21.Өсімдіктердің тынысалу физиологиясы.

Тыныс алу деп өсімдіктің тірі ұлпаларында органикалық заттың бос оттегінің қатысуымен ыдырап, С0₂ және Н₂0 бөлініп шығуының және бұл процесте өсімдік тіршілігі үшін керекті белгілі қуат босауын айтады. Дем алу — барлық тірі организмдерге тән өте маңызды қызмет. Тіптен сонау XVII ғасырдың бастапқы жылдарының өзінде-ақ Крук атты зерттеуші адам денесін сипаттай келіп: «дем алу процесінсіз тіршілік болмайды», — деп жазды. Бұл пікір төменгі сатыдағы жануарлар мен өсімдіктер әлеміне бұдан әлдеқайда кейінірек қолданыла бастады. Көрнекті неміс оқымыстысы Ю.Либих өсімдікте тыныс алу процесінің бар екендігіне сенбеген. Ол өсімдік бөліп шығаратын С0₂-ні өсімдік сіңіріп, бірақ фотосинтез процесінде күндіз жаратып үлгере алмаған С0₂ деп ойлаған. Өсімдікте тыныс алу мүшелері болмағандықтан, оларда тыныс алу процесінің бар екендігі көп уақытқа дейін үлкен күдік туғызған. Бірақ атмосфералық газдың құрамы белгілі болғаннан кейін, оттегі ашылып, жану процесінің маңызы анықталғаннан соң, тыныс алу процесі де экспериментальды зерттеу нәтижесінде тез айқындала бастады.

Өсімдіктің тыныс алуы жөніндегі ілімнің дамуына, оның химизмін анықтауға, әсіресе, орыс ғалымдары И.П.Бородин, А.Н. Бах, В.И. Палладин, С.П. Костычев және т.б. зерттеулері зор әсер етті. Өсімдіктің тыныс алуы жөнінде бірінші толық мағлүмат берген академик И.П. Бородиннің зерттеулері болатын. «Жапырақты сабақтардың тыныс алуын физиологиялық зерттеу» (1876) деген еңбегінде И.П. Бородин бірінші болып өсімдіктің қараңғылықта тыныс алуы мен оның жарық кезіндегі фотосинтез процесінде жинаған көмірсулар мөлшері арасында тығыз байланыс бар екендігін көрсетеді.

Сонымен қатар, Бородин тыныс алу кезінде белокты заттардың да ыдырайтындығын анықтады. Сондай-ақ ол тыныс алу процестерін зерттеу әдістеріне де көптеген жаңалықтар енгізген. Өсімдіктің тыныс алу процесіне К.А.Тимирязев те кезінде көп көңіл бөлген. Ол Либихтың өсімдікте тыныс алу процесі болмайды деген көзқарасын қатты сынады. Тыныс алу кезінде глюкозаның химиялық айналысының жинақты формуласы мынандай:

С₆Н₁₂0₆ + 60₂  =  6С0₂ + 6Н₂0 + 674 ккал

Тыныс алу процесінде соңғы өнімдерге дейін толық тотыққанда 1 грам молекула глюкоза 674 ккал куат босатады. Бірақ тыныс алу процесі тыныс алу субстратының «Н»-ін «0»-не бірте-бірте алып келетін көптеген аралық звенодан түратын ұзын тізбектелген реакция. Бүл үзын тізбектелген реакциямен жүретін тыныс алу процесінің әрбір жеке реакциясында / звеносында/ аз мөлшерде куат бөлініп отырады. Куаттың мүндай аз мөлшерде босап отыруы тірі клеткалардың куатты аз мөлшерде пайдалануға бейімделгендігіне байланысты.

Тыныс алу кезіндегі босаған қуаттың көбісі синтетикалық процестер үшін жүмсалады. Көбінесе тыныс алудағы босаған куат — куат қоры мол заттарды / фосфор қышқылды қосылыстар/ синтездеуге жүмсалады. Мысалы: Аденозинтрифосфат /АТФ/. Бұл қосылыс бір яки екі фосфат қалдықтарын түрлі фосфор қышқылдарының акцепторларына беріп аденозиндифосфат /АДФ/, аденозинмонофосфат /АМФ/, аденил қышқылына айналады. Әрбір клеткада аденозинтрифосфор қышқылы /АТФ/ болады. Химиялық кұрылымы жағынан АТФ нуклеотидтерге жатады. Мұнда әрбір нуклеотидтер сияқгы азотты негіз /аденин/, көмірсу /рибоза/ және фосфор қышқылының қалдықтары болады.

АТФ организмде энергия алмасуында басты рөл атқарады. Ол клетка қызметінің кез келген түрін энергиямен тікелей қамтамасыз ететін негізгі көзі болып табылады. Қозғалыс, биосинтез, электр, жарық сәуле генерациясы, т.б. — клетка әрекетінің бәрі де жоғарыда көрсетілген АТФ гидролизінің нәтижесінде бөлініп шыққан энергияның есебінен жүзеге асырылады.

Бірақ та, клеткада АТФ-тің қоры мардымсыз болады. Мәселен, бүлшық етте АТФ-тің қоры 20-30 рет жиырылуға ғана жетеді. Ал бүлшық ет бірнеше сағат бойы жүмыс істеп, мың рет жиырыла алады. Сондықтан да АТФ-тің ыдырауымен қатар, ол үнемі синтезделіп отыруы керек. Жұмсалған АТФ-тің орнын толықтыру үшін көмірсулардың, липидтердің, тағы басқа заттардың ыдырауы нәтижесінде пайда болған энергия пайдаланылады. Қысқа мерзімде қатты жүмыс істеген кезде, мысалы, жақынға жүгіргенде, бүлшық ет тек қана өзіндегі АТФ-тің ыдырауы есебінен жұ мыс істейді. Жүгіруді тоқтатқаннан кейін адам ентігіп қатты демалады, сол кезде көмірсулар, тағы басқа заттар ыдырайды да организмдегі АТФ қоры қайтадан қалпына келеді. АТФ — организмді энергиямен қамтамасыз етудің бірден-бір универсал қайнар бұлағы.

АТФ цитоплазмада, көбінесе митохондрияларда синтезделеді, сондықтан да олар клетканың «куат беруші станциясы» деп аталады. Өсімдіктер, адам, көптеген жануарлар мен кейбір микроорганизмдердің клеткалары АТФ синтездеуге қажетті энергияны негізінен глюкозадан алады. Соның нәтижесінде АТФ синтезделіп шығатын клеткадағы глюкозаның ыдырауы бірінің соңынан екіншісі жүріп отыратын екі сатылы тізбекті биохимиялық реакциялар арқылы жүзеге асырылады. Оның бірінші сатысы гликолиз немесе анаэробты ыдырау деп аталса, ал екінші сатысы аэробты ыдырау деп аталады.Сонымен аденил қышқылының анорганикалық фосфаттармен фосфорлануы нәтижесінде пайда болған АДФ, АТФ қосындыларында көптеген куат қоры жиналады. Бұл куаттың қайнары биологиялық тотығу процестері болады — тыныс алу мен ашу. АТФ-та жинақталған куат қоры кейіннен клетканың тіршілік мұқтаждықтарына жұмсалады /мысалы, глюкозаның фосфорлы эфирін синтездеу үшін/. Ашу процесінің тотығу фазаларында да куат қоры мол фосфорлы қосылыстар /АДФ, АТФ/ пайда болады.

Тыныс алу процесінің маңызы тек куат бөліп шығару ғана емес. Тыныс алу процесінде органикалық заттардың молекулаларының ыдырауы тізбектелген көптеген химиялық айналыстар арқылы жүреді. Бұл айналыстарда аралық өнім ретінде көптеген тек тотығу процесінде ғана пайда болатын өте жылжымалы қосылыстар құралады. Осы аралық өнімдерден биологиялық маңызы үлкен, клеткадағы тірі заттардың жаңаруы, қүрылуы үшін өте керекті түрлі заттар күралады. Мысалы, өсімдік организміндегі көмірсулардың тотығуы мен азот, майлы заттар алмасулары арасында өте тығыз байланыс бар.

Тыныс алу процесінде өсімдік «0»-ін сіңіріп, оны тірі организмдегі алмасу реакцияларына қатыстырады. Сонымен тыныс алудың мәні мен физиологиялық рөлін тек бос энергия өндіруге әкеп тіреуге болмайтындығы анықталды. Тыныс алу процесін энергия бөліп шығара отырып және органикалық заттың толық немесе жартылай тотығу өнімдерін түзе алатын белгілі бір реакциялардың жиынтығы деп түсінуге болады. Сөйтіп тыныс алу процесі зат алмасуындағы