Модификациялық өзгергіштік

Генотиптері ұқсас, бірақ әр түрлі орта жағдайларында өсіп дамитын организмдердің фенотиптері түрліше болып қалыптасады. Дарақтардың осылайша фенотипті жағынан әр түрлі болып өзгеруін модификациялық өзгергіштік деп атайды. Модификациялық өзгергіштіктің өзі белгілі бір реакция нормасымен шектеледі, яғни организм белгілерінің өзгеруінің белгілі бір шамасы болады. Мысалы, сиырдың үш қасиетін алайық: оның сүттілігі азығы мен күтіміне тығыз байланысты. Дұрыс рацион құрып, қажетті мөлшерде азықтандыра отырып оның сүтін молайтуға болады. Бұл тез және көп өзгеретін қасиет. Ал сүтінің майлылығы сүттілікке қарағанда азық және күтім жағдайларына аз мөлшерде байланысты және ол сиырдың тұқымына тән біршама тұрақты қасиет. Дегенмен, құнарлы азық беру арқылы оны да аздап өзгертуге болады. Анағұрлым аз өзгеретін, тұрақты белгі — сиырдың түсі. Бірақ сиыр жүнінің түсін сыртқы орта жағдайларына мүлдем байланыссыз деуге болмайды, ол да аздап болса өзгереді. Бұдан біз қандай белгі-қасиет болсын сыртқы ортаның әсерінен белгілі бір мөлшерде модификациялық өзгергіштікке ұшырайтындығын көреміз.

Модификациялық өзгергіштік организмнің көбею жолдарына, қандай биологиялық түрге жататындығына және өсу ортасына байланысты. Ол жер бетіндегі барлық тірі организмдерде болады.

Модификациялық өзгергіштік генотиптің өзгеруіне байланысты емес, сондықтан олар тұқым қуаламайды. Бірақ гендердің қызметіне және ферменттердің белсенділігіне әсер етуі мүмкін. Мысалы, төменгі температурада кейбір ферменттердің белсенділігі кемиді. Соған байланысты зат алмасу процесі өзгереді де, организмнің өсіп-дамуы баяулайды. Олай болса, сыртқы орта факторларының әсерінен көптеген физиологиялық, биохимиялық және морфологиялық процестер өзгереді. Бірақ бұлар тек фенотиптік қана өзгерістер. Себебі мұндай жағдайда гендердің құрылымында ешқандай өзгеріс байқалмайды.

51. Өсімдіктердің қолайсыз жағдайларға төзімділігі

Климаттық жағдайлар өсімдіктердің өсіп жет ілуіне қолайлы әсер ете бермейді. Қатаң климат жағдайлары өсімдіктердің тіршілігіне қауіп төндіреді. Солтүстік және қоңыржай өңірлерде өсімдіктер аздап, қысқы құрғақшылық пен температураның ауытқуынан зардап шегеді. Мұндай кезеңдерде күздік астық тұқымдары мен жеміс ағаштары үсікке шалдығады. Тұзды топырақты жерлердің өсімдіктері тұздар концентрациясының күштілігімен күреседі. Алайда барлық топырақ-климат жағдайларында да өсімдіктер орта жағдайларына бейімделеді.
Қыста өсімдіктер көбіне төменгі температура мен жылылық кезіндегі температураның күрт ауытқуынан зардап шегеді. Н.А. Мансүмов 1912 жылы «Өсімдіктердің үсуі мен суыққа төзімділігі» еңбегінде өсімдіктердің аязға төзімділігі жөнінде, өсімдік клеткаларында мұз қатып, протаплазманың коллоидтың құрылымы бұзылатындықтан, өсімдік үсіп тіршіілігін тоқтады. Демек өсімдік бойында су қанша аз болса, тұз да сонша аз қатады. Өсімдіктің сусыздануы мен қатар, онда қорғаныш заттары- қант пен тұздыңі жиналуы протаплазма коллоидтарының төзімділігін арттырады.
Өсімдіктердің зат алмасуы мен орта жағдайлары арасында үйлесімді байланыс бар. Бұл үйлесімділіктің бұзылуы Сергеевтің пікірі бойынша өсімдіктердің зақымдануы мен тіршілігін тоқтатуының себебі болып табылады. Сондықтан ортаның аса қиын жағдайларында организмнің тіршілікке қаблеттілігін оның төзімділігі емес, бейімделгіштігі анықтайды.
Суды көп буландыратын ағаш тұқымдастары суыққа төзімсіз болады. Қысқа тронстарция неғұрлым төмен болса, өсімдік соғұрлым аязға төзімді келеді.
Күзде вегетация мен өсу процестерін дер кезінде тоқтатудың зор маңызы бар. Шабдалы декабрьде терең тыныштықта болады-20.
Вегетация зат тыңайтқышын кеш енгізу және ішкі суару өсу мерзімін ұзартып, аязға төзімділігі кемиді. Ал вегетация дәуірінің соңында фосфор-калий тыңайтқыштарын енгізу, керісінше көмірсулардың жиналуына және бір жылдық өркендердің тез өсуіне жағдай жасап аязға төзімділігін арттырды. Қыста суару жеміс ағашына төзімділігі артады. И.И. Туманов өсімдіктерді төменгі температураға шынықтыру мәселесін зерттеп аязға төзімділік ұзақ та күрделі даярлықтың нәтежесінде қалыптасатынын көрсетті қажетті генетикалық табиғаты бар өсімдіктерді ғана аязға төзімді етуге болады. Өсімдіктерде өсу процесі тоқтап, олар тыныштық кезеңінде тұрғанда ғана аязға шынықтыруға болады.
Тыныштық кезеңінде тұрған өсімдікті шынықтыру екі фазада өтеді.
1. Төменгі оң температурада өтеді. Бұл жағдайда клеткаларда қорғаныш заттары- қант жиналады.
2. Фаза теріс температурамен баяу салқындату жағдайында өтеді. Бірінші және екінші фазаның барысында протоплазманың су өткізгіштігі артады, мұз болып қатуға бейім судың бәрі клетка аралығына ағып барады. Содан протаплазманың құрлымы өзгеріп төменгі температураға мүмкіндік береді.
Қысқа уақыт әсер ететін, неғұрлым төменгі температура ұзақ уақыт әсер ететін төменгі температураға қарағанда қауіпті емес. Суыққа төзімділік дәрежесі өсімдіктің түрі мен сорттарының географиялық шығу тегіне, даму фазаларына байланысты.
Құрғақшылыққа төзімді.
Еліміздің көптеген терреториясының климатының құрғақтығы көзге түседі. Қазақстанда негізінен құрғақ климат болып келеді жауын-шашын аз, жазы ыстық және құрғақ келеді.
Дала аймағында буланғыштық, түсетін жауын-шашынның 3-7 есе артық болады, ол жауын-шашынның жылдық мөлшері 200-500 мм аралығында өскенде төмен болады кегіде 7-20 есе буланғыштық. Мұндай қатаң жағдайларда мәдени дақылдардың ғана емес, сондай-ақ жабайы өсімдіктердің де өсіп жетілуі тұтасымен олардың ылғал тапшылығына бейімделуіне байланысты. (Т.Б.Дарқапбаев) Құрғақшылықтың атмосфералық және топырақ құрғақшылығы деген түрлері бар.

52. Амин қышқылдары олардың ағзадағы атқаратын қызметі

Амин қышқылдары олардың ағзадағы атқаратын қызметі. Молекула құрамында бір немесе бірнеше аминтоптары бар карбон және дикарбон қышқылдарының туындылары, аминкарбонды қышқылдары немесе жай амин қышқылдары сияқты органикалық қосылыстардың маңызды тобын құрайды.ПОДРОБНЕЕ

Аминқышқылдары ақуыздар түзетін құрылымдық, химиялық бірліктер немесе «құрылыс кірпішіктері» болып табылады. Аминқышқылдарының құрамында 16% азот бар, бұл басқаша екіншілік тамақатану элементтері болып табылатын көміртектер мен майлардан құралған негізгі химиялық айырмашылық. Амин қышқылдарының организмдегі маңыздылығы ақуыздардың барлық өмірлік процестердегі үлкен рөлімен анықталады. Ең ірі жануардан, ең кіші микробқа дейінгі ағзалар ақуыздардан тұрады. Ақуыздардың неше түрлі формалары тірі ағзадағы болып жатқан барлық процестерге қатысады. Адам денесінде ақуыздардан бұлшықеттер, сіңірлер, барлық мүшелер және шаш, тырнақтар қалыптасады; ақуыздар сұйықтықтар мен сүйектің құрамына кіреді.Ағзадағы барлық процестерді тездететін және реттейтін ферменттер мен гормондар да ақуыздар болып табылады.

Ағзада ақуыздың аздығы ісікке шалдықтыратын су балансының бұзылуына әкеліп соқтырады. Ағзадағы әрбір ақуыз қайталанбас және арнайы мақсаттар үшін өмір сүреді. Ақуыздар өзара алмастырылмайды. Олар ағзада тамақ өнімдеріндегі ақуыздардың ыдырауы кезінде пайда болатын амин қышқылдарынан синтезделеді. Бұдан келе ақуыздардың өзі емес, дәл аминқышқылдары тамақтанудағы құнды элемент болатынын түсінеміз.Аминқышқылдары адам ағзасының мүшелері мен құрамына кіретін ақуыздарды тудырумен қоса, олардың кейбіреулері неймедиаторлар (нейтротрансмиттерлер) рөлін атқарады. Нейромедиаторлар дегеніміз – жүйке импульсын бір клеткасынан екіншісіне беріп жіберетін химиялық заттар. Бұдан түсінгеніміз, кейбір амин қышқылдары бас миының қалыпты жұмыс істеуіне қажет. Аминқышқылдары дәрумендердің және минералдардың өздерінің функцияларын дұрыс орынауына әсер етеді. Кейбір аминқышқылдары бұлшықеттерінің терісін энергиямен тікелей қамтамасыз етеді.

α- аминқышқылдарын табиғи заттардан және синтетикадан алынады. Ақуыздардың сулфо ерітінділерде гидролиз кезінде қышқыл қатысында α –амин қышқылдарының қоспасын береді. Осы қоспалардан әр түрлі тәсілдермен ерекше α – амин қышқылдарын бөліп алуға болады. Ақуыздардан алынған барлық α — амин қышқылдар (аминсірке қышқылынан басқа) белсенді болып табылады. Аминқышқылдардың синтезі үшін бастапқы заттар ретінде α — гомогенкарбонды қышқылдарды, альдегидтерді, галогенсутектерді алады.

β –аминқышқылдарын аммиакты α -, β — қанықпаған карбон қышқылдармен қосқанда алады. В.М.Радионов 1926 жылы аммиактың қосылуымен қанықпаған қышқылдың алынуын бір сатыда қоса отырып, осы реакцияның жүруінің қолайлы әдісін тапты.

γ-, δ-, ε-, және ω— аминқышқылдарыныңалынуы карбоксил тобынан алыстанған аминотоппен амин қышқылдарын алу үшін әр түрлі спецификалық әдістер қолданылады. Бұл әдістердің бір бөлігінің мәні α — аминқышқылдарының сәйкес циклдік амидтері — лактамдардың және олардың сілтілік гидролизде алынуы болып табылады[1,2].

Бүгінгі күнде ғалымдар аминқышқылдарын жан-жақты зерттеуде, мысалы, Gaussian 03 программалар пакетінің көмегімен B3 LYP/ 6-31G тығыздық функционал теориясы әдісімен әр түрлі қайталанатын тізбек құрамды санмен глицин- полиамидті қышқыл комплексінің есептеулері жүргізілді. Алынған нәтижелер полимердің аминқышқылдың молекулярлы дақтарымен синтезі кезінде полимер-глицин шегінде болып жатқан процесстерін толық түсіндіру үшін қолданылды. Полимерде элементарлы тізбек санының көбеюімен комплекс тұрақтылығының жоғарлайтыны анықталды. Глицин молекуласы полимердің ішкімолекулярлы құрылымына координирлеуші әсер етеді[3].

Белгілі болғандай [4], су протеиндердің құрылысы мен олардың сұйық ортада фунционалналдануында негізгі роль атқарады. Осыған байланысты ақуыздардың модельді қосылыстарының сумен әрекеттесуін зерттеу биологиялық және медициналық профильдегі қосылыстардың (ферменттердің, фармакологиялық рецепторлардың), генді инженерліктің, дәрілік қосылыстардың әрлендіруде, жаңа аналитикалық және диагностикалық процедураларда белсенді топтардың функционалдық бағалауда маңызы үлкен [5]. Соңғы жылдары фармакологияда маңызды бағыты жаңа дәрілердің жасалуы, олардың басты ерекшелігі адам ағзасына тән қосылыстар болуы. Соңғылардың қатарына ақуыздардың модельді қосылыстарын – аминқышқылдары, пептидтерді және олардың туындыларын жатқызуға болады. Осындай қосылыстардың синтездерінің оптималды технологиялың режімін дайындау үшін, интермениаттардың түзілуін термодинамикалық циклін құрастыру үшін термодинамикалық параметрлерін білу керек, оның ішінде сублимация энтальпиясын және ергіштігін.

Жұмыста экспериментальды термохимиялық зерттеулердің нәтижелері берілген және есептеулердің берілгендері еру энтальпиясын, сублимациясын және дәрілер ретінде кейбір аминокарбон қышқылдарының қолданылатын (глицин) немесе ферменттердің субстартты немесе каталистік фермент центрлерінің (аланин, L- фенилаланин және т.б.)модельдеуші қасиеттерінің гидратациясын есептеуге мүмкіндік береді. Тірі табиғатта кең тараған аминқышқышқылы лейцин, екінші орында – аланин, сосын –серин [6], осыған байланысты ол зерттеулердің объектісі ретінде алынған. Айтып кететін бір жағдай, аминқышқылдарының молекулалары ерітіндіде де, кристалдық күйінде де биполярлы күйде немесе цвиттерионды формада NH⁺_3-CH(R) – COO болады. Эффективті заряд тасушы NH⁺₃ және COO — топтарынан басқа, аминқышқылдарының құрылысында әр түрлі полярлы және гидрофобты топтар бар. ақуыздардағы аминқышқылдарының химиялық қасиеттері, яғни олардың реакцияға түсу қабілеті, шеткі R-радикалының қасиетімен анықталады. Олардың гидрофобтығының еру мен гидратация процесстерінің энергетикасына әсерін анықтау ерекше қызықтырады. Осыған байланысты осындай жүйелердің термодинамикалық аспектілерін зерттеуде калориметриялық әдістер ерекше мәнге ие болады. 1.1 кестеде зерттелетін аминқышқылдарының алынған зерттеулер нәтижелері мен әдебиеттердергі мәліметтер жалпыланған, олардың негізінде әртүрлі құрылысты шеткі радикалы бар аминқышқылдарының суда еру энтальпиясының сәйкестендіруі жүргізілген. Зерттеу объектілері ретінде сызықты және тармақталған алифатты аминқышқылдары (Gly, L- Ala, DL- Ala, Abu, DL-Nva, DL- Nle, L-Val, D- Val, L-Leu), шекті полярлы тізбегі бар аминқышқылдар (L-Ser, L-Thr) мен құрамында бензол сақинасы бар (L- Phe) аминқышқылдар алынған. 1 кестетден көрінетіндей аминқышқылдарының суда еру процесі жылу сіңірумен жүреді, ол гидратацияның экзотермиялық эффектісімен қалпына келтірілмейтін, судағы сутектік байланыс торын және қосылыстың кристалдық құрылымын бұзу үшін жұмсалатын үлкен энергетикалық шығындармен түсіндіріліледі. Шеткі радикалдың ұзындығын арттырған сайын аминқышқылдарының еру энтальпиясы теріс мәнге ие болады.

Арнайы құрыстырылған изотермиялық қабықшасы бар калометрде 298.15 К жағдайында DL- аланиннің, D- валиннің и L- сериннің, глициннің еру жылуы тәжірибе жүзінде анықталды. Ферменттердің немесе дәрілік заттардың орталықтарының белсенді қасиеттерін модельдеуші құрамында шеткі тізбекте сызықты немесе тармақталған алкилді радикалы, полярлы ОН-тобы немемсе бензол сақинасы бар 12 α-аминкарбонқышқылдарының еру мен гидратация процесстерінің энтальпиялық ерекшеліктері зерттелген.

Δ_hydr H⁰ / V⁰₂ параметрі аминқышқылдарының сулы ерітіндіні тұрақтандыру әсерінің көрсеткіші ретінде қолданылуы мүмкін екені көрсетілген. Оның көрсеткіші неғұрлым төмен болса, зерттеліп отырған қосылыс соғұрлым құрылымданған.

Судың зарядты орталықтарда (NH⁺₃ COO^—) бірдей электрострикционды сығылуымен қатар әртүрлі аминқышқылдардағы сумен гидрофобты әрекеттесулері тармақталған аминқышқылдары үшін (от Ala к Leu) және сызықты қосылыстардың аз бөлігінде (Abu, Nva, Nle) Δ_hydr H⁰ көрсеткішінің төмендеуімен жүреді (теріс болады). Энергетикалық көзқарас бойынша әртүрлі аминқышқылдарының суда еруінің жылу эффекетілері денатурация процесін модельдеу мүмкін, ол аминқышқылдарының қалдықтары протеиннің ішкі бөлігінен сулы ортаға өтуі ретінде қарастырылады. Осында гидрофобты және спецификалық әрекеттесуі мен аминқышқылдарының дегидратация процестерінің арасындағы тепе-теңдіктің маңызы үлкен. Аминқышқылдарының сумен әрекеттесуінде гидрофобты гидратацияның доминантты ролі көрсетілген және ол биомолекуланың күрделенуімен өседі.

α- аминоқышқылдармен және шарап қышқылымен сирек жер элементтерінің (СЖЭ) координациялық қосылыстары метал-биологиялық белсенді заттардың өзара әрекеттесуін зерттеуде және биологиялық белсенділікке ие дәрілерді жасауда маңызы зор. Празеодима (ІІІ) және басқа СЖЭ-нің бір уақытта α-аминқышқылдары мен гидроқышқылдарының аниондары бар комплексті қосылыстары терең зерттелмеген. Әр лигандты празеодима (ІІІ) мен кейбір СЖЭ-ң α-аминқышқылдарымен және салицил қышқылымен комплекстер алынды [7]. Жұмыста европий (ІІІ) глутамин мен шарап қышқылымен әрлигандты комплексі алынды. Празеодиманың (ІІІ) шарап қышқылымен және глицинмен немесе метионинмен әрлигандты қосылысы әдебиеттерде сипатталмаған. Осы жұмыстың негізгі мақсаты – құрамында глициннің, метиониннің және шарап қышқылының координацияланған иондары бар празеодиманың әр лигандты қосылыстарының синтез әдістерін құрастыру және қасиетерін мен ішкі комплекстік құрылысын зерттеу.

Осылайша, синтезделген празеодиманың (ІІІ) глицинмен немесе метионмен және шарап қышқылымен комплексінің спектроскопиялық және термиялық қасиеттері зерттелді. ИҚ-спектрі бойынша аминқышқыл мен шарап қышқылдарының аниондары празеодиманың(ІІІ) сфералық координациясында орналасқандығы анықталды. Алынған қосылыстардың термолизі бірнеше сатылы қиын процесс, ол келесі схама бойынша жүреді: дегитрация, сусыз тұздың ыдырауы, қосылыстың органикалық бөлігінің негізгі массасының жанып кетуі, термиялық айналу, соңғы өнімнің қалыптасуы (Pr₆O₁₁).Құрамында координацияланған глицин немесе метионин және шарап қышқылдарының иондары бар, әрлиганд типті празеодиманың ішкі комплексті қосылыстары синтезделген. Олардың құрамы анықталып, спектроскопиялық және термиялық қасиеттері зерттелген. Алынған мәліменттерге сүйеніп лигандтардың координациялану әдісі бойынша қорытындылар жасалды.

Олардың ағзадағы атқаратын ролін қарастыратын болсақ, адам организмінде олардың көбісі бауырда синтезделеді. Алайда, олардың кейбіреулері ағзада өздігінен синтезделе алмайды, сондықтан адам оны тамақ арқылы қабылдау керек. Мұндай алмастырылмаймын аминқышқылдарына гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан және валин жатады. Бауырда өздігінен синтезделетін аминқышқылдарына аланин, аргинин, аспарагин, аспарагин қышқылы, цитруллин, цистеин, гамма-аминомай қышқылы, глютамин қышқылы, глютамин, глицин, орнитин, пролин, серин, таурин, тирозин жатады.

Ақуыздардың синтезделу процесі әрдайым организмде жүреді. Алмастырылмайтын аминқышқылдарының біреуі ғана жоқ болған жағдайда да ақуыздардың түзілуі тоқтатылады. Бұл асқорыту жүйесінің бұзылу, бойдың өсуінің төмендеуі, дипрессия сияқты әр түрлі күрделі қиындықтарға әкеліп соқтыруы мүмкін. Бұл мәселе қалай туындайды? Біз ойлағаннан да оңай туындайды. Егер сіздің тамақтануыңыз тепе-теңдірілген болса да, сіз ақуыздың жеткілікті мөлшерін тұтынсаңыз да басқа көптеген факторлар осыған әкелуі мүмкін. Асқазан — ішекті трактта сорылулардың бұзылуы, инфекция, жарақат, стресс, кейбір дәрілік препараттардың, қартаю процесі және организмдегі басқа қоректендіргіш заттардың дисбалансы – осының барлығы алмастырылмайтын аминқышқылдарының дефицитіне келтіреді. Қазіргі таңда алмастырылатын және алмастырылмайтын аминқышқылдарын биологиялық белсенді тамақ қоспалары көмегімен қабылдауға болады. Бұл әсіресе, әр түрлі кәсіби аурулар және редукциялы диеталар кезінде өте маңызды. Вегетарианшылар ағзадағы ақуыздың нормалы синтезі алмастырылмайтын аминқышқылдары бар қоспалар қажетті. Құрамында аминқышқылдары бар қоспаларды таңдау кезінде, құрамында Америка Фармакопеясы (USP) бойынша стандартталған L — кристалдық аминқышқылдары бар өнімдерді таңдау дұрыс. Аминқышқылдарының көпшілігі екі форма түрінде болады, біреуінің химиялық құрылымы екіншісінің айна көрінісі болып табылады. Олар D- және L-формалар деп аталады, мысалы D — цистин және L – цистин. D dextra дегенді білдіреді (латынша оң), aл L — levo (сәйкесінше,сол). Бұл терминдер берілген молекуланың химиялық құрамы болып табылатын спиральдың айналу бағытын түсіндіреді. Жануар және өсімді ағзаның ақуыздары негізінде аминқышқылдарының L- формаларымен жаралған (D, L – формаларымен негізделегн фенилаланиннен басқа). Сонымен, құрамында L – аминқышқылдары бар қоспалар адам ағзаның биохимиялық процестері үшін ең қолайлысы болып табылады. Бос немесе байланыспаған аминқышқылдары анағұрлым таза формалар болып табылады. Олар қорытуды қажет етпейді және өздігінен қан ағымымен абсорбцияланады. Ішкі қолданыстан кейін тез сіңіріледі және аллергиялық реакцияларды тудырмайды. Егер сіз алмастырылмайтын аминқышқылдарының комплексін қабылдасаңыз оны 30 мин тамақтанудан бұрын қабылдамаған дұрыс

53. Экологиялық генетика

Экологиялық генетика сыртқы орта факторларының тұқым қуалаушылыққа әсерін зерттейді. Адамның экологиялық генетикасы эволюцияның жалпы биологиялық заңдылықтарымен байланысты. Эволюция барысында адам сыртқы ортаның алуан түрлі өзгерістеріне реакция мөлшері кең биологиялық түр ретінде бейімделіп отырады. Бейімделу әрекеті топтық немесе популяциялық деңгейде генотиптердің сұрыпталуымен қатар жүреді. Сондықтан адамның эволюциясы оның генотипінің эволюциясымен сипатталады. Сыртқы ортаның зиянды немесе қандай.да бір жаңа факторларының әсеріне байланысты адамда жағымсыз өзгерістердің қалыптасуы мүмкін. Олар:
1) тұқым қуалау материалының құрлысының өзгеруі
2) патологиялық геннің экспрессиялануы
3) популяция генофондының өзгеруі
Сыртқы орта факторларының әсерінен аллельдердің патологиялық көріністер беруін экогенетикалық реакциялар немесе экогенетикалық аурулар деп атайды.

54. Фотосинтездің қараңғы фазасы

Фотосинтезді зерттеу барысындағы ең басты мәселелердің бірі — осы процестің өсімдіктердің жасыл жапырақтарында жүзеге асуы құбылысын ашу. Бұл сұраққа нақты жауап берген неміс ғалымы Т.В.Энгельман болды. Ол фотосинтез процесінің хлоропластарда жүретінін дәлелдеу үшін жасушаның әр түрлі бөліктерін кішкене сәуле шоқтарымен жарықтандыруға болатын микроскоп құрастырды. Жасушаның жеке бөліктерін жарықтандыра отырып, оның қай бөлігінің фотосинтезге кабілетті екенін зерттеді. Сөйтіп, ол жасушаның қай бөлігі фотосинтез процесі үшін жарық қабылдағышы бола алатынын дәлелдеді. Фотосинтездік белсенділікке талдау жасау үшін ол тек анаэробты жағдайды ғана талдап алды. Ол үшін қозғала алатын және оттектің концентрациясы жоғары болатын аймақ бағытына қарай жылжитын бактерияларды қолданды. Сонда Т.В.Энгельман бактериялардың жасушаның жарық түскен хлоропластарына жылжитынын басқа жарық түскен органоидтеріне жылжымайтынын байқаған. Бұдан Энгельман: "Хлоропластар жасушалары оттек орталығы болып табылады және фотосинтез процесі нәтижесінде оттек бөлінеді" деген тұжырым жасаған. Сонымен фотосинтез процесі кезіндегі жарықтың сіңірілуі мен оттектің бөлінуі тек хлоропластарда жүретіні анықталды.

Фотосинтез процесі екі сатыға бөлінеді. Жарық және қараңғы фазалары. Жарық фазасының реакциялары хлоропластың бетіндегімембраналық түзілім — ламеллада жүрсе, караңғы фазасының реакциялары хлоропласт денесінде немесе стромасында өтеді. Фотосинтездің жарық фазасы реакцияларының әлементарлық өлшем бірлігі — квантосомалар болып табылады. Оның құрамынахлорофилдің 230 молекуласы және электрон тізбегін тасымалдауға қатысатын нәруыздар — цитохром b, с және ферредоксин кіреді.

Араңғы фазасы

Фотосинтездің II сатысы жарық квантын қажет етпегендіктен, фотосинтездің қараңғы сатысы деп аталған. Бұл сатыда С0₂-ні игеру және көмірсуларды синтездеу үшін АТФ пен НАДФН энергиялары жұмсалынады. Мұнда құрамында 3—7 көміртек атомдары болатын әр алуан көміртекті қосылыстардың айналымы сияқты күрделі процестер жүреді. Бұл процесте бейорганикалық С0₂-ні игеретін негізгі фермент — рибулозобифосфаткарбоксилаза. Оны қысқаша "рубиско" деп атайды. Мұндай көміртектің фотосинтездік ассимиляциялану жолын Кальвин жолы деп атайды. Фотосинтездік бұл реакциялар жиынтығы фотосинтездің жарықтағы және қараңғыдағы сатысын біріктіреді. Мұнда судың құрамындағы сутек атомы көміртек диоксидінің тотықсыздануына жұмсалады. Ал оттек молекула күйінде бөлініп шығады.

55-58. Өсімдіктердің өсуіне қажетті жағдайлар

Өсімдіктердің өсіп жетілуіне қажетті негізгі факторлар — жарық, жылу, ауа, су және қоректік заттар. Осы факторлардың біреуі немесе бірнешеуі өсімдіктерге жетіспесе, онда еш уақытта мол өнім алынбайды. Сондықтан ауыл шаруашылығымен айналысатын мамандардың негізгі міндеті — өсімдік тіршілігіне қажетті, жетіспейтің факторды дұрыс анықтау және оның өсімдіктерге жеткілікті мөлшерде болуын реттеу. Жарық. Жарықтың өсімдіктер тіршілігіндегі маңыздылығы — олардың қатысуымен фотосинтез процесі жүріп, өсімдіктерде күрделі органикалық заттар түзілетіндігі. Жақсы тускен жарықтың әсерінен өсімдік тамырларының өсуі күшейеді, оның жапырақтары мен сабақтары жақсы өседі де жоғары өнім береді, сондай-ақ өнімнің сапасы да едәуір жақсарады. Мұның бәрі өсімдіктердің өсу-жетілу процестерінің жақсы жүруімен байланысты. Жарық жетіспесе дәнді дақылдар нашар түптенеді, тамырлары әлсіз болады және сабақтары шамадан тыс ұзарып кетеді. Олардың сабактары желдің әсерінен жатып қалады, дәні өте ұсақ, салмақсыз және сапасы да нашар болып түзіледі. Мұның бәрі сайып келгенде дақыл өнімінің азаюына себепкер болады: Өсімдіктің тез өсуіне, оның тұқым түзуіне тәуліктің жарық және қараңғы кезеңінің ұзақтығы мен қысқалығы едәуір әсер етеді. Кейбір дақылдар, мысалы: мақта, темекі, тары, жүгері, күріш қысқа күнде және ұзақ түнде тезірек гүлдесе, басқа біреулері: бидай, қарабидай, арпа, сұлу және тағы басқалары, керісінше — ұзақ күн және қысқа түн жағдайында тезірек гүлдейді. Міне, осы жағдайларға байланысты балық дақылдар қысқа күнді және ұзақ күнді болып екі топқа бөлінеді. Әр түрлі дақылдардың күн ұзақтығына осылайша бейімделуіне байланысты әрбір дақылды түрлі мақсатқа пайдалануға болады. Мысалы, жоғарыдағы жағдайлар жүгеріні дәнге, пішендікке және сүрлемге еккенде әбден ескерілуі қажет. Бұл тәртіпті басқа дақылдар үшін де қолдануға болады. Жылу. Бұл да өсімдік тіршілігінің негізгі факторларының біріне жатады. Жылу болмаса топырақ және атмосфера ауасы да қызбайды, өсімдіктер нашар өседі, кейде тіпті өспейді де. Бірақ жылу өсімдіктерге белгілі бір мөлшерге дейін керек. Аса қатты және ұзақ болған жылулық, яғни аптап ыстық өсімдіктерге зиянды болып келеді. Әр түрлі дақылдар өзінің биологиялық дму ерекшеліктеріне байланысты өз тіршілігінің өсу дәуірінің әр кезінде жылуды түрлі мөлшерде қажет етеді, тіпті дақылдардың тұқымы көктеп шығуы үшін де әр түрлі жылу мөлшері қажет. Осыған байланысты барлық дақылдарды жылу сүйгіш және жылуды орташа сүйетін деп бөледі. Өсімдіктердің өсу дәуірінің әр кезеңінде жылуды қандай мөлшерде қажет ететіндігін білудің маңызы зор. Жергілікті жердің ауа-райы жағдайларына байланысты дақылдардың өсіру мерзімін және қандай дақыл осы жерге аса бейім екендігін толық анықтауға да болады.

Өсімдіктер жердің үстіңгі құнарлы қабаты — топырақта өсетін болғандықтан, жылудың топырақта өсетін болғандықтан, жылудың топырақта қандай мөлшерде екендігін білудің маңызы зор. Салқын, жылусыз топырақта түрлі микробиологиялық процестер нашар жүреді және себілген тұқым да ұзақ өнбей жатады. Топыраққа келетін жылулықтың негізгі көзі — күн радияциясы. Күн жылуының топыраққа түсу мөлшері және ұзақтығы жыл мезгіліне, ауа-райы ерекшелігіне байлаысты. Ауа райы неғұрлым бұлтты және онда жаңбыр түйіршіктері көп болса, соғұрлым олар күннен жерге түсетін жарықты және жылуды көп жұтып алады. Мұдай жағдайда жерден атмосфераға бөлініп шығатын жылу мөлшері де азая түседі. Табиғатқа мұндай процесс қажет. Егер өнебойы күн бұлтсыз және жаңбырсыз болып тұрса, адамзат тарихыда болып көрмеген қуаңшылық болар еді де жер бетідегі өсімдіктер күйіп кетер еді. Әрбір жергілікті жердің табиғи климат жағдайларын, әсіресе жылулықты, күн ұзақтығын, жауын-шашын мөлшерінің және олардың қай мерзімде қандай болатынын білудің өсімдіктер дұрыс өсуін реттеуде аса зор маңызы бар. Көп жағдайларда табиғаттың бұл заңдылықтарын адамзат өз қажетіне қарай реттеуіне мүмкіншілігі жетеді. Мысалы, топырақтың жылу режимін реттеу үшін мынадай шараларды жүзеге асыру керек: топырак бетіне ұсақ өсімдік қалдықтарын шашу, топырақтың жоғарғы қабатында ұсақ кесекті құрылым болуын көздеу, топырақты дұрыс өңдеу, ауа салқын болған жағдайларда бақтарды түтіндету, егістік жерлерінің айналасына егісті желден қорғайтын орман алқаптарын егу және тағы басқа жұмыстар атқару;
Ауа. Ол топырақтағы түрлі микробиологиялық процестердің жүруі үшін аса қажет. Егер микробиологиялык процестер жақсы жүрсе, онда топырақта өсімдіктер тіршілігі үшін жақсы жағдай жасалғандығы. Топырақта ауа жетіспеген жағдайда ондағы көмір қышқыл газының мөлшері артады да өсімдік көп зиян шегеді. Өсімдіктердің ауа жетіспеуінен зардап шегуі көбіне құрылымсыз, әрі аса ылғалданған (батпақтанған) топырақтарда болады. Ауа, әсіресе топырақтың жоғарғы қабаттарында тіршілік ететін ұсақ ағзалар (микроорганизмдер) мен өсімдік тамырлары үшін аса қажет. Көптеген ұсақ ағзалар, мысалы, түйнек бактериялары және азот жинағыш бактериялар ауа болмаса топырақта азот қосылыстарын жинай алмайды. Топырақтың ауа режимін жақсартуда егіншілік мәдениетін көтеру, дұрыс ауыспалы егістер енгізу, топырақты дұрыс өңдеу мен суару жұмыстарын ұқыпты жүргізудің маңызы зор. Су. Топырақтағы су, онда өтетін барлық процестердің жүруіне әсер етуі арқасында өсімдіктерде органикалық заттардың түзілуі мен ыдырауына себепкер болады. Топырақтың су режимі өсімдіктердің қоректіқ заттарды пайдалануына, топырақ құрылымының түзілуіне, топырақтың ауа режиміне және тағы басқа процестерге де үлкен әсер етеді. Өсімдіктер суды көп мөлшерде пайдаланады. Түрлі өсімдіктердің тек тұкымының көктеуі үшін төмендегідей мөлшерде су кажет (дәнінің салмағынан пайыз есебімен):

Бидай — 45,5, Қант қызылшасы — 120,3, Қарабидай — 57,7, Зығыр — 100,0, Арпа-48,2, Кенеп-43,9, Сұлы — 59,8, Жоңышқа — 6,3, Тары-25,0; Асбүршақ 106,8, Жүгері-44,0, Бөрібұршақ-142,9.
Әр дақылдың суды пайдалануы, тұқым көктеуден бастап кейінгі кезеңдеріне қарай өсе береді, тек нағыз егісті жинау кезеңіне қарай ғана суды пайдалану едәуір азаяды. Мұның негізгі себебі күз мезгіліндегі салқындық түсуі және өсімдіктердің вегетациялық өсуінің біршама бәсеңдеуі болып табылады. Өсімдіктердің суды пайдалану мөлшерін транспирациялық коэффициент арқылы білуге болады. Транспирациялық коэффиценті — белгілі салмак мелшеріндегі құрғақ зат түзілу үшін жұмсалатын ылғал мөлшері. Түрлі дақылдардың транспирациялық коэффициенттерімен оның өнімі де әр түрлі (1-кесте). Транспирациялық коэффициентті әрбір дақылды және сорттарды белгілі бір топырақ-климат жағдайында өсіргенде мұқият ескеру кажет.

Түрлі дақылдардың өсуінің вегетациялық кезеңіне және қай аймақта өcірілетініне байланысты ылғал пайдалануы да әр түрлі болады. Топыраққа атмосферадан түсетін ылғалдың сіңуі және оның біршама мөлшерінің сақталуы, оның су өткізгіштігімен су сыйысымдылығына байланысты. Ал, бұл қасиеттердің өзі топырақтың механикалық құрамына, құрылымына, органикалык және қарашірік заттар мөлшеріне тығыз байланысты болады. Әдетте, топырақ неғұрлым құрткесекті, құрылымды және органикалық заттарға бай болса, соғүрлым оның төменгі қабаттарына ылғал жақсы өтеді және ол едәуір мол сақталады. Құрылымсыз топыраққа ылғал нашар сіңеді және ыстық кезендерде булану күшейетіндіктен судың булану арқылы жоғалуы күшейеді. Топырақтың су режимін жақсарту, оның су өткізгіштігі мен су сыйымдылығын жақсартатын бірқатар шараларды жүзеге асыру — мол өнімнің кепілі. Топырақтың су режимін реттейтін шаралар агротехникалық және мелиоративтік болып екіге бөлінеді. Топырақтың су режимін мелиоративтік жолмен реттеу шараларына көбіне суармалы аудандарда суаруды дұрыс ұйымдастыру, суару атыздары мен арықшаларын жасау, жерді суару үшін тегістеу және тағы басқа жұмыстар жатады. Қазіргі уақытта елімізде егістің басым көпшілігі дерлік тәліміжерлерге егілетіндіктен, топырақтың су режимін реттеудің агротехникалық шараларын жүзеге асыруға көп мән берілуде. Мұндай шараларға құрғақшылыққа төзімді сорттарды егу, дұрыс ауыспалы егіс жүйесін енгізу, топырақты дұрыс өндеу, топырақтың құрылымды болуын қадағалау, тыңайтқыш қолдану, арам шөптерді жою, қар тоқтату мен егіс даласын айналдыра ағаштар егу және тағы басқалары жатады. Қоректік заттар. Тірі ағза тіршілігінің негізі — олардың қоректенуі. Өсімдіктер дұрыс қоректенсе, өнім артып қана қоймайды, оның сапасы да едәуір жақсарады. Өсімдіктер өздеріңің тіршілік ортасында барлық факторлар қажетті мөлшерде болып тұрғанда жақсы өсіп, жоғары өнім береді. Егіншілік жағдайында өсімдіктер үшін су, ауа және көбінесе қоректік заттар жетіспейді. Ауыл шаруашылығы саласындағы мамандардың негізгі міндеті осы жетіспейтін факторларды дұрыс анықтап, оны болдырмау шараларын іске асыру. Өсімдіктерді қоректік заттармен жақсы қамтамасыз етуі арқылы, олардың ылғал пайдалану мөлшерін едәуір азайтуға болады, бірақ бұл солай екен деп топыраққа тыңайтқышты өте көп мөлшерде шаша беруге болмайды. Бұл жерде өте ескеретін жай — барлық факторлардың өсімдіктерге қажетті ғана мөлшерде болуы.

56. Генетикалық процестердің молекулалық механизмдері

57. Жалпы биологи: мақсаты және міндеттері

Биология (көне грекше: βιολογία; βίος – өмір + λόγος – ғылым) —жаратылыстану ғылымдарының бір саласы. Тірі организмдерді және олардыңқоршаған ортамен арақатынасын зерттейтін ғылым. Биология жанды нәрселерде тіршіліктің барлық көріністерімен айналысады. Биология ғылымы тірі организмдердің құрылысын, функциясын, өсіп-жетілуін, шығу-тегін, эволюциясымен Жер бетінде таралуын қарастырады. Бұл ғылым организмдердің классификациясын жасап оларды суреттейді, олардың функцияларына үңіледі, түрлердің қалай пайда болатынын сипаттаумен қатар организмдердің бір-бірімен қатынасын және табиғи ортасымен арақатынасын зерттейді.

“Биология” терминін ғылымға алғаш 1797 ж. неміс ғалымы Т. Руз енгізген. Биология Оңтүстік-шығыс Азия елдерінде (Қытай, Жапония, Үндістан) 6 — 1 ғасырларда дами бастағанымен, тіршілік құбылыстарына жүйелі түрде сипаттама берген грек және рим философтары мен дәрігерлері болды. Соның ішінде Гиппократ (460 — 370) алғаш адам мен жануарлардың анатомиялық және морфологиялық құрылысына жүйелі түрде сипаттама беріп, оларда болатын түрлі аурулардың қалыптасуындағы сыртқы орта мен тұқым қуалаушылықтың рөлін атап көрсеткен. Аристотель (384 — 322) өз еңбектерінде жануарларды құрылысы мен тіршілік әрекеттеріне қарай 4 топқа бөлді. Сонымен қатар адамның анатомиялық-морфологиялық құрылыс ерекшеліктерін, ой-өрісінің дамуын да зерттеді.

Анатомиялық зерттеулер жүргізу арқылы адамның ішкі мүшелерін, көздің тор қабығын сипаттап жазған александриялық ғалымдар: Герофил (300 ж.ш.т.) алғаш рет артерия және вена қан тамырларының арасындағы айырмашылықты ажыратса, ал Эрасистрат (300 — 240) мидың құрылысына сипаттама берген. Римдік Гай Плиний (24 — 79) құрастырған “Табиғи тарих” атты 37 томдық энциклопедия орта ғасырға дейін табиғат жайлы білімдердің негізгі қайнар көзі болып келді. Көне заманның тағы бір ұлы зерттеушісі К. Гален сүтқоректілерге көптеген тәжірибелер жүргізіп, олардың орталық және шеткі жүйке жүйесі жайлы құнды мәліметтер қалдырып, анатомия менфизиологияның дамуына үлкен ықпалын тигізді.

59. Г.Мендельдің заңдары және оның маңызы

Мендель Заңдары – тұқым қуалау белгілерінің ұрпақтан ұрпаққа берілу заңдылықтары. Ата-аналарынан ұрпақтарға жыныс клеткалары арқылы тұқым қуалау факторларының берілуімен түсіндіретін бұл теорияны Г.И. Мендель тұжырымдады.

Бірінші ұрпақ будандарының біркелкілік заңы немесе Мендельдің бірінші заңы, бірінші ұрпақтың барлық дараларында белгілердің бірдей болып көрінуін айқындайды. Ата-аналық организмдердегі балама жұп белгілердің тұқым қуалауын оларды будандастыру арқылы зерттейді. Мендель тәжірибе үшін баламалы жеті белгілері бойынша ажыратылатын бұршақтың әр түрлі сорттарын таңдап алды; тұқымы сары немесе жасыл, тұқымы тегіс немесе бұдыр, тұқым қабығы сұр немесе ақ, бойы биік немесе аласа, т.б. Аналық өсімдік ретінде қандай сорттың пайдаланғанына қарамастан, будандасудан кейін алынған 1-ұрпақ (F1) будандарында баламалы жұп белгінің тек біреуі ғана көрініс береді. Мұндай белгіні Мендель доминантты деп атады. Ол жұп белгілердің ішінен: тұқымның сары түсі жасыл түске, тегістігі тұқым бұдырлығына, тұқым қабығының сұр түсі ақ түске, бойының биіктігі аласалығына қарағанда доминанттылық көрсететінін байқады. 1-будан ұрпақта көрінбеген белгілерді Мендель рецессивті белгілер деп атады. Тұқым қуалауға талдау жасағанда 1-будан ұрпағы бірдей пішінді, бір типтес болғандықтан бұл құбылыс Мендельдің бірінші заңы деп аталады. Бұл заңды доминанттылық ережесі деп те атайды. Бұл адамға, барлық өсімдіктер мен жануарларға да тән жалпы құбылыс. Мендель зерттеген толық доминанттылықтан басқа, F1 будан белгілері аталық және аналық формалардың ешқайсысына толық ұқсамай, аралық сипатта болатын толық емес (толымсыз) доминанттылық және F1 ұрпақта аталық пен аналық белгілердің гетерозиготаларда бірдей мөлшерде көрінуі кодоминанттылық құбылыстары анықталған. Егер бұршақ өсімдіктердің 1-будан ұрпағы F1 өздігінен тозаңданса, онда олардың 2- F2 ұрпағында атасының да, анасының да белгілері байқалады.

Мысалы, бұршақтың сары және жасыл түсті тұқым жарнақтары бар түрлерін будандастырудан алынған 1-ұрпақтың түсі сары болады. Ал осы F1 будандарын өздігінен тозаңданудан алынған F2 ұрпағында сары және жасыл түсті тұқымдары бар өсімдіктер пайда болады. Яғни 1-будан ұрпақта көрінбеген белгілер (жасыл түс) 2-ұрпақта көрінеді. Доминантты және рецессивті белгілері бар тұқымдардың F2-де сандық арақатынасы 3:1 болады. Бір жұп белгілердің осындай арақатынаста ажырауы Мендельдің екінші заңы немесе ажырау заңы деп аталады. Ажырау заңының негізінде доминантты және рецессивті гендердің гетерозиготалық организмде бірімен бірі араласып кетпей, гаметалар түзген кезде таза күйінде ажырайтындығында жатыр. Бұл құбылыс генетика ғылымына гаметалардың тазалық ережесі ретінде енді.

Тәуелсіз тұқым қуалау (тәуелсіз комбинациялану) заңы немесе Мендельдің үшінші заңы баламалы белгілердің әр жұбы ұрпақтарға бір-біріне тәуелсіз тарайды, сондықтан 2-ұрпақта белгілі бір сандық қатынастықта белгілердің жаңа комбинациялары бар дарабастар пайда болады деген тұжырымдама жасайды. Бұл заң тек қана, әр түрлі хромосомалар -да орналасқан гендерге байланысты. Әр гомологты хромосомада орналасқан түрлі гендер бір-бірінен тәуелсіз тұқым қуалайды. Белгілердің тәуелсіз комбинациялануы туралы қорытынды жасау үшін Мендель тұқымының сырты тегіс және түсі сары өсімдікті, сырты бұдыр тұқымды жасыл түсті өсімдікпен будандастырды. Доминанттылық ережеге және 1-ұрпақ будандарының біркелкілігі туралы заңға сәйкес, тәжірибеден алынған F1 1-ұрпақтың барлығының тұқымдарының сырты тегіс және түсі сары болып шықты. Бұл будан тұқымдардан өсірілген өсімдіктердің өздігінен тозаңдануының нәтижесінде 2-F2 будан ұрпақ алынды. Нәтижесінде F2-де тұқымдардың төрт фенотиптік класы алынды: олардың ішінде тегіс сары, бұдыр сары, тегіс жасыл және бұдыр жасыл тұқымдар бар. Бұл жағдайда зерттеуге алынған белгілердің әр түрлі комбинациялары байқалады. Сонымен, екі жұп белгі бір-бірінен тәуелсіз ажырайды, яғни ол тәуелсіз тұқым қуалайды. Мендельдің тұқым қуалаушылық заңдары тұқым қуалаушылықтың мәнін айқындайды және генетиканың негізі болып табылады.

60. Космостық биология

Ғарыштық Биология – биологияның ғарыш кеңістігіндегі әр түрлі факторлардың тірі организмге әсерін зерттейтін саласы. Ғ. б-ның Қазақстанда дамуы 1945 жылдан басталады. Қазір Қазақстанда Ғ. б. бойынша зерттеулер Табиғи мониторинг, Мақсат бағдарламалары бойынша жүргізіледі.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: