Амьсгал нь бие махбодийг хүчилтөрөгчөөр хангадаг системүүдийг хамардаг. Ургамлын хувьд энэ нь амьтантай адилхан байдаг. Энэ үйл явц цагийн турш явагддаг. Ургамлын амьсгал нь навч, иш, үндэсийн бүх гадаргуу дээр байрлах эрхтнүүдийн эсүүдэд тохиолддог. Энэ нь биеийн бүх эсүүдтэй харилцан үйлчилдэг. Хэрэв ургамлын төлөөлөгч эсийн бөглөрөлтэй бол нүүрстөрөгчийн давхар ислийн урсгал зогсох болно. Энэ тохиолдолд ургамал үхэж болзошгүй.
Түүхэн мэдээлэл
Ургамал амьсгалах явцад хүчилтөрөгч ялгаруулдаг тухай А. Л. Лавуазье. 1773-1783 онд тэрээр туршилт хийжээ. Түүний ажлын үр дүн нь шатах, амьсгалах үед хүчилтөрөгч их хэмжээгээр шингэдэг болохыг олж мэдсэн. Ингэснээр нүүрстөрөгчийн давхар исэл болон дулаан ялгардаг.
Амьсгалах нь амьд организм дахь шим тэжээлийг шатаах явдал гэдгийг эрдэмтэн өөрийн бүтээлдээ үндэслэн тогтоожээ. Дараа нь энэ үйл ажиллагааг Ж. Ингенхаус үргэлжлүүлэв. Тэр харанхуйд ч, нарны гэрэлд ч байдаг гэдгийг нотолсоннүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингээх, хүчилтөрөгч ялгаруулах. Энэ нь амьсгалах явцад ургамал CO2 болон O2-г хоёуланг нь боловсруулах боломжтой гэсэн үг бөгөөд энэ үйл явцад гэрэл оролцож байгаа эсэхээс хамаарна.
Ижил төрлийн судалгааг H. F. Sheinbain болон A. N. Бах. 1897 онд биологийн исэлдэлтийн онолыг нээжээ. Мөн онд ижил төстэй бүтээлүүдийг К. Энглер толилуулжээ. 1955 онд О. Хайши, Г. С. Мейсон туршилтаар хүчилтөрөгч нь органик нэгдлүүдийн чухал элемент гэдгийг баталсан.
Ургамлын амьсгалын өвөрмөц байдал
Амьсгалыг бүх нийтийн үйл явц гэж нэрлэдэг. Энэ нь бүх амьд организмын салшгүй хэсэг гэж тооцогддог. Ургамлын амьсгал нь хийн солилцоо явагддаг эрхтэн, эд эсийн эсүүдэд явагддаг гэж ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрдөг. Ийм систем нь амьдралтай холбоотой бөгөөд амьсгал зогсох нь бүх амьд биетийн үхэлтэй холбоотой байдаг.
Амин чухал үйл ажиллагааны илрэл нь эрчим хүчний зарцуулалттай салшгүй холбоотой. Энэ тохиолдолд хөгжил, нөхөн үржихүй, өсөлт, эсийн хуваагдал үүсдэг. Шим тэжээл, ус, янз бүрийн синтез, процессууд хөдөлж, шингэдэг. Ургамлын амьсгалын эрхтнүүд нь олон холбоос бүхий нарийн төвөгтэй систем юм. Хосолсон исэлдэлтийн процесс нь органик нэгдлүүдийн химийн найрлагыг өөрчилдөг.
Эсийн амьсгал
Энэ амьсгал нь исэлдэлтийн процесс юм. Энэ нь хүчилтөрөгч, чухал тэжээллэг бодисын задралд ордог. Эрчим хүч ялгарч, идэвхтэй метаболит үүсдэг. Тэд бол эсүүд юмамьдралын шаардлагатай үйл явцыг бий болгоход ашигладаг. Энэ тохиолдолд ургамлын амьсгал нь эрхтнүүдийн эсэд тохиолддог бөгөөд хураангуй тэгшитгэлийг ашиглан тооцоолно:
С6Н12О6 + 602 > 6С02 + 6Н20 + 2875 кЖ/моль.
Хүлээн авсан энерги бүрэн чөлөөлөгдөөгүй. Эрчим хүчний нэг хэсэг нь аденозин трифосфатад хадгалагддаг. Синтезийн дараа мембран дээр цахилгаан цэнэгийн ялгаа үүсдэг. Энэ үзэгдлийн өмнө мембраны хоёр талд үүссэн устөрөгчийн ионуудын концентрацийн зөрүү үүсдэг. Ургамлын амьсгал, тэжээл нь протоны градиентийн тусламжтайгаар явагддаг. Энэ нь эсэд тохиолддог нарийн процессуудад шаардлагатай энергийн гол материал юм. Ийм процессыг ус, шим тэжээлийн нийлэгжилт, хэрэглээ, хөдөлгөөнд ашигладаг. Химийн бүтцэд хүрээлэн буй орчин ба цитоплазмын хооронд боломжит ялгаа үүсдэг. Протоны градиентэд хуримтлагдаж чадаагүй энерги гэрэл болон тархсан байна.
Амьсгалын каталитик процесс
Субстратын исэлдэлт нь ферментийн тусламжтайгаар явагддаг. Тэднийг уургийн катализатор гэж нэрлэдэг. Ферментүүд зарим онцлог шинж чанартай байдаг:
- маш өндөр чадвартай;
- идэвхжил нэмэгдсэн;
- субстратын өвөрмөц чанар.
Ургамлын амьсгал ба тэжээл нь орон зайн чиг баримжаагаас хамаардаг бөгөөд энэ нь дотоод болон гадаад хүчин зүйлийн нөлөөн дор өөрчлөгддөг. Бодисын солилцоог зохицуулдаг. Электрон тухай ойлголттой холбоотой хэд хэдэн арга байдаг.исэлдэлт. Исэлдэлтийн урвалын төрлүүд:
- электрон ухрах;
- хүчилтөрөгч орох;
- устөрөгчийг татах;
- устай нэгдлийн харагдах байдал;
- протон болон хоёр электроныг авч хаях.
Бодисын исэлдэлт нь хүлээн авагчийн бууралттай холбоотой. Ийм ферментийг оксидоредуктаза гэж үздэг. Энэ тохиолдолд протон ба электронууд сална. Тэдгээрийг хүлээн авагч хүлээн зөвшөөрдөг. Фермент нь шилжүүлэх урвал үүсгэдэг. Эдгээр процессуудад аэробик ба агааргүй амьсгал орно.
Аэробик амьсгал
Энэ амьсгалын систем нь исэлдэлтийн процессыг хэлдэг. Амьсгалын үед ургамал хүчилтөрөгч ялгаруулж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингээдэг. Субстрат нь органик бус бодисын энергид задардаг. Ургамлын амьсгалын үндсэн субстрат нь нүүрс ус юм. Тэдгээрээс гадна уураг, өөх тосны хангамжийг хэрэглэж болно.
Ийм амьсгал нь үндсэн хоёр үе шатыг агуулдаг:
- Хүчилтөрөгчгүй процесс. Үүний дотор субстрат аажмаар аажмаар задарч, устөрөгчийн атомууд ялгарч, процессыг коэнзимтэй холбодог.
- Хүчилтөрөгчийн үйл явц. Энд устөрөгчийн атомуудын дараагийн хуваагдал ажиглагдаж байна. Тэд амьсгалын замын субстратаас холдож, аажмаар исэлддэг. Үүний үр дүнд электронууд хүчилтөрөгч рүү шилждэг.
Анаэроб амьсгал
Ургамлын энэ амьсгал нь ургамлын эсэд амьдардаг бичил биетний тусламжтайгаар явагддаг. Тэд бодисыг исэлдүүлэхийн тулд молекулын хүчилтөрөгч ашигладаггүй. Тэд азотын давс, нүүрс, хүхэр хэрэгтэйурт процессын явцад бууруулсан нэгдлүүд болж хувирдаг хүчил. Шаардлагатай энергийг органик бодисын нарийн төвөгтэй молекулуудыг хамгийн энгийн болгон хуваах замаар олж авдаг. Эцсийн электрон хүлээн авагч нь карбонат, сульфат, нитрит юм. Азотын давс, хүхрийн хүчил, нүүрстөрөгчийн хүчил нь ангижруулагч нэгдэл болж хувирдаг.
Үндэс систем
Үйл явцын салшгүй хэсэг бол ургамлын үндэс амьсгалах явдал юм. Идэвхтэй өсөлтийн хувьд ургамлын төлөөлөгчид эх систем рүү орох цэвэр агаар хэрэгтэй. Ийм амьсгалыг том нүхэнд эргэлддэг хүчилтөрөгчийн тусламжтайгаар гүйцэтгэдэг.
Удаан үргэлжилсэн аадар борооны үед хялгасан судасгүй сүвэрхэг байдал эсвэл саванд чийг хэтэрсэн тохиолдолд хөрс чийгэнд хэт ханасан байна. Энэ хугацаанд үндэс систем нь асфикси үүсгэдэг. Ургамлын зарим дэд зүйл чийгэнд ууссан хүчилтөрөгчийн ачаар амьсгалж чаддаг. Энэ тохиолдолд усны урсгал нь эргэлдэж эсвэл урсаж байх ёстой. Чийгийн зогсонги байдалд ургамлын төлөөлөгчдийн үндэс нь шаардлагатай хүчилтөрөгчийг хүлээн авдаггүй.
Зөвшөөрөгдсөн нөхцөлд амьсгалах үед ургамал нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингээдэг. Гэхдээ зогсонги байдалд байгаа нөхцөлд энэ нь бүрэн хэмжээний хийн солилцоо хийж чадахгүй. Өсөлт мэдэгдэхүйц удааширдаг. Азоттой харьцуулахад хүчилтөрөгчийн түвшин 21% -иар буурдаг. Хөрсний ашигт малтмалын ашиглалтыг зогсоосон. Ургамал нь ургамлын навч, иш, холтосоос гарч буй агаарыг өөртөө шингээдэг.
Амьсгалын утга
Ургамлын амьсгал нь жилд тохиолддогэрхтнүүдийн эсүүд бөгөөд бодисын солилцооны гол үйл явц юм. Амьсгалах үед ялгардаг энерги нь ургамлын төлөөлөгчдийн өсөлт, идэвхжилд зарцуулагддаг.
Ургамлын амьсгалыг фотосинтезтэй харьцуулдаг. Үйл явц нь хэд хэдэн үе шат дамждаг. Органик нэгдлүүд нь завсрын үе шатанд үүсдэг. Тэд бодисын солилцооны урвалд ашиглагддаг. Эдгээрт амьсгалын замын задралын үед үүсдэг пентоз ба органик хүчил орно. Тиймээс амьсгалыг метаболитын эх үүсвэр гэж үздэг.
Амьсгалын тогтолцоог NADPH болон ATP-ийн эквивалент энергийн нийлүүлэгч гэж үздэг. Ургамал амьсгалахдаа хүчилтөрөгч ялгаруулдаг. Энэ процесст ургамлын төлөөлөгчид ус үүсгэдэг. Ургамлыг усгүйжүүлэх үед үхэхээс хамгаалдаг.
Заримдаа амьсгалын энерги дулаан хэлбэрээр ялгардаг. Энэ тохиолдолд амьсгалын замын үйл явц нь хуурай бодисын шаардлагагүй хэрэглээг бий болгоно. Ургамлын амьсгалын үйл явцыг бэхжүүлэх нь бүх тохиолдолд ашигтай байхаас хол байна.
