дегенмен, тыныс алуға пайдаланылатын заттардың тотығу процестері анаэробтық жағдайда да іске асатындығы туралы бұдан бұрын айтылды.

Қоршаған ортада оттегінің мөлшері 21-ден 9%-ке дейін төмендегенде өсімдік ұлпаларының тыныс алу деңгейі онша өзгере қоймайды. Оттегінің мөлшері 5% шамасындай болғанда ғана оның жас өсімдіктерге сіңуі төмендей бастайды, көмірқышқыл газының бөлінуі шамалы ғана өзгереді. Тыныс алудың аэробтық сатысындағынегізгі оксидазалардың бірі – цитохромоксидаза ферменті оттегінің мөлшері өте мардымсыз жағдайда да өзінің ырықтығын сақтайды.

Тыныс алуға ауадағы СО₂ мөлшерінің әсері. Ауадағы көмірқышқыл газының мөлшері көбейгенде тыныс алу қарқындылығы төмендейді. Ауада СО₂ мөлшерінің көбеюі өнген тұқымдардан көмірқышқыл газының бөлінуін көбірек тежейтіндіктен тыныс алу коэффициентінің шамасы төмендейді. Көмірқышқыл газының мөлшері көбейген жағдайда жапырақтағы тыныс алудың бәсеңдеуі устицалардың жабылуына байланысты болуы мүмкін. Қалың қабықты тұқымдар ұлпаларында СО₂ мөлшерінің көбеюі олардың тыныштық күйінің бір белгісі болып есептеледі.

Тыныс алу және жарық. Тыныс алуға жарықтың әсері әліге дейін жете зерттелмеген. Дегенмен, жарықтың өсімдік организміндегі барлық процестерге әсерін тигізетіндігі ешқандай күмән туғызбайды. Жарықтың әсерінен жапырақта тотықсыздырғыштар (аскорбин қышқылы,т.б.) пайда болады, ұлпалардың тотықсыздырғыштық қабілеті күндіз жоғарылайды да, түнде төмендейді. Түнгі мезгілде жапырақта, әсіресе лимон қышқылыныңмөлшері көбейеді.

Түнгі тыныс алуда фотосинтездің алғашқы өнімдері өсімдіктің құрылыстық бөліктеріне айналып, белок молекулаларының құрылысын жаңартады,клеткадағы иондық айырмашылықтарды сақтайды.

Тыныс алуға температураның әсері. Тыныс алу негізінен биохимиялық-ферменттік процесс болғандықтан басқа процестерге (фотосинтез) қарағанда температураның өзгеруіне сезімталдау келеді. Оның қарқындылығы орта температурасы тіршілікке жағымсыз шекке дейін жоғарылаған сайын үдей түседі. Бірақ, осылайша өзгеру өсімдіктердің түрлерінде ғана емес, жеке өсімдіктің жеке мүшелері мен ұлпаларында да біркелкі болмайды.

Сонымен, өсімдіктердің жеке түрлерінде, органдарында тыныс алудың белгілі ең төмен (мүмкін), қалыпты және өте жоғары (максимум) температурасы болады. Қыстайтын өсімдіктердің тыныс алуы фотосинтезге қарағанда анағұрлым төмен (-25⁰С) температурада байқала береді. Қоңыржай аймақтың өсімдіктерінің көпшілігінде тыныс алудың қалыпты температурасы 30-40⁰С шамасында, яғни, фотосинтезбен салыстырғанда 5-10⁰С жоғары болады.

Тыныс алуға ылғалдың (судың) әсері. Тыныс алу қарқындылығы өсімдік ұлпаларының ылғалдығына да байланысты өзгереді. Бұны бидай дәнінің әртүрлі ылғалдықта тыныс алуынан айқын байқауға болады.

Тыныс алу химизмінің өзге жолдары -Гликолиз және одан кейін келетін Кребс циклі жолымен жүзеге асатын химизм тыныс алудың бірден-бір ғана әдісі емес. Глюкоза пентозофосфат циклі бойынша тотығуы мүмкін. Бұл циклдің ерекшелігі –мұнда глюкоза триозаға ыдырамастан бірден фофоглюкен қышқылының лактонына дейін тотығады, ал лактон бұдан соң гидратация және тотығу дикарбоксилдену процесіне ұшырайды. Осы реакциялардың нәтижесінде түзілген рибулеза-5-фосфат бірқатар басқа моносахаридттрге айналады. Тыныс алудың пентозофосфат циклі кезінде NADH-тың 12 молі түзіледі, бұл глюкозаның 1 моліне АТР-ның 36 молі келетінімен сәйкес болады. Энергетикалық жағынан пентозофосфат циклі гликолиз бен Кребс цикліне тең. Өсімдіктердің көпшілігінен пентозафосфат циклінің барлық ферменттері табылған. Өсімдіктердің әр түрінде тыныс алу химизмі екі типте жүруге болады деуге болады. Тыныс алудың екі типінің арақатыныс өсімдіктердің түр ерекшеліктеріне және өсіп жетілу кезеңдеріне байланысты болса керек.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: