Антропогенді стрессорлардың биохимиялық және физиологиялық реакцияларға әсері туралы қазақша реферат
Бақылаушы көзіне көрінбейтін биохимиялық және физиологиялық бұзылыстар (ауытқулар) туралы түсінікті 1897 жылы Вилер және 1899 жылы Зорауер мен Раман айтып кеткен. Оларға дейін Хартиг (1896ж.) өз жұмыстарында күкірт қышқылының шыршаға әсерін байқаған.
1903 жылы Вилер “көзге көрінбейтін бұзылуларға” дәлелдеме берді. Қысқы уақытта SO2-мен қарқынды түрде әсер ету арқылы ол өсімдіктерде ассимиляцияның елеулі түрде төмендегенін байқады.
Стрессрлардың нақты (төмен) концентрациялары өсімдіктерге кері әсер еткенімен, айқын өзгерістер туғызбайды және үлкен экономикалық залалға әкелмейді. Бірақ экожүйеде осындай жағдайлар тұсында жасырын өзгерістер пайда болуы мүмкін. Мысалы, фотосинтез бәсеңдегенде немесе улы ингридиенттер (асқын тотықтар, нитрит, т.б.) түзілгенде өсімдіктер өнімінің саны мен сапасы төмендеуі мүмкін.
Нақты табиғи және (немесе) антрпогендік стрессорларға биохимиялық және физиологиялық реакцияларды талдай отырып және оларды дұрыс таңдап алынған бақылаумен (мысалы, ластанбаған мекен орнынан алынған өсімдіктермен) салыстыра отырып, қоршаған орта жағдайы туралы, бұзылудың сыртқы белгілері болмағанда да, маңызды қорытындылар шығаруға болады.
Зат алмасу мен оның реттелуі.
Әрбір тірі жасушадағы зат алмасу белгілі бір принциптерге тәуелді болады, оларды ұстану күрделі метаболиттік функциялардың іске асуын қамтамасыз етеді.
Зат алмасу:
-субклеткалы, жоғары молекулалы және молекулалы құрылымдарға тәуелді;
-функционалды және құрылымдық иерархия түрінде ұйымдасуы;
-жоғары тиімділігі;
-өзін-өзін реттеуге қабілетті (жасуша ішіндегі зат алмасудың реттелуі)
Міндеттірін келесі түрде қосып ажыратуға болады:
-“энергияға бай қосылыстар” түрінде көп түрлі реакцияларға қажет энергиямен қамтамасыздандыру, мысалы аденозин-5/ -трифосфат (АТР);
-тотықсыздандырушы эквиваленттермен қамтамасыздандыру, мысалы биосинтез реакциясы үшін ;
-нуклеин қышқылдары, белоктар, липидтер мен көмірсутектер синтезі үшін мононуклеотидтер, аминқышқылдары, ацетилкофермент А мен моносахаридтер сияқты бастапқы және аралық өнімдермен қамтамасыздандыру;
-арнайы қызмкт атқаратын биомакромолекулаларды (ақпарат тасымалдаушы, биокатализаторлар, құрылымдық элементтер, т.б.) синтездеу;
Зат алмасудың бүкіл процестеріне ,біріншіден, нуклеин қышқылдары (ақпарат тасымалдаушы) және белоктар (құрылымдық элементтер мен ферменттер) жауап береді. Бұл макромолекулалар өзіне тән жылдамдық пен қасиеттері арқылы қымет атқаруы тиіс.
Метаболизмнің реттелуі көптеген ферменттер көмегімен жүзеге асатындықтан, олардың кейбіреулері — өте сезімталдары – метаболизмдік өзгерістер индикациясында маңызды болуы мүмкін. Түрлі механизмдер арқасында стрессорлар ферменттер белсенділігіне, сондай-ақ мөлшеріне әсер ете алады. Стрессордың әсер ету механизмін білудің биоиндикация үшін шешуші мәні болуы мүмкін.
Стрессордан болған реакциялар зат алмасудың түрлі жүйелі иерархиялық ұйымдасу деңгейлеріне жатады. Бұл кезде әсер етеді:
– биомембраналар ұйымдасуы, құрылымы мен құрамы (мысалы, өткізгіштігі
өзгереді);
– макромолекулалар концентрациясы (мысалы, ферменттер мөлшері өзгереді) ;
– макромолекулалар белсенділігі (мысалы, ферменттік);
– қорғаныштық қасиеттері бар заттарды өндіру (мысалы, пролина);
– жаңа метаболиттік жүйелер индуцирленеді не биохимиялық реакциялар жылдамдығы өзгереді;
– жасушалар құрылымы өзгереді;
Биомембраналар Биохимиялық реакциялардың көпшілігі мембранамен шектелген кеңістікте өтеді. Бұл биомембраналарға ерекше өткізгіштік тән, ол құрылымы мен құрамына (негізінен ақуызды –(фосфо)липидтік екіқабатты), ионды табиғаты мен басқа химиялық қасиеттеріне байланысты. Биомембраналар жасуша ішінде бағытталған зат тасымалын іске асырады.
Физиолого-биохимиялық реакцияларға әсер ету үшін, стрессор белсенді түрде осы құрылымдардан өтуі тиіс.
Индикатор өсімдіктерге күкірттің қос тотығының әсер ету жолындағы бірінші нүкте болып жапырақтар лептесіктері болады. Бұнда өсімдіктердің сулы режимін де жанап өтеді. Қорғасын мен ас тұзының да әсері осындай. SO2 өсімдіктердің жасуша аралық кеңістіктеріне өтіп, аз не үлкен дәрежеде рН-қабайланысты жасуша қабырғасының талшық аралық кеңістігінде еріп, жасушаның сыртқы мембранасын бұзатын SO32-/HCO3 иондарын түзеді. Мембрана бұзылғанда, рН өзгеріп, өзгергіштік артады.
Осының нәтижесінде, көптеген қосымша екіншілік реакциялар басталуы ықтимал.
Биомембраналар қасиеттерінің өзгеруі ферменттер қызметіне жауапты бейорганикалық иондар мен төмен молекулалы затардың құрамында түрлі ауытқылар туғызады. Осының салдарынан, регуляция едәуір түрде бұзылады.
Қалыпты жағдайда жасуша рН өзгерісінен сақтаулы болады. SO2 мен оның күкірт қышқылына айналуы жасушаның буферлік сыйымдылығына айтарлықтай жүктеме туғызады. Ферменттердің каталитикалық функциясы рН тәуелді болғандықтан, буферлік сыйымдылықтың төмендеуі зат алмасудағы едәуір өзгерістерге әкеледі.
Хлоропласт мембраналарымен (тилакоидты мембраналар) фотосинтетикалық белсенді пигменттер мен көптеген ферменттер байланысты. Бұл нәзік құрылымды мембраналар SO2 әрекетінен оңай бұзылуы мүмкін.
Озон да сезімтал өсімдіктердің жасушаларылық ультрақұрылымдарын бұзады, ол алдымен хлоропласт, тек сонан соң плазмалемма мен тонопластқа әсер етеді. Кадмий, мырыш сияқты ауыр металдар өсуге әсер етпейтін концентрацияларда осындай зақымдаушы әсерді жылдамдатады.
Стрессорлар әсерінен болатын хлоропласт мембраналарының өзгеруі мен бұзылуы фотосинтетикалық белсенділіктің төмендеу себебі болып табылатын көрінеді.