Жер бетіндегі тірі ағзалардың дамуына

1.6. Жср бетіндсгі тірі агзалардыц дамуына фотосинтеза іц әсері
♦
25
Эволюциялык үдеріс ксзінде энсргиямсн қамтамасыз етудіц 
бірнсше нүскалары, соиың ішінде хемосинтетикалық организм- 
дер пайда болды. Олардыц басты ерекшелігі - неорганикалык 
заттардыц энергетикалык тотығуы кезінде (H,S, NH, жоне Н ,0) 
СО, түзуге қабілеттілігі. Сонымен, хемоавтотрофия органикалык 
дүние дамуыныц жана кезсні болып есептелінді. Бірак ол эво- 
люцияиың даму каркынын одан әрі үдете койған жок. Осыган 
байланысты қолайлы жоне ссні.мді энергия козін іздестіру керек 
болды.
Энсргияға ең байы судын күрамындағы сутек еді. Бірақ оны 
су молекуласынан калай ажыратуға болады, өйткені ол оттегімен 
өте тығыз байланысга. Сутек-тіц бір атомын оттегідсн бөліп алу 
үшін ПО ккал/моль энергия жүмсау керек.
Архей эрасының ортасында эволюциялык үдеріс үлкен та- 
быска жетті. Тіршілік ортасында коры таусылмайтын энергия- 
нын көзі пайда болды. Онымыз - Күн. Жер бетіне жаппай жарык, 
куат беруші. тіршіліктің козғаушы күші. Органикалык заттар -
калониялды күннің энергиясын, яғни потенциалды энергняны 
химиялық энергияға корлаушы. Прокариопы көк-жасыл балдыр- 
лар (өсімдіктердің дамуының басы деп аталады) фотоавтотроф- 
ты коректенудің басты көзі деп есептеледі. Оларда күн сәулесін 
кабылдаушы механизм пайда болып, химиялык қорландырушы 
кабілеті күшсйеді. Осындай үдеріске ен басты катысушы жасыл 
пигмент - хлорофилл. Ол жарыкты жүтып алып, жер бетінде 
тіршіліктін жаңа формаларының дамуына үлксн үлесін косты. 
Орыстың агакты ғалымы К.А.Тимирязев: «Жасыл жапырақ. бас- 
каша айтар болсак. хлорофиллдің жасыл доні - дүние кеңістігін- 
дегі (фокус) нүктс. Оған бір жағынан күн соулесінің эпергиясы 
кіріп жатса. екінші жағынан жер бетіндегі тіршілік бастау алады. 
Өсімдік - аспан мен жерді байланыстырушы», - дейді. Сондык- 
тан күн сәулесі жарығының фотосинтездің аркасында өзгеріске 
үшырауынан химиялык эпергияның пайда болуы тіршіліктін жа- 
ца тарихының және жер бетіндегі барлык геохимиялык үдерістің 
басы деп айта ала.мыз.
Бір мсзгілде фотосинтездін аркасында ауадан СО, сініріп, 
молекулалы оттегіні болудіц нәтижесі атмосфераның химиялык

қүрамыныц озгеруіне окелді. Атмосфераның оттсгімен баюы зво- 
люииялык үдерісті күрг озгертіп. аэробты ағзалардың дамуына 
жол ашты. Алғашкы прокариоттардам - (ядросы дүрыс қалып- 
таспаған) арнаулы жасушалык күрылымдар калыптасып, нағыз 
эукариотты организмдер - бір жасушалылардан коп жасушалы- 
лар қалыптаса бастады.
Жоғары сатыдағы осімдіктсрде жапырак калыптасып. ар­
наулы фотосинтездік аппарат аркылы күн сәулесінен энерпіяны 
қорландыру үдерісі дами бастады. Жср бетіидегі өсімдіктер пат- 
шалығыныи дамуы, яғни күрлықта, мүхиттарда планетаның 
жасыл экранын қалыптастырып ең басты. куатты энергияны 
биосферада тасымалдаушы кызметін аткарды. Жер бстінде мил- 
лиондаған жылдар бойы фотосинтез биологиялық цикл аркылы. 
зат алмасу аркылы казірті атмосферанын иайда болуына срекше 
рөл аткарды. Көмір кышкыл газы атмосферадағы алғашкы орга- 
н и калы к зат түрінде калыптасып, одан жыл откен сайыи тас көмір, 
мүнай, баска да табити газдар пайдалы казба корына айналды.
Ертедегі геологиялык дәуірде пайда болтан фотосинтез өнім- 
дері казірті кезде адамзат баласы үшін басты энергетикатык мүк- 
таждыкты камтамасыз етіп отыр.
Биосферадағы үзак уақыт болып жаткан эволюциялык үдеріс 
автотрофтар мен гетеротрофтардын О, бөліп, СО, кабылдауынын 
нотижесінде тепе-теңдік. ятни пайдалану мен бөліну арасында 
түрактылык сактала бастады. Бірак сонты жылдардағы ондіріс 
күшінің осуіне керекгі күрал-жабдыктардын дамуы. яғпи ғылы- 
ми-техникалык революция көптеген ксрі осерін тигізіп жаткан- 
дыгы бәрімізге аян. СО, концентрация жыл сайын атмосферада 
жоғарылап келеді. Жыл сайын зауыт. фабрикатардан атмосфера- 
ға 15*109 т СО, түсіп отырады. Шамамен осының жартысы ат­
мосферада калса, 
'А
мүхигтарта сініп. % биомассаның күрамына 
енеді.
Ғалымдардыц болжамы бойынша XX тасырдың аяғында СО, 
атмосферадағы концентрациясы 400 млн. ал келесі жүз жылдык- 
тыц ортасында екі ссеге көбейеді детей мәліметтср келтірудс. 
әрине, осындай жағдай ауа райына. планетадаты тіршілікке кан- 
дай задал окелетіндігін алдын ала айту киын. СО, инфракызыл
26 
♦ 
1-тарау. Биолоі ііялыкбілім беру коннепциясы жайлы...

♦ 
27
сәулені сіціру қабілеті жоғары болғандыктан. оның концептра- 
цнясы жоғарылай «парник әссрі» дсгсн эсер туғызады. Бүл жаг- 
дайда тропосферадағы температура экваторға, солтүстік және оц- 
түстік полюскс карағанда жоғарылайды (4С-6С).
Ал температура градиентіпіц озгеруі ат.мосфсрадағы жауын- 
шашынды өзғеріске океледі. Суптропика аймағында және ко- 
ңыржай аймактарда жауын-шашын азаюы күрғақшылыққа, ал 
нәтижесі ауылшаруашылық дакылдары енімінің азаюына алыгі 
келеді.
Сонымен, фотосинтез күн соулесі энергиясын корландырушы 
алғашкы тізбек болғандыктан, оның «пайдалы осер коэффициен- 
ті» (ПӘК) оте аукымды. Теориялык есептеуге карасак, фотосин- 
тездін энергетикалық тиімділігі 28 % ФБР (фотосинтездік актив- 
ті реакция немесе фотосинтездік белсенді реакция ФБР) дсйді. 
Бірак планетарлык жайда бүл оте томен. Жср бетіндеғі барлык 
континснттердін. теціз жәие мүхиттардағы өсімдіктерді косқан- 
дағы химиялык энергия 1 % ФБР-дан кем. Тек Тәжікстандағы ит 
түмсығы отпейтін камысты орман, сонымен катар кант тростни- 
гі, жүгері. сорго жоне кейбір мәдсни өсімдіктер вегетация кезінде 
энергияны оте каркынды сіңіреді. Мөлшері 2-3 % ФБР-ға тең.
Көптеген ауылшаруашылық дакылдары өнімінің аздығы не- 
ден десек, басты шектеуші факторы фотосинтездің күшіне неме­
се фото белсенді реакциясына байланысты. Сондыктан да фо- 
тосинтездін пайдалы эсер коэффициентін (ПӘК) күшейту үшін 
нэтижесіндс дакылдардын өнімін жоғарылатуға фотоактив- 
ті реакцияны тиімді пайдалану жолдарын іздсстіру керек. Егер 
ФБР-нын ПӘК-ін 3-5 %-ға, әрине, географиялык аймакка және 
ендікке тэуелділігіне байланысты зергтеп, паіідаланатын бол- 
сак, сол жердегі дакылдардын онімі. ягни органикалык массасы 
50-60 т/га, а.т астыктүкымдастардың өнімін 10-15 т/га жоғарыла- 
туға болады.
Ал ФБР жоғарылату принципі аркылы өнімді арттыру дсге- 
німіз - радиациялык режимді оңтайландыру, аэрация, суалмасу, 
минералды коректер жоне баска да сырткы орта факторлары. 
Осы одісті А.А. Ничипирович жасаган болатын. Олар коптс- 
гсн ауылшаруашы.тык осімдіктеріне пайдалануға фото белсенді
1.6. Жер бетіндсгі тірі агзалардың дамуына фокхинтездіц осері

реакцііясының сандық тсориясын калыптастырып, морфофизио- 
логиялық белгілсрінсн баска одістерді колданды. Бүл жсрдегі бас- 
ты максат ФБР-ны жетілдіру үшін фотосинтетикалык аппаратқа 
эндогенді (іштен) эсер етіп баскаруды үсыиды. Ол үшін фогосин- 
тездің генстикалык табиғатын іргелі зерттеу керек екендігін айтты.
Ғалымдар фотосинтсздің сырыи осыдан 200 жылдан астам 
уақыт зерттеи келеді. 1981 жылы Жапонияда өткен фотосинтез 
жайлы халықаралык симиозиумда ғалымдар пікірталас откізіп, 
көптеген осімдіктердің жаца сорттарыныи және гибридтер өні- 
мінің жоғарылауы өсімдік күрылымының генетикалык үдерістің 
нәтижесіпде жапырағыньщ ассимиляциялык касисттерінің кү- 
шеюіиен деген корытыпдыға кслді.
Қазіргі кездсгі генетикалық-селекциялык эдістермсн ген- 
дерді комбинадиялау аркылы өсімдіктердің өнімін жоғарылатып 
отыруға мүмкіндік бар. Мысалы. бидайдың генінс эсер ету аркы­
лы масактьщ өнімділігін 5-6 гектарға жеткізетін болсак, 1 гек- 
тарынан 200 центнер немесе хлопчатниктіц өнімін гектарыпан 
100 центнерге дейін арттыруға болады. Сондыктан фотосин- 
тездің генетикалык табиғатын жаксы зерттеп білсек. кез келген 
осімдіктер өнімінін жоғарылауын баскарута болады.
Енді фотосинтездің генетикасы дегеніміз не деген сүракка 
қыскаша токталайык. Тірі ағзалардағы барлык үдерістер - өсу, 
даму, зат алмасу субжасушалы қүрылымның калыптасуы. өсім- 
діктің потенциалды онімі түкымкуалаушылыкпен байланысты. 
Жеке даму барысында сырткы және ішкі ортанын осерінен ге­
нетикалык бағдарлама калыптасып, морфогенезді бакылау жонс 
сол түрге тән белгілер пайда болады.
Өсімдіктер генотипі - жасушадағы барлык генетикатык фак- 
торлардың жиынтығы. Ол екі түрге бөлінеді - хромосомалык не­
месе ядролык геном жонс ядродан тыс плазмон, оған цитоплазма 
органеллдерінің гендері кіреді. Олар - хлоропластар мен мито- 
хондриялар. Бірак олардың арасында тығыз байланыс болады. 
Япіи дамуы жэне функционалды белсенділігі жасуша органелл- 
дерімсн өзара байланысты. Олардын кауымдастығы осімдіктер- 
діц даму барысымдағы акпарат ағынын, энергия жоне зат алмасу 
үдерістерін аныктайды.
28 
♦ 
1-тарау. Биологиялыкбілім беру кониеішиясы жайлы...

Сондыктан да өсімдік жасушаларындағы гендік факторлар- 
дын өзара әсерлік байланысы отс күрделі. Өсімдік ядросы - бар- 
лык жасушадағы гендік ақпаратты біріктіруші орталық, яғни әр- 
бір түрге тән ағза қасиетінің жауапты стратегиясын багыттаушы. 
Цитоплазмалық гендер және органеллдер - жасушаның біртүтас- 
тык тактикасын аныктаушы. Сыртқы орта факторларына бейім- 
деушілікке жауапты. Жасушаның генетикалық жүйесі, оның 
сырткы ортамен байланысы ағзадағы коптүрлі биосинтездік 
реакцияларды, жасушадағы, үлнадағы бөліну үдерісін, үйлесім- 
ділікті сақтауға катысады.
Түқым куалаудагы цитоплазманыц ролі жайлы алғашқы экс- 
периментті 1909 жылы немістіц ботаниктері К. Корренс және 
Ә. Бауэр дәлелдеп көрсеткен.
Мысалы, табиғагга өсімдіктер жапырағының әртүрлі түске -
жасыл, кызыл, коныр, сарыға боялуы хлоропластағы геномдык 
мутацияның нәтижесі. Осы қүбылысты долелдеу үшін Корренс 
жоне Бауэр калыпты өсімдікті мутантты түрімен будандастыр- 
ғанда байқап. ен алғаш түсіндірді. Яғни өсімдік жапырагының 
түстерінің ала күбалығынын болуы Мендельдің заңына бағын- 
оайды дсген корытынды жасады. Сонымен, Бауэр ең алғаш хло- 
ропластың өзіне тон түкымкуалаушылық аппараты болады, тек 
соның осерінен ғана гендік касиеті үздіксіз түқым куалаушылык- 
ка жауап береді деп көрсе геді
Заманауи одістерде, әсірссе молекулалық биологияда хлороп- 
ластын ерекше гендік аппараты болатындығы, ол биогенсзгс жа­
уап беретіндігі дәлелдснген.
Осыдан кейін мынадай ой туады. Шындығында да хлороп­
ласт қүрамындағы гендік аппарат автономды ма. тәуелсіз кызмет 
жасаи ма деген сүракка былай жауап беруге болады. Хлоропласт 
генін ғылыми зерттеулердің нәтижесінде аныкталғандай, плас- 
тидтегі геномның мө.ішері белоктын қызметін кодтауға жсткі- 
ліксіз. Хлоропластағы биосинтезді акпараттандырушы гендер 
ядрода орналасқан, яғни ядродағы жоне хлоропласт гсномдар 
бір-бірімен өзара байланысып, фотосинтетикалык аппаратты қа- 
лыптастырады.
1.6. Жер бетіилегі тірі ағзалардыц да.муыиа фотосинтоздіц осері 
♦ 
29

30 
♦ 
1-тарау. Биологиялыкбілім беру конңспцнясы жай.іы...
Эволюция үдсрісіндс жасушаиың фотосинтетикалык кыз- 
метін баскару үшін хлоропласт косарланғап геидік багыпышта 
болды. Ол - ядролык геном жәие өзіпің жартылай автономды 
геномы. Хлоропластық гсномның түкымкуалаушылык касиеті 
осыдан коп жыл бүрын белгілі болғанымен. фотосинтездің гсн- 
дік табиғаты соңғы жылдары гана ашылды.
Эрине, фотосинтез генстикасы - жаңа ғылыми бағыт, оныц 
болашагы оте зор, осіресе осімдіктер биологиясында. Осы проб- 
леманы зергтеу аркылы молекулалык биолопіяныц іргесін калап, 
әсіресе фотосинтетикалық мембрананың кызметін түсіну аркы­
лы өсімдіктердің өнімін. сапасын жанартуға жол ашып отыр.
Сонымен, фотосинтез гснетикасы нені зерттейді деген сұ- 
рактыц накты жауабы, ядролык және цитоплазмалық гендердің 
жиынтығының осері хлоропластың күрылымын, хлоропластыц 
пайда болуын жәпе тұкым қуалаушылык өзгерістік белгілерін 
бақылай отырып, сутегі алмасуының гиптерін және фотосинтез 
аппаратының белсендігін іске асырушы дсп айтуға болады.
Болашақ мамандар осы бағытта ғылыми зерггеулер жасау 
үшін физика, химия, математика, молекулалык биология, гене­
тика, физиология, биофизика салаларынан білімін, оіліктілігін 
калыптастыру керек. Осындай танымды калыптастырушы —
мү- 
ғалім, ғылыми түлға. Оны мектсп кабырғасынан бастап одан орі 
ЖОО-да жалгастыруды керск етеді.

жүктеу/скачать 9,38 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: