Фотосинтез - өте күрделі физиологиялық процесс. Ол қараңғыда да, жарықта да үздіксіз өтіп жатады және сыртқы орта факторларымен тығыз байланысты болады. Фотосинтездің қарқынды өтуі өсімдіктердің биологиялық ерекшеліктеріне де, ішкі жағдайларға да тәуелді.
Фотосинтезге әсер ететін сыртқы жағдайлардың ішінде ең маңыздысы жарық болып есептеледі. Жарық өте нашар, болар – болмас жағдайда да өсімдікте фотосинтез жүзеге аса береді. Мысалы, күн батар кездегі күн сәулесінің өзі – ақ жеткілікті деуге болады. А. С. Фаминцын 1880 жылы фотосинтез қарқындылығын жарықтың әр түрлі деңгеіінде анықтап, оның басталуы және жапырақта крахмалдың синтезделуі үші жермай шамының жарығы да жеткілікті болатынын дәлелдеген. Жарық деңгейі тал түстегі күн сәулесінің 1/3 – не жеткенше фотосинтез қарқындылығы арта береді. Жер бетіне түсетін күн сәулесі одан әрі күшейгенде фотосинтез қарқындылығы шамалы жоғарылайды да, сол қалпында тоқтап қалады. Осы кездегі жарық деңгейін фотосинтездің жарықтық қанығуы немесе қарқындылық шегі деп қаралады.
Жер бетіндегі бүкіл жан – жануарлардың пайда болуына ең басты себепші – көміртегі. Көміртегі табиғатта үнемі өзгеріп отырады. Ол екі жолмен өзгереді: бріншіден, тынысалу, жану және ашу процесінде көміртегі тотығының энергиясы азаяды. Мұны көміртегінің төмендеу сатысы деп атайды; екіншіден, өсімдік фотосинтез арқылы энергияға бай органикалық заттарды көміртегінен синтездейді.
Температураның фотосинтезге әсері өте үлкен. Егер ассимиляция тек қана фотохимиялық реакция болса онда температура фотосинтезге ешқандай әсер етпеген болар еді. Вант – Гоффтың заңына сүйенсек, онда химиялық реакция температура өскен сайын 2 – 3 есе жоғарылауы тиіс. Сондықтан температуралық коэффициент 2 – 3 шамасына тең болады. Фотосинтездің температуралық коэффициенті 1,2 – 1,3 шамасына тең. Жоғарыда аталғандай, фотосинтез тек қана фотохимиялық реакция емес. Сонымен бірге ол қараңғыда да өтеді. Температураның өзгеруі фотосинтезге өте үлкен әсер етеді.
Фотосинтез процесіне қатысатын негізгі зат ретінде су, біріншіден, оттегінің қайнар көзі болып есептеледі. Екіншіден, жапырақтың сумен қамтамасыздығы устьицалардың ашылуына, демек көмірқышқыл газының еніп ассимилляциялануына, транспирация қарқындылығына, ферменттік реакциялардың бағытына қолайлы жағдай туғызады.
Өсімдік ұлпаларындағы судың мөлшері және күйі хлоропластардың құрылысына, пигменттердің синтезделуі мен мөлшеріне, жапырақ алақандарының қалыптасуына да әсерін тигізеді. Су тапшы жағдайда жапырақтағы хлоропластардың қалыпты құрылысы бұзылып, тилакоидтар саны азайып, олардың мембраналық құрылымдары қарапайымданады; хлоропластағы сутектік байланыстар күрт әлсізденіп, a және b хлорофилдерінің полярлы, полярсыз еріткіштерде еруін оңайлатады. Сонымен қатар жапырақтағы судың азаюы, көбінесе нашар және орташа байланысқан суға байланысты болады.
Хлоропластар жоғары сатыдағы өсімдіктердің жапырақ мезофиліндегі кеуекті және бағана тәріздес клеткаларында көп болады. Олар жапырақ эпидермисіндегі устьицелердің тұйықтаушы клеткаларында да біраз мөлшерде кездеседі.
Фотосинтездік аппараттың негізгі бөлігіне хлоропластағы пигменттер жүйесі жатады. Олар күн сәулелерін өзіне сіңіріп оны химиялық энергияға айналдыру қызметін атқарады. Фотосинтезге қажетті энергияның қайнар көзіне көрінетін және жақын инфрақызыл, сондай – ақ көк – күлгін, яғни толқын ұзындығы 350 ден 700 нм – ге дейінгі сәулелер тобы жатады. Бактериялық фотосинтезге пайдаланылатын сәулелердің толқын ұзындығы 350 – ден 900 нм аралығында болады. Қатты күйдегі хлорофилл көгілдір – қара түсті аморфты зат. Хлорофилдер негізінен органикалық еріткіштерде – этил эфирінде, бензолда, хлороформда, ацетонда, этил спиртінде жақсы еріп, петролейн эфирінде нашар, ал суда ерімейді.
Балдырлар мен жоғары сатыдағы өсімдіктердің көптеген түрлерінде хлорофилл в – ның екі түрі, хлорофилл а – ның төрт негізгі түрі кездеседі. Бактериохлорофилдің 800, 850 және 890 нм – лік сәулелерді сіңіретін үш түрі бар екендігі белгілі болды. Осы пигменттің метил спиртіндегі ерітіндісі 770 нм – лік сәулені сіңіреді. Соңғы кездердегі зерттеулердің нәтижесінде хлорофилл а – ның негізгі түрлерінен басқа 600 – 720 нм аралығындағы сәулелерді сіңіретін түрлері де бар екендігі дәлелденді.
Ғылыми жұмыстың көкейкестілігі: Қазіргі таңда ауа райының өзгеруі, әр түрлі экологиялық жағдайлар өсімдіктердің өсуіне, фотосинтез процесіне сыртқы жағдайлардың әсерінен өсімдіктердің өзгеруі проблемалық мәселелердің бірі болып табылады.
Ғылыми жұмыстың мақсаты: Фотосинтез процесімен хлоропластарға сыртқы орта жағдайлардың әсерін анықтау
Табиғат – адамзат өмір сүріп жатқан орта, ортақ үй, ортақ мекен. Адам мен табиғат – егіз ұғым. «Ағаш жапырағымен, жер топырағымен көрікті» дейді халқымыз. Табиғат көркейіп, желегі жасыл тартса, адамның да тынысы кеңейіп, көңілі көтерілері анық.
«Мәуесі бардың әуесі бар» дейді халқымыз. Табиғатқа өз үйіндей қарап, оны аялаған адамның да қоршаған аясы әдемі болмақ. Үйің мен бау-бақшаңа қарай қарағаның сынды тұтас табиғатқа да сондай жанашырлықпен қараған жөн.
Адамның тағдыры табиғатқа байланған. Табиғат болмаса, адам өмір сүре алмақ емес. Таза ауасы мен шипалы суы, ну орманы мен асқар тауы жоқ мекеннің қадірі де аз. Ағашы оталып, суы тартылған табиғаттың адамзат үшін берері де жоқ. Ал берері жоқ табиғатта адам қалай тіршілік кешпек. Судың да сұрауы бар емес пе?!
Фотосинтез - өте күрделі физиологиялық процесс. Ол қараңғыда да, жарықта да үздіксіз өтіп жатады және сыртқы орта факторларымен тығыз байланысты болады. Фотосинтездің қарқынды өтуі өсімдіктердің биологиялық ерекшеліктеріне де, ішкі жағдайларға да тәуелді.
Фотосинтезге әсер ететін сыртқы жағдайлардың ішінде ең маңыздысы жарық болып есептеледі. Жарық өте нашар, болар – болмас жағдайда да өсімдікте фотосинтез жүзеге аса береді. Мысалы, күн батар кездегі күн сәулесінің өзі – ақ жеткілікті деуге болады. А. С. Фаминцын 1880 жылы фотосинтез қарқындылығын жарықтың әр түрлі деңгеіінде анықтап, оның басталуы және жапырақта крахмалдың синтезделуі үші жермай шамының жарығы да жеткілікті болатынын дәлелдеген. Жарық деңгейі тал түстегі күн сәулесінің 1/3 – не жеткенше фотосинтез қарқындылығы арта береді. Жер бетіне түсетін күн сәулесі одан әрі күшейгенде фотосинтез қарқындылығы шамалы жоғарылайды да, сол қалпында тоқтап қалады. Осы кездегі жарық деңгейін фотосинтездің жарықтық қанығуы немесе қарқындылық шегі деп қаралады.
Жер бетіндегі бүкіл жан – жануарлардың пайда болуына ең басты себепші – көміртегі. Көміртегі табиғатта үнемі өзгеріп отырады. Ол екі жолмен өзгереді: бріншіден, тынысалу, жану және ашу процесінде көміртегі тотығының энергиясы азаяды. Мұны көміртегінің төмендеу сатысы деп атайды; екіншіден, өсімдік фотосинтез арқылы энергияға бай органикалық заттарды көміртегінен синтездейді.
Температураның фотосинтезге әсері өте үлкен. Егер ассимиляция тек қана фотохимиялық реакция болса онда температура фотосинтезге ешқандай әсер етпеген болар еді. Вант – Гоффтың заңына сүйенсек, онда химиялық реакция температура өскен сайын 2 – 3 есе жоғарылауы тиіс. Сондықтан температуралық коэффициент 2 – 3 шамасына тең болады. Фотосинтездің температуралық коэффициенті 1,2 – 1,3 шамасына тең. Жоғарыда аталғандай, фотосинтез тек қана фотохимиялық реакция емес. Сонымен бірге ол қараңғыда да өтеді. Температураның өзгеруі фотосинтезге өте үлкен әсер етеді.
Фотосинтез процесіне қатысатын негізгі зат ретінде су, біріншіден, оттегінің қайнар көзі болып есептеледі. Екіншіден, жапырақтың сумен қамтамасыздығы устьицалардың ашылуына, демек көмірқышқыл газының еніп ассимилляциялануына, транспирация қарқындылығына, ферменттік реакциялардың бағытына қолайлы жағдай туғызады.
Өсімдік ұлпаларындағы судың мөлшері және күйі хлоропластардың құрылысына, пигменттердің синтезделуі мен мөлшеріне, жапырақ алақандарының қалыптасуына да әсерін тигізеді. Су тапшы жағдайда жапырақтағы хлоропластардың қалыпты құрылысы бұзылып, тилакоидтар саны азайып, олардың мембраналық құрылымдары қарапайымданады; хлоропластағы сутектік байланыстар күрт әлсізденіп, a және b хлорофилдерінің полярлы, полярсыз еріткіштерде еруін оңайлатады. Сонымен қатар жапырақтағы судың азаюы, көбінесе нашар және орташа байланысқан суға байланысты болады.
Хлоропластар жоғары сатыдағы өсімдіктердің жапырақ мезофиліндегі кеуекті және бағана тәріздес клеткаларында көп болады. Олар жапырақ эпидермисіндегі устьицелердің тұйықтаушы клеткаларында да біраз мөлшерде кездеседі.
Фотосинтездік аппараттың негізгі бөлігіне хлоропластағы пигменттер жүйесі жатады. Олар күн сәулелерін өзіне сіңіріп оны химиялық энергияға айналдыру қызметін атқарады. Фотосинтезге қажетті энергияның қайнар көзіне көрінетін және жақын инфрақызыл, сондай – ақ көк – күлгін, яғни толқын ұзындығы 350 ден 700 нм – ге дейінгі сәулелер тобы жатады. Бактериялық фотосинтезге пайдаланылатын сәулелердің толқын ұзындығы 350 – ден 900 нм аралығында болады. Қатты күйдегі хлорофилл көгілдір – қара түсті аморфты зат. Хлорофилдер негізінен органикалық еріткіштерде – этил эфирінде, бензолда, хлороформда, ацетонда, этил спиртінде жақсы еріп, петролейн эфирінде нашар, ал суда ерімейді.
Балдырлар мен жоғары сатыдағы өсімдіктердің көптеген түрлерінде хлорофилл в – ның екі түрі, хлорофилл а – ның төрт негізгі түрі кездеседі. Бактериохлорофилдің 800, 850 және 890 нм – лік сәулелерді сіңіретін үш түрі бар екендігі белгілі болды. Осы пигменттің метил спиртіндегі ерітіндісі 770 нм – лік сәулені сіңіреді. Соңғы кездердегі зерттеулердің нәтижесінде хлорофилл а – ның негізгі түрлерінен басқа 600 – 720 нм аралығындағы сәулелерді сіңіретін түрлері де бар екендігі дәлелденді.
Ғылыми жұмыстың көкейкестілігі: Қазіргі таңда ауа райының өзгеруі, әр түрлі экологиялық жағдайлар өсімдіктердің өсуіне, фотосинтез процесіне сыртқы жағдайлардың әсерінен өсімдіктердің өзгеруі проблемалық мәселелердің бірі болып табылады.
Ғылыми жұмыстың мақсаты: Фотосинтез процесімен хлоропластарға сыртқы орта жағдайлардың әсерін анықтау
Ғылыми жұмыстың міндеті:
• Фотосинтезге жарықтың әсерін анықтау
• Көмірқышқыл газының әсерін анықтау
• Температураның әсерін анықтау
• Хлоропласт құрамын анықтау
«Мәуесі бардың әуесі бар» дейді халқымыз. Табиғатқа өз үйіндей қарап, оны аялаған адамның да қоршаған аясы әдемі болмақ. Үйің мен бау-бақшаңа қарай қарағаның сынды тұтас табиғатқа да сондай жанашырлықпен қараған жөн.
Адамның тағдыры табиғатқа байланған. Табиғат болмаса, адам өмір сүре алмақ емес. Таза ауасы мен шипалы суы, ну орманы мен асқар тауы жоқ мекеннің қадірі де аз. Ағашы оталып, суы тартылған табиғаттың адамзат үшін берері де жоқ. Ал берері жоқ табиғатта адам қалай тіршілік кешпек. Судың да сұрауы бар емес пе?!