§14. Заттардың симпласты, апопласты, вакуольді тасымалдау жолдары және олардың маңызы
Бұл тақырыптың оқу мақсаты: заттардың симпласты, апопласты, вакуольді тасымалдау жолдарының маңызын түсіндіру.
Өсімдік жасушасындағы вакуольдің рөлі қандай? Жоғары сатыдағы өсімдіктер денесіндегі органикалық және бейорганикалық заттар тасымалы қалай жүзеге асырылады? Транспирация дегеніміз не? Ол не үшін керек және неге байланысты? Оны қандай құрылымдар жүзеге асырады және олар қайда орналасқан?
Тақырыпты табысты меңгеру үшін 7-сыныпқа арналған оқулықтан 12, 20; 9-сыныптан 14-параграфты қайталау керек.
Өсімдіктер денесіндегі тасымал басқа барлық көпжасушалы ағзалардағы сияқты – тіршілікті қамтамасыз ететін міндетті жағдай. Су және онда еріген заттар тамыр арқылы сіңірілетіні естеріңде болар. Өсімдік ағзасы бойынша су тасымалына екі күш – тамыр қысымы және транспирация жауап береді. Тамыр қысымы – тамыр жасушалары және сабақтың төменгі бөлігі АТФ энергиясын жұмсап, суды жоғары қарай итеретін күш. Тамырдан арнайы өткізгіш құрылымдар – ксилема өзекшелері арқылы минералды заттар ерітінділері сабақпен жапырақтарға көтеріледі де, ол жерде буланады. Булану үдерісінің өзі – транспирация жапырақ лептесіктері арқылы жүзеге асырылады. Ол судың жоғары «тартылуына» да, өсімдіктің салқындауына да керек. Сондай-ақ өсімдік физиологтары тамыр қысымын «төменгі қозғалтқыш» деп, ал транспирацияны «жоғары қозғалтқыш» деп атайды. Бұл үдерістердің барлығын өткен биология курстарында егжей-тегжей оқып білдіңдер.
Ксилемадан лептесікке дейін. Жалпы транспирация және судың ксилема түтікшелері бойынша жылжуы ұқсас болып есептеледі. Сүрек (ксилема) түтікшелері – бұл өлі жасушалар. Олар тірі құрамбөлігі (цитоплазма) мен көлденең аралықтары бұзылған соң ұзын қуыстар түзеді. Сүрек түтікшелері арқылы кодгезия заңы бойынша беттік керілуге және жапырақ бағытында тартылуға, тұрақты булануға байланысты су енжар қозғалады. Бірақ су сүректің өлі түтікшелері бойынша жылжитын транспирациядан басты айырмашылығы лептесік жасушалары тірі болады. Яғни мөлдір қабықшада болып, олар жапырақ жұмсағының тірі жасушаларымен тікелей жанасады. Себебі әрбір, тіпті жапырақ жүйкесінің ең ұсақ түтікшесінің өзі лептесікпен аяқталмайды. Ксилема түтікшесінен лептесікке дейінгі жолда су тасымалы әртүрлі үш әдіспен жүзеге асырылады.
Апопласты, симпласты және вакуольді тасымал (13-сурет). Апопласт – өсімдік жасушалары қабырғаларының арасындағы бос кеңістік. Яғни жасушааралық сұйықтыққа толмаған жасушааралық кеңістік.
Осылай жанасатын жасушалар қабырғаларының жүйесі өсімдіктерде үздіксіз тор түзеді. Ол әсіресе жасуша қабықшасы қалың болатын көпжасушалы, сүректі формаларда жақсы дамыған. Жасуша қабырғалары бір-біріне тығыз жанаспайтындықтан олардың арасындағы кеңістік суға толы болуы және диффузия заңы бойынша жыл жу үшін қолданылуы мүмкін. Лептесік арқылы су буланған кезде су молекулаларының беттік керілуі пайда болады да, сұйықтықтың жапырақтарға түсуі жалғасады.
13-сурет. Cу қозғалысының барлық мүмкін жолдары жинақталған, өсімдік жасушалары топтарының сызба түріндегі бейнесі. Бір мезгілде бірден бірнеше жол қолданылуы мүмкін. Мұндай жолдар жапырақта да, тамыр қабығында да қызмет атқара алады. Иондардың вакуольдік орын ауыстыруына міндетті түрде белсенді тасымал кіреді. Апопласты тасымал маңызды, ал вакуольді тасымал ең аз рөл атқарады.
Өсімдіктердегі симпласт дегеніміз – жасуша қабырғасы мен қабықшасынсыз жасуша цитоплазмасының жиынтығы. Бұл әртүрлі жасушалардың бірыңғай құрамы, олардың цитоплазмасы тұтас қарастырылады. Симпласты тасымал – бұл бір жасушаның цитоплазмасынан саңылаулар, плазмодесма немесе цитоплазмалық тартпа арқылы басқа жасушаға ағуы. Кез келген еріген заттар бір жасушаның цитоплазмасынан басқасына аға алады. Өйткені жасушалар енетін жасушааралық түйіспелер арқылы байланысқан. Кейде ғалымдар өсімдіктің бір ұлпасынан, мүшесінен, жасушасынан басқасына заттардың мақсатты түсуін қамтамасыз ететін цитоплазманың реттелген ағынын белгілейді.
Вакуольді тасымал – бұл бір жасушаның вакуолінен сұйықтықтың басқа жасушадағы вакуольге түсуі. Вакуоль деген басқа жасушаның осындай көпіршігімен ешқандай байланыспаған жасуша цитоплазмасында болатын сұйықтығы бар көпіршік. Вакуольді тасымал арқылы сұйықтық (су немесе оның ерітіндісі) ағуы үшін ол бірнеше құрылым арқылы өтуі қажет. Бірінші кезекте, вакуоль қабықшасынан (мембранасынан) тонопласт өту керек. Сосын бұл сұйықтық өз жасушасының цитоплазмасында болады (симпласт), кейін бұл жасуша қабықшасын плазмодесма немесе жасуша қабырғасы арасындағы кеңістік арқылы өтеді (апопласт). Тек көрші жасуша цитоплазмасына түскеннен кейін соның вакуолінде болады.
Тасымал жолдарының тиімділігі және транспирация жолдары. Сендер ең тиімсіз жол вакуольді тасымал екенін түсінген шығарсыңдар. Ол жүзеге асуы үшін сұйықтық әртүрлі құрылымдардан өтуі тиіс. Өсімдіктер физиологтарының әртүрлі бағалауы бойынша вакуольді тасымал буланатын ылғалдың жалпы мөлшерінің шамамен 5%-ын құрайды. Неге оған жеке мән беріледі? Себебі вакуоль жасуша шырыны (вакуоль сұйықтығы) мен цитоплазма арасында судың бөлініп таралуында маңызды рөл атқарады. Яғни вакуольдің жасушадағы су потенциалы мен тургор қысымын сақтаудағы рөлі маңызды.
Тиімділігі бойынша симпласты тасымал екінші орында. Ол вакуольді тасымалға қарағанда едәуір тиімді, бірақ апопласты тасымалға қарағанда тиімсіз.
Апопласты тасымал симпласты және вакуольді тасымалды бірге алып қарағанда тиімді болып табылады. Яғни оның үлесіне барлық буланатын ылғалдың 50%-дан көп тасымал тиесілі.
Транспирация тек лептесік арқылы ғана жүзеге асырылмайтынын айту керек. Әрине, судың көп бөлігі өсімдік ағзасынан жапырақ лептесігі арқылы шығарылады. Шөптесін әсіресе біржылдық өсімдіктердің жас жасыл өркендері (сабақтары) осылай жұмыс істейді. Судың аз пайызы жапырақ бетінен, яғни сірқабықтан буланады. Лептесік және сірқабық арқылы буланудан басқа үшінші әдісіне жасымықшалар арқылы булану жатады. Бұл – тозды ұлпаның өлі жасушаларының қабатынан тесіп өтетін көпжылдық сүректі өсімдіктердің қыртысындағы микроскопиялық «тоннельдер». Олар арқылы транспирация қыста да, жазда да өтеді. Бірақ қыста жазға қарағанда азырақ тиімді. Ал жазда жасымықшалардың жұмысы лептесік арқылы булануға қарағанда аздау тиімді. Жасымықшалар – қыста әсіресе жапырақтары түскен кезде ағаштар мен бұталар тыныс алатын құрылым. Қыста ағаштарға суды көп буландырудың қажеті жоқ. Бұл – өсу, көбею және фотосинтез үдерістері, басқа да тіршілік қызметтері баяулайтын тыныштық немесе «өсімдік анабиозы» кезеңі. Бірақ сонда да тіршілік толығымен тоқтамайды. Тыныс алу үдерісі жүретіндіктен, аз мөлшерде болса да транспирация жүреді.
Апопласты, симпласты және вакуольді тасымал.
Білу және түсіну:
1. Апопласт дегеніміз не?
2. Неліктен вакуольді тасымал тиімсіз екенін түсіндіріңдер.
Қолдану:
1. «Апопласт» және «симпласт» деген терминдерге анықтама беріңдер.
2. Апопласты және симпласты тасымалды салыстырып, кестені дәптерге сызып алып толтырыңдар.
Талдау:
1. Судың әртүрлі жолмен жылжуын сызба түрінде бейнелеңдер.
2. Судың тамыр түкшесінен бастап, лептесікке дейін жылжу кезеңдерін талдаңдар.
Синтез:
1. Өсімдік ағзасындағы транспирация және су тасымалының әртүрлі жолдарының үдерісін зерттеудің практикалық нәтижесі қандай болуы мүмкін екенін талқылаңдар.
2. Мынадай жағдайдың моделін жасаңдар: егер суды ксилема арқылы мезофилл жасушасына құю мүмкін болса, бірақ бұл кезде: 1) «транспирацияны тоқтату» немесе керісінше 2) «транспирацияны күшейтсе». Бұл негізгі фотосинтездеуші ұлпа жағдайына қалай әсер етеді? Сендердің ойларыңша, 2–3-бағанда болуы мүмкін өзгерістерге «+» белгісін қойыңдар. 4-бағанға қандай пунктілер тасымалдың белгілі типін сипаттайтынын көрсетіп, оларды сәйкесінше А – апопласт, В – вакуольді және С – симпласт деп белгілеңдер.
Бағалау:
Споралы өсімдіктер ағзасындағы тасымал және транспирация туралы реферат жазыңдар.