Өсіргіш заттар. Өсіргіш заттардың өсімдіктерге әсер ету механизмі. Ауксин әсері. Биология, 11 сынып, дидактикалық материал.

Мұғалімге арналған нұсқаулық

Өсіргіш заттар. Өсіргіш заттардың өсімдіктерге әсер ету механизмі. Ауксин әсері.

Жануарларда гуморальдық (химиялық) реттелу гормондардың есебінен жүзеге асады, яғни гормондар ағзаның бір бөлігінде синтезделіп, ал келесі бір бөлігінде белсенділік танытады, сонымен қатар гормондар өте аз мөлшерде әсер етеді. Өсімдіктерде координациялау (үйлесімділік) қызметін химиялық қосылыстар атқарады. Ал бұл қосылыстарды синтезделген ағза бөлігінен келесі бір бөлігіне тасымалдауды қажет етпейді, сондықтанда бұл қосылыстарды әр уақытта гормондар деп атай алмаймыз. Сонымен қатар, бұл қосылыстар әдетте өсімдікті белгілі бір мөлшерде өсіруге қабілетті болғандықтан, аталған қосылыстарды өсіргіш заттар деп атайды.

Фитогормондар — өсімдіктерде өз бойында табиғи жолмен түзіліп, басқарушы қызмет ат Өсіргіш заттар бес класқа жіктеледі:

1.Ауксиндер (жасушалар көлемінің өсуіне және олардың мамандануына әсер етеді);

2.Гиббереллиндер (әсер ету ерекшелігі бойынша ауксиндерге ұқсас);

3.Цитокининдер (жасушаның бөлінуімен байланысты);

4.Абсциз қышқылы (өсімдіктіктің тыныштық күйге ауысуына әсер етеді, мысалы бүйір бүршіктер);

5.Этилен немесе этен (өсімдік мүшелерінің қартаюымен байланысты);қаратын төменгі молекулалы органикалық заттар.

Чарлз Дарвин және оның ұлы Франсистің тәжірибелерінен басталған, фототропизмді зерттеу тәжірибелерінің нәтижесінде ауксин деп аталатын қосылыстар анықталды. Бұл ғалымдар зерттеу объектісі ретінде сұлының колеоптилі пайдалана отырып (сурет 16.2), аталған сұлы өсімдігі өскіндерінің күн сәулесі бағытында өсуі, өскіннің жоғарғы ұшынан төменде орналасқан өсу зонасына таралатын, белгілі-бір «әсердің» нәтижесі екендігін көрсетті. Осы тәжірибелердің нәтижелері 16.3 суретте көрсетілген, және әр сызбанұсқа, көптеген колеоптилдерден алынған, нәтижелерді бейнелейді.

Егер бұл тропизм үдерісін мынадай классикалық тізбек ретінде қарастырсақ: «сигнал→ рецептор→ сигналдың жеткізілуі→ эффектор→ жауап», онда біздің осы үдеріс туралы білімімізде, сигналдың қалай жеткізілетіндігі туралы, оқылық бар. Осы мәселені 1913 жылы өсімдіктер физиологы Бойсен Йенсен деген дат ғалымы зерттеді. Осы ғалымның зерттеу тәжірибелерінің нәтижелері 16.4 суретте бейнеленген. Ал 1928 жылы голландиялық өсімдіктер физиологы Вент өсімдіктерде ерекше химиялық тасымалдаушының бар екендігін дәлелдеді. Аталған ғалым осындай химиялық тасымалдаушының бар екендігін болжамдап, аталған қосылысты колеоптилдің ұшынан колеоптилдің төменгі бөлігіне жеткізілетін жолда ұстап, оны жинап алды, сонан соң бұл қосылысты басқа тәжірибелерде қандай белсенділік көрсететінін зерттеуді болжамдады. Венттің пікірінше, бұл қосылыстар ұсақ молекулалар және бұл қосылыстар, молекулалары арасында үлкен кеңістік болатын құрылымға ие, агарозды гель арқылы жеңіл диффузияланады деген пікірде болды. Осы ғалымның тәжірибелерінің кейбір нәтижелері 16.5 суретте көрсетілген.

16.6 суретте Венттің тағы бір қызықты тәжірибесі бейнеленген. Қорытынды тәжірибелерде, колоептилдің ұштарын екі агарозды блокқа (А және Б) орналастырып, қараңғыға қалдырды немесе бірдей жарықта ұстап тұрды; сонан соң бұл агарозды блоктарды, ұшы кесілген, колеоптилдерге орналастырылды; А және Б блоктарының ықпалынан болған, екі иілімнің екеуі де, бірдей шамаға тең болды. Өскін ұшының бір жағына ғана сәуле түсірудің нәтижесінде, А және Б блоктарындағы химиялық белсенді заттардың бірқалыпсыз таралуы байқалды. Бұл тек Бойсен-Йенсеннің, химиялық белсенді заттардың таралуына жарықтың әсері туралы, тұжырымдамасын дәлелдеп қана қоймай, сонымен қатар биотесттердің көмегімен сол аталған қосылыстардың сандық анықтамасының негізін қалады. Биотест – бұл, әсер етуші қосылыстың мөлшері (концентрациясы), биологиялық жүйеге әсер етуі бойынша анықтайтын, тәжірибе. Сұлы колеоптилінің иілу деңгейі, өсу факторының (өсіруші заттар) концентрациясына тікелей пропорционал екендігін, голландиялық ғалым Вент көрсетті.

Жоғарыда аталған зерттеудің нәтижесінде, бұл қосылыстар – ауксин (грекше auxein – ұлғаю деген) деген атауға ие болды. 1934 жылы бұл қосылыстың индолил сірке қышқылы (ИСҚ) екендігі анықталды. Әрі қарай жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде, индолил сірке қышқылының өсімдік патшалығында кеңінен таралғандығы анықталды және өсімдік жасушаларының мөлшерінің ұлғаю, осы қосылыспен тығыз байланысты екендігі анықталды. Өсімдікті бір жақты жарықтандыру кезінде индолил сірке қышқылының өсімдік бойымен таралуы туралы қазіргі уақыттағы көзқарастары 16.7 суретте келтірілген. Алайда, мына жағдайды ескере кету қажет, яғни барлық зерттеуге алынған өсімдіктер арасында, сұлы колеоптилі ең қарапайым құрылысты болып келеді; басқа өсімдіктерде өсу реакциясының механизмі, мүмкін, басқаша. Жауап реакциясының пайда болуына дейінгі кезеңде ауксиннің градиенті пайда болуы туралы аз мәлімет жиналған.

Индолил сірке қышқылының құрылымы

Индолил сірке қышқылының құрылымдық формуласы 16.8 суретте көрсетілген.

Қазіргі таңда индолил сірке қышқылына құрылымы мен белсенділігі жағынан ұқсас басқада қосылыстар өсімдіктерден бөлініп алынды; сонымен қатар индолил сірке қышқылына ұқсас бірнеше қосылыстар синтезделінді. Осы аталған қосылыстардың барлығы ауксиндер деп аталатын фитогормондардың бір класына біріктірілді. Ал солардың кейбіреулерінің коммерциялық маңызы туралы мәліметтер 16.2.5 бөлімде келтірілген.

Ауксиндердің синтезделуі және таралуы

Жапырақтың және жас өркендердің ұшында ауксиндер үздіксіз түзіледі. Осы аталған химиялық белсенді қосылыстардың синтезделген орнынан басқа өсімдік бөліміне қозғалуы базипеталді (өсімдік ұшынан басқа бөлімдеріне бағытталып) және полярлы (тек бір бағытта) түрде өтеді. Бұлар жасушадан жасушаға диффузия жолымен өтіп, ақыр аяғында белсенділігі төмендеп, ферменттер әрекетінің нәтижесінде жойылады. Алыс қашықтыққа өткізгіш ұлпаларының көмегімен тасымалданады (негізінен флоэма арқылы) және өсімдік өркендерінен немесе сабақтарынан тамырға қарай бағытта қозғалады. Ал ауксиндердің аз мөлшері тамырдың өзінде синтезделуі мүмкін. Бұл аталған қосылыстардың әр түрлі концентрациясының өскіндерге әсерін бірнеше тәжірибелер арқылы көрсетсе болады, мысалы 16.1 тәжірибеде сипатталған сынақтар бойынша көрсетсе болады.

• Гиббереллиндер

Гиббереллиндер – дитерпендік табиғаты бар фитогормондардың тобы. Олар гипокатильдің ұзарып өсуі, гүлдену дәндерінің өсуі мен әртүрлі морфогенетикалық процестерге жауап береді.

Гиббереллиндер қышқылды және сілтілік ортада өте тез жойылады.

Гиббереллиндер тез өсетін ұлпаларында, әлі де піспеген тұқымы мен жемістерінде, жас сабақтар мен жапырақтарда көптеп кездеседі.

• Абсциз қышқылы 

Абсциздік қышқыл (ағылш. АВА) абсцизин, дормин – фитогормондарға жатады. Абсциздік қышқыл ағаш бүршіктерінің қысқы ұйқыға кетуіне жауап береді.

Абсциздік қышқылдың жапырақтардың түсүіне тікелей байланысы бар екені анықталды. Қысқа дайындық кезінде абсциздік қышқыл өсімдіктердің бүршіктерінің ұшында синтезделіп, өсуді баяулатады. Абсциздік қышқыл сонымен қоса камбий ұлпасының бөлінуін шектетіп, бастапқы және екінші өсуді тоқтатады. Сонымен қатар, абсциздік қышқыл тамырларда пайда болып, суды қолдануды бәсеңдетіп, жапырақтарға барады. Жапырақтар саңылауларының жабылуына әсер етіп, судың жапырақтар арқылы булануынан қадағалайды.

• Цитокининдер

Цитокининдар (грекше κύτταρο – ұяшық + κίνηση - қозғалыс ), өсімдіктердің жасушаларының бөлінуі мен басқа физиологиялық процестерге жауап береді.

Цитокининдар көбінесе тамырларда, сабақта және жапырақтарда синтезделеді. Камбий және басқа да қарқынды бөлініп жатқан өсімдік ұлпалары цитокининнің синтезделетін жері болып табылады. Солай да цитокининдер трансдукцияға қатысып, пуриндар мен нуклеозидтардың транспортына қатысады.

Цитокининдар жасушалардың көбеюін, сабақ пен тамырдың морфогенезін, хлоропласттардың пайда болуын реттейді, жасушалардың ретті өсуін, жанама сабақтар мен тамырлардың дамуына жауап береді.

• Этилен

Этилен – өсімдіктердің өсу гормонын атқарады. Этилен тек өте кішкентай концентрацияда жұмыс жасап, жемістердің өсуін, өсімдіктің гүлденуін, жапырақтардың түсуін, тамырлардың өсуіне жауап береді.

Шаруашылықта жемістердің тез пісуі үшін арнайы бөлмелер не камералар қолданады. Сол бөлменің атмосферасына арнайы генераторлар арқылы этилен шашылып, 24 – 48 сағат бойы ұстайды.

Қауіпсіздік және демонстрация бойынша нұсқаулық. Оқушылардың топтық жұмыс барысында қозғалыс жасау кезінде сыныптағы қауіпсіздік шараларын сақтау. Бағалау бойынша ұсыныстар. Сабақ барысында мұғалім диагностикалық бағалауды қолдану қажет, топтық жұмысты бақылау қажет, топтардың жасаған постерлерін бағалап, оқушыларға тиімді кері байланыс беру қажет.

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі:

https://www.britannica.com/science/hormone/Growth-inhibitors

http://bio1520.biology.gatech.edu/chemical-and-electrical-signals/plant-hormones-and-sensory-systems/

https://biologywise.com/plant-hormones-their-functions

https://www.chemeurope.com/en/encyclopedia/Plant_hormone.html