"С3 және С4 өсімдіктер жапырақтарының мезофилін микропрепараттар арқылы зерттеу". Биология, 11 сынып, дидактикалық материал.

Қосымша 1

Зертханалық жұмыс №

Тақырыбы: "С₃ және С₄ өсімдіктер жапырақтарының мезофилін микропрепараттар арқылы зерттеу"

Мақсаты: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………………………………

Болжам: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………………………………

Зерттеу дағдылары: өлшеу және бақылау, мәліметтерді ұсыну, талдау және қорытынды жасау

Қауіпті бағалау

Құрал-жабдықтар:

• Микроскоп
• С3 және С4 өсімдіктерінің дайын микропрепараттары

Жұмыс барысы:

1 С3 және С4 өсімдіктерінің мезофилл жасушаларының құрылысын зерттеңіз

2 С3 өсімдіктерінің мезофилл жасушаларының құрылымдық ерекшеліктерін табыңыз

3 С4 өсімдіктерінің мезофилл жасушаларының (жасуша қабықшалары, мезофилл) құрылымдық ерекшеліктерін табыңыз

4 С3 және С4 өсімдіктерінің мезофилді жасушаларының құрылысын салыңыз.

Мәліметтер мен нәтижелер:

5 С3 және С4 өсімдіктерінің құрылымындағы айырмашылықтарды талдаңыз

Ауыл шаруашылығындағы ең өнімді өсімдіктер туралы қорытынды жасаңыз.

Қорытынды: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Бағалау критерийі :

- Толық мәлімет алу үшін жұмыс барысының реттілігін сақтау

- Қауіпсіздік ережелерін сақтау

-Зерттеу жұмысының қателік көздерін табу

- Нәтижені дұрыс талқылау

- Қорытынды жасау

Қосымша 2

Қосымша 3

1 Суретте С₄ өсімдіктегі СО₂-ні тұту жолдарының сызбанұсқасы берілген.

(а) С₄ өсімдіктегі көміртекті тұту жолдарын атаңыз:

1……………………………………………………………………………………………………………………

2……………………………………………………………………………………………………………………

(b) Өсімдіктегі С₄ циклінің екі айырмашылық ерекшеліктерін көрсетіңіз

1…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

2…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

(с) С₃ және С₄ өсімдіктердегі СО₂-ні тұту жолдарының ұқсастық белгілерін жазыңыз

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. Жүгерідегі С₄ көміртекті тұту жолдарын сипаттаңыз

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...

 Қосымша 4

 С₃ және С₄ өсімдіктердегі көміртекті фиксациялау жолдары

 Фотосинтездің  қараңғы фазасының  реакциялар   жиынтығын  Кальвин цикілі немесе С₃ жолы деп аталады. Олай аталудың себебі,  цикілдің  бірінші өнімі  үш көміртегі бар – фосфоглицерат қышқылы  болып келеді.

 Фотосинтездің C₄ жолы немесе Хэтч-Слэк циклі деп аталады. Эволюция кезінде өзгерген ортаның жағдайларына  бейімделу механизмі болып табылады. Кейбір субтропикалық және тропикалық өсімдіктерге тән. Мысалы, амарант, жүгері, құмай (сорго), тары (просо), қант қамысы. Фотосинтездің алғашқы өнімі – 4 көміртек атомынан құралған қышқылдар (алма қышқылы, қымыздық сірке қышқылы, аспарагин) болады.

 С₃ өсімдіктеріне қарағанда С₄ өсімдіктері көміртек диоксидін қарқынды сіңіретіндігін 1966жылы австралиялық зерттеушілер Хэтч және Слэк дәлелдеген.

 С₄ өсімдіктерінің жапырағының анатомиялық құрылысы ерекше болады.

1 - үстіңгі эпидермис,

2 - моторлы жасушалар,

3 – мезофилл (фотосинтездеуші ұлпадан түзілген),

4 - өткізгіш шоқтар (ксилема мен флоэмадан құралады)

5 – жақтаулы жасушалар,

6 – астыңғы эпидермис.

 Өткізгіш шоқтардың жақтауындағы хлоропластар мезофилл жасушаларындағы хлоропластардан пішіні бойынша ерекшеленеді. С₄ – өсімдіктерінің жапырақтарындағы өткізгіш шоқтарын тығыз жанасқан 1-2 қабат жасушалар тобы қаптап жатады. Жанасып жатқан жасушаларда хлорофилл көп кездесетіндіктен, олардың түсі қошқыл –жасыл, ірілеу болады, мұнда едәуір мөлшерде крахмал жиналады.

 C4 – жолы жасуша мезофиллінің цитоплазмасында сіңірілген көміртек диоксиді (СО₂) фосфоэнолпирожүзім қышқылына (ФЕП) қосылады. Пайда болған қосылыс фосфоэнолпирожүзімкарбоксилаза (ФЕП-карбоксилаза) ферментінің әсерінен қымыздық сірке қышқылына (оксалоацетат) айналады.

 Қымыздық сірке қышқылы (4С) хлоропластқа тасымалданып, NADPH + H+ -ны тотықсыздандырып, фермент малатдегидрогеназаның қатысуымен алма қышқылына (малат-4С) /латынша алма – Malus domestica/ дейін тотығады. Малат С₄ – жолының ақырғы өнімі емес, ол тез арада глюкоза және басқа қанттарға айналады.

 Алма қышқылы өткізгіш шоқтарды қоршап тұрған жақтаулы жасушаларға өтіп, СО₂ және пирожүзім қышқылына дейін декарбоксилденеді. Пайда болған СО₂ Кальвин цикліне қосылып, карбоксилденуге қатысады.

 Пирожүзім қышқылы мезофиллге өтіп, фосфоэнолпирожүзім қышқылына айналады. Мұндай механизм өсімдіктерге жоғары температурада, лептесіктерінің жабылып қалған кезінде фотосинтез процесін жүргізуге мүмкіндік береді.

 Өткізгіш шоқтардың жанасып жатқан жасушаларына мезофилл жасушалары жақын орналасқан. Бұл екі түрлі жасушалар бір-біріне өте жақын орналасқандықтан мезофилл жасушаларында түзілген малат-алма қышқыла жанасқан жасушаларға оңай ағып келеді.

 С₄-өсімдіктерінің мезофилл хлоропластары мен өткізгіш шоқтардың жанасып жатқан жасушаларындағы хлорпласттардың ерекшелігі

С₄ – жолының артықшылықтары: 

1.С₃-жолымен  жүретін фотосинтезде фототыныстың белсенділігі жоғары, ал С₄ - өсімдіктерде фототыныс алудың белсенділігі төмен.

2. Фотосинтездің температура  оптимумы   С₃- жолы өсімдіктерде  20-25 °С, С₄ – 30-45°С.

3. С₄-өсімдіктерде фотосинтездің  күн сәулесіне қанығуы  С₃-өсімдіктерге қарағанда күн сәулесінің  белсенділігі жоғарылау болғанда  келеді. Мысалы,  С₃-өсімдіктерде игеретін сәуленің белсенділігі толық күн сәулесінің белсенділігінің 50%-не тең болғанда фотосинтездің қарқындылығы өзгермейді.  С₄-өсімдіктерде күн сәулесінің белсенділігі ұлғайғанда, фотосинтездің қарқындылығы өсе береді. Сол үшін С₄- өсімдіктерде  фотосинтез қарқындылығы  жоғары температурада және  жарықтың белсенділігі жоғары болғанда да  көтеріле береді.

 4. С₄-өсімдіктерде  Кальвин  циклінің өнімдері өткізгіш шоқтарды қоршаған жасушаларда түзіледі. Ол   ассимиляттардың  таралуын оңайлатады, содан соң фотосинтез қарқындылығы да ұлғаяды.

5. С₄-өсімдіктер қуаңшылыққа, жоғары температураға  төзімді болады .