Азот алмасу

Кіріспе

Өсімдіктердің тіршілік әрекетінде микроэлементтер өте  маңызды роль атқарады. 1922 жылы академик В. И. Вернадский организмдердің химиялық құрамы жер қыртысынын химиялық құрамымен  тығыз байланысты екендігін көрсетті. Жер қыртысындағы элементтердің  барлығы дерлік өсімдіктерде ұшырасады. Тұздарды әр түрлі қоспалардан тазарту методтарының жетілдірілуіне қарай өсімдіктерге шын мәнінде қажетті болып саналатын микроэлементтердің тізімі барған сайын артып келеді. Тіпті сулы ортада өсірілетін өсімдіктер үшін арнаулы камерада ауаны тазартуға тура келді. Алайда қайсыбір микроэлементтің қажеттігі жөніндегі мәселені элементті қоректік қоспадан шығарып тастау жолымен ғана емес, сондай-ақ оның зат алмасуына қатысуын зерттеу жолымен де шешуге тура келеді. Қазіргі кезде темір, мыс, марганец, бор, мырыш, кобальт және ванадий өсімдіктерге аса қажетті элементтер деп саналады. Өсімдіктер үшін микроэлементтердің өте зор маңызы бар, өйткені олар өсімдіктер денесінде әр түрлі органикалық заттармен қосылады, осының нәтижесінде олардың физиологиялық активтілігі әлденеше есе артады.

1 Азот

1.1 Азоттың периодтық жүйедегі орны және қасиеттері

Азот II периодта, V топтың Heгізгі топшасында орналасқан. Азоттан басқа ол топшаны, фосфор Р, мышьяк As, сурьма Sb жене висмут Bi элементтері құрайды. Бұл элементтерді ең сыртқы энергиялық деңгейшесінде бес электрон бар. Мысалы, азоттьң атомында электрондардың орналасуы: N₇

Азот атомы жетпей тұрған үш электронды қосып  алып, -3 тотығу дережесін керсетеді. Ен жоғары тотығу  дережесі +5.

Бос күйінде азот екі атомнан тұратын N₂ жай зат түзеді. Оның молекуласының құрылымы:

:N :: N : немесе N = N

Азоттың физикальқ касиеттері. Таза азот — туссіз, иіссіз газ. Калыпты жагдайда азот ауадан сел жеңіл, 1 л N₂ газдың массасы 1,25 г. Азот -195°С-та кайнайды, -210°С-та катады.

Азоттың химияльң кдсиеттері. Азот молекуласы өте берік болуына байланысты реакцияға түсу кабілеті төмен, химиялық енжар.

1. Бөлме температурасында азот тек металл литиймен гана тікелей әрекеттеседі

N₂+ 6Li = 2Lі ₃N  литий нитриді

2. қыздырганда баска металдармен де осылайша әрекеттесеі:

N₂+3Ca = Ca₃N₂  кальций нитриді

3. Жоғары температура  мен кысымда, өршіткi (катализатор)  қатысында азот сутекпен тікелей  әрекеттеседі аммиак тузеді:

N₂+3Н ₂=2NН ₃+92кДж

4. Азот оттекпен электр ұшкыны кезінде, 3000°С температурада әрекеттеседі:

N₂ + О₂ = 2NO - Q

Табиғатта бұл реакция найзағай жаркылдағанда жүреді.

Қолданылуы. Азот негізінен аммиак алуға, одан epiп азот қышқылы және азот тыңайтқыштарын алу үшін колданылады. Азотты салғырт (инертті) атмосфералық орта жасау үшін де пайдаланады. Сұйық азот салкындатқыш жүйелер саласында кеңінен колданылады.

Азот молекуласы берік косылыс. Ерекше жағдайда металдармен, сутекпен әрекеттеседі. Табиғатта азот бос күйінде кездеседі, ол ауаның негізгі құрам бөлігі. Азот адам және жануарлар, өсімдіктер организмінде маңызды тіршілік процестерін жузеге асыратын белоктың кұрамына кіреді.

Аммиак алынуы. Лабораторияда катты аммоний  хлориі1 NH₄C1 мен сөндірілген әктi Са(ОН)₂ араластырып, кыздырып аммиак алады.

Реакция теңдеуі:

2NH₄C1 + Са(ОН)₂ = 2NH₃+ СаС1₂+ 2Н₂О

өндірісте аммиакты азот пен сутектен тікелей синтездеп  алады

Физикалық касиеттері. Аммиак — түссіз, өткір иісті ауадан екі еседей жеңіл, тұншыктырғыш газ. Балқу температурасы -77,8°С. Кайнау температурасы -33,4°С. 20°С-та және 0,85 MПА қысымда сұйылады.

Аммиак суда өте ерімтал: 1 көлем суда 700 көлем аммиак ериді (14-сурет). Аммиак суда ерігенде аммиак гидратын (NH₃-H₂) тузеді. Аммиактың судағы epітіндісі аммиак суы немесе мүсәтір спирті деген атпен дәріханада сатылады.

Химиялық касиеттері.

1. Аммиактьң сумен әрекеттесуі.

Аммиак суда ерігенде темендеп тепе-тендікке асады:

NH₃ + Н₂О = NH₃ •nH ₂ O= nh₄ + OH;

аммиак гидраты                  аммоний гидроксиді

Аммиактың судағы ерітшдісі әлсіз  негіздік касиет керсетеді. Ceбeбi соңғы тепе-теңдік сол жакка карай көбірек ығысатындықтан судағы ерітіндіде гидроксид ионы ОН аз болады. Өздеріне белгілі негіздерден аммоний гидроксидінің  айырмашылығы - мұнда оң зарядты ион NH₄ болды.

2. Аммиактың оттекте жануы.Егер аммиак пен оттек ағынын тұтандырса аммиак оңай жанады. a) Өршіткі катыспаса бос күйдегі азот бөлінеді:

4NH₃+ЗО₂ = 2N₂+6Н₂О

 е) Катализатор тотығуынан (өршіткі— Pt) азот (II) оксиді алынады.                                                                                                                                                                                                                        

4NH₃+ 5О₂ = 4NO + 6Н₂О

3. Аммиактың кышкылдармен әрекеттесуі. Екі шыны таякшаны алып, бipiншісін - концентрлі аммиак суына, екіншісін - концентрлі тұз кышкылына батырып, екі таякшаны бip-бipтe жакындатса, ак түтін пайда болады. Ол - аммоний хлоридінің өте ұсак кристалдары. Реакция теңдеуі:

NH₃ + НСl = NH₄Cl

                         аммоний хлориді

Аммиак басқа да күшті кышкылдармен әрекеттесіп, аммоний тұздарын түзеді.

Колданылуы. Аммиактан  минералдык тыңайтқыштар, дәрі-дәрмекпен, қопарылғыш заттар, азот кышкылы және нитраттар өндіріледі, аммоний тұздары алынады. Аммиак төменгі кысымда (0,7—0,8 мПа) оңай сұйылады, ол буланғанда көп жылу сіңіретін касиетіне сәйкес тоңазыткыш кондырғыларда реагент колданылады.

Лабораторияда аммоний  тұздарын сумен косып кыздырып, аммиак алады. Ал өнеркәсіпте сутек пен азотты косып, тікелей синтездеп алады. Ол өткір иісті, тұншықтырғыш газ. Аммиак суда жаксы epiп гидраттар түзеді, одан аздаган мөлшерде аммоний гидроксиді бөлінеді. Аммиак қышқылдармен реакцияға түсіп, аммоний тұздарын түзеді. Одан тыңайткыштар - нитраттар, азот қышқылы, қопарылғыш заттар алынады[1].

1.2 Атмосфераның құрлысы мен газдық құрамы

Атмосфера деген атау гректің екі сөзінен: atmos –ауа және phaira-шар,алынған. Көбіне өзіміздің тіршілігімізде қолданытынауаны біз атмосфера  деп атаи береміз Бірақ-та, бұл  ұғым дұрыс емес, себебі   ауа   атмосфераньң  негізгі бөлігінің бірі ғана.атмосфера әр түрлі газ, су буы және ауа тозаңы бөлшектерінің қоспаларынан тұратын Жердің газ тәрізді қабыкшасы. Ауа осы газды қабаттың жреге жақын орналасқан бөлігінде шоғырланады және бұл ең тығызды  қабат болып саналады. Жоғары биіктікке көтерілген сайын  атмосфералық қысым төмендеп отырады:

0С  кезіндегі биіктігі 760 мм сынап бағынасына тең ауа қысымы  өлшем бірлігі болып саналады.Интернационалдық жүйе бойынша км – 101 , 325 кПа-ға  тең.Атмосфераның  жалпы массасы 5,51.10/15 тоннаға  (500 тирллион т) жуық, оның ішінде оттекке еклетіні 105 триллион тонна, жыл сайын жұмсалатын оттектің мөлшері 0,01%. Планетедағы оттекті тірі заттектер 5200-5800 жылда тоық жаңартады. Ал оның барлық массасы тірі организмдер арқылы  шамамен 2000 жылда өтеді. Атмосфералық көмір қышқылының тірі организмдер арқылы өтуі 300-395 жыл аралығында. Атмосфераның құрылысы мен құрамы. Атмосфера жер бетінен жоғары қарай шамамен 3000 км-ге дейін созылады. Жоғарылаған сайын атмосфера-ның химиялық құрамы мен физикалық қасиеттері өзгереді. Температураның өзгеруіне байланысты атмосфера бірнеше қабаттарға (сфераларға) бөлінеді. Жер бетіне ең жақын орналасқан қабатты тропосфера деп атайды. Бұл қабат жер белдеулерінен 7-10 км-ден (полярлық бөліктерде) 16-18км (экватор үстінде ) биіктікке дейін созылады. Бұл қабатта ауаның 80%-ке дейін жинақталады. Тропосферадағы ауа әр түрлі бағытта  әр түрлі жылдамдықпен үнемі тәртіпсіз қозғалып, өзгерып отырады. Қозғалыс нәтижесінде құрғақ ауа ылғалды  ауамен, жылы ауа салқын ауамен алмасып тұрады. Негізгі бұлттардың түзелетін  жері жылы қабат. Циклондар мен антициклондар осында өрбіп, өшіп отырады. Осыған қарай жер бетіндегі ауа райы тропосфераға қатынасты.

Атмосферадағы бөлшектср  өздері таралған кеңістікте толассыз козғалыста болғандықтан, көлемі мен  пішінін сақтамайды. Сондыктан ауаның белгілі бір жерде қысымы артса, қысымы аз жаққа ауысып отырады. Ауаның осындай козғалысынан жел пайда болады. Жер бетінен әр шақырымға көтерілген сайын ауаның температурасы 6,5 "С төмендеп  отырады да, ал 18-20 км биіктікте төмендеу тоқтатылып, температура тұрақталады, шамамен — 56 "С болады. Атмосфераның бұл бөлігін тропопауза дсп атайды.

Жер бетінен 20-50 км биіктікте орналасқан келесі кабат –стратосфе-ра. Ауаның қалған бөлігі осы кабатта болады, жел екпіні төменгі кабаттармен салыстырғанда мұнда оте баяу келеді. 25 км биіктіктен кейін бұұл кабаттың жоғары бөлігінде әр шақырымға көтерілген сайын температура орта есеппен 6 "С-ге жоғарылап отырады. 46-54 км биіктікте орналаскан аралық стратопауза кабаты, онда температура 0 "С шамасында.

Атмосфераның 55-80 км биіктігінде  орналасқан кабат - мезосфера. Бұл қабатта  әр шақырымға жоғары көтерілген сайын  температура 2-3 "С-ге төмендеп отырады. Келесі мезопауза деген қабатта түрақталған температура мөлшері 75 - 90"Сшамасында.

Жоғарыда қаралған кабаттардың  үстіндегі атмосфера қабатында  газ молекулаларының иондарға ыдырау қабілеті өте жоғары болғандықтан, оған ионосфера деген атау қолданылады. Бұл қабаттың калыңдығы бірнеше мыңдаған км-ге дейін созылады. Атмосфера қабатының нақты шекарасы аныкталмаған. Жер серікіері мен ракеталар арқылы алынған деректер бойынша атмосфера 10-20 мың км биіктікке дейін жайылған. Атмосфераның ең үстіндегі қабатын экзосфера деп атайды. Атмосфералық газдардың экзосферадан әлем кеңістігіне шашырай бастауына байланысты, сы қабатты планета аралық кеңістік деп те есептейді. Атмосфераның химиялык құрамы 90 км биіктікке дейін тұрақты. Күннің ультракүлгін сәулелерінің әсерінен 90' км-дейін  жоғары жатқан атмосфера кабаттарында бұл тұрақтылық бүзылады, осыған орай оның химиялық күрамы да түрақсызданады. Жер бетіне ең жақын орналасқан атмосфералық ауаның қүрамы  күрделі. 400-600 км  биіктікке  дейінгі  атмосфераньң құрамы  1-ші кестеде келтірілген көрсеткіштермен сипатталады.

Космонавтар (Сагдаев, Зайцев 1975ж) жүргізілген зерттеулер нәтижелеріне сүйенсек, 250-300 км биіктікте атмосфераның негізгі компоненті атомарлық оттек, 500-600 км-гден  жоғары биіктікте атмосфераның негізгі құрамы – гелий мен сутек,  атмосфераның  ең  сыртқы жоғарғы қабатын (1600 км жоғары) құрушы  компонент автомарлы сутек.

Ауаны көп  компоненттен түратын газды ерітінді деп айтуға болады. Оның  құрамдық бөлімдерін негізгі үш топқа бөлуте  болады:тұрақты өзгеріп тұратын және   қосалқы. Біріншіге оттек (21,0 %) , азот (78,1% ) және инертті газдар (шамамен 1%) жатады.ауа сынамасының қай жерден алсақ-та соы газдардың атмосферадағы көлемі тұрақты болып келеді. Жалпы молекулалык. массасы (28,98). Екінші топқа көмір  қышкыл газы (0,02 - 0,04%) мен су буы (4% –ке дейін) жатады. Ал қосалқы компоненттердің табиғаты және мөлшері сынама алынған жер бетінен көтерілген( жану процесстерінде және вулкандар атылғанда  түзілген заттар, топырақ бөлшектері, т.б.), космостан түсетін қатты бөлшектер, сондай-ақ, әртүрлі өсімдіктер, жәндіктер мен микроорганзмдер жатады.

Атмосфераны сарқылмайтын азот қоры деп айтуға болады. Азот айырбасқа  жатпайтын биогенді элемент, себебі ол белоктар мен нуклеин қышқылдарының құрамына кіреді. Бірақ-та тірі организмдер атмосферадағы азотты өзінің тіршілігіне бос күиінде емес, тек әртүрлі қозғалыс түрінде ғана пайдалана алады. Экожүйе атмосфералық азотты көбінесе найзағай кезінде элекрт өрісінің әсерінен түзілетін оксид түрінде ғана қабылдайды. Сулы ортада немесе топырақта болатын кейбір бактериялар түрі мен көкшіл-жасыл балдырлар атмосфераның азотын өз бойына сіңіру арқылы  жинақтап биогеохимиялвқ циклдарға қажетті түрге айландырып отырады. Осымен қатар өсімдіктерге қажетті азот қосылыстары топырақтағы оргнаикалық қалдықтардың ыдырауынан да пайда болады. Табиғатты азот алмасу процесі көміртек алмасу процесімен тығыз байланысты. Адамның шаруашылық іс- әрекетінің салдарынан көшктхана эффектісі, озон қабатының бұзылуы, қышқыл жаңбыр, тұмша сияқты қолайсыз құбылыстар тудыратын метан, азот оксидтері, т.б. газдардыңмөлшері өсуде. Атмосфера мен жер бетінің арасында жылу, ылғал және химиялық элементтер тұрақты алмасып отырады. Атмосфера арқылы жердің ғарышпен заттектер айналымы іске асады. Атмосфера мен жер беті арасында жылу мен ылғалдың алмасуы тұрақты болады. Оттектен, көмірқышқыл газынан, азоттан басқа ластушы компоненттерін атмосферда көп мөлшерде ьолуы биогеохимиялық циклдардың бұзылуына әкеп соғады. Атмосфера ластанған жағдацда жаңбыр суына онда еріген азот және күкірт оксидтері, тұздар қосылып ерітінді түзеді де « қышқыл жаңбыр» немесе « тұзды жаңбыр» жауады, тұмща да орын алады. Өнеркәсіпте және көлікте отын жанған кезде түзілетін азот оксидтері (N₂O, NO, NO₂) атмосфераны ластайтын қауіпті көздердің бірі[2].

Күн сәулесінің  әсерінен олар күрделі химиялық реакцияға қатысып, нәтежиесінде уытты фотооксидантты (озон, азот қышқылы) түзілуіне үлес косады. Атмосферада азот оксидтерінің фотооксиданттардың концентрациасы жоғары болған кезде адам улануы мүмкін. Соның салдарынан өкпесі ісінеді, сілемейлі қабығында жара пайда болады, басы ауырады, ұйқсы қашады. Құрамында азоты бар  зиянды шығындылардың мөлшерін іштен қанатын қозғалтқыштар шығаратын газды жағу үшін каклизатор қолданып, ал өнеркәсіпкәсіпорындардың түтін шығаратын құбырларында азоатсыздандыратын қондырғыларды орнату арқылы азайтуға болады. Ауадағы зиянды заттектердің мөлшері олардың турбулентті ағыспен шашырауына, жауын-шашынға немесе гравитациялык күш арқылы төмен түсуіне байланысты. Атмосфераның ластануы мен негізгі биогенді элементтер айналымы арасында анық байланыс бар. Атмосфераны ластайтьн заттектерді топтастыру қоршаған ортаға енген немесе шектен тыс мөлшерде пайда  болған және ортаны ластайтын кез-келген физикалық агенттерді, химиялық  затгектерді  және   биологиялык  микроорганизмдерді ластағыштар  деп атайды. Ластағыш заттектердің коршаған ортаға әсері физикалық, химиялық қасиеттеріне, олардың ыдырауы арқылы пайда болған  өнімдердің қасиеттеріне және қоршаған ортаға тасталған әр тү рлі өндіріс     шығарындыларының мөлшеріне байланысты. Ластағыштардың  атмосферада таралуын анықтайтын ең негізгі параметрге  олардың атмосферада болатын уақыты жатады.

Атмосфералық ауаны  ластаушы кездер мен ластағыштардың құрамы. Атмосфера табиғи жолмен және адамның іс-әрекеті нәтижесінде ластанады. Атмосфераның табиғи жолмен ластануы жанартаудың атқылауына (жерде бірнеше мың жанартау бар, олардың 500-ден астамы активті түрде), тау жыныстарының үгітілуіне, шанды дауылдардың тұруына, орман өрттеріне (найзағай түскенде), теңіз тұздарының желмен аспанға көтерілуі мен ауадағы сулы ерітінді тамшыларының құрғауына, тірі организмдердің іріп-шіру процестеріне байланысты. Атмосфераны табиғи жолмен ластайтындарға аэропланктондар, яғни әртүрлі аурулар қоздыратын бактериялар, саңырауқұлақ споралары, кейбір өсімдіктердің тозаңдары жатады. Сонымен катар атмосфераны ластайтындар қатарына космос шаң-тозаңын жатқызуға да болады. Космос шаңы атмосферада жанған метеориттер қалдықтарынан пайда болады. Секундына атмосфера арқылы орасан жылдамдыкпен (11-ден 64 км/с дейін) 200 млн-ға жуық метеориттер ауа кабатынан өтіп отырады, 60-70 км биіктікте көбісі жанып үлгереді. Ғалымдардың болжамына сәйкес тәулігіне жер бетіне 10/18 кішігірім метеорит түседі. Жерді атмосфера үлкен космостық жаркыншактардан да сактайды. Жыл сайын жерге 2-5 млн. т космостык шаң түсіп отырады. Табиғи шаң да Жермен жанасқан атмосфераның құрамдық бөлігіне жатады. Ол ауада қалқып жүретін радиустары 1О6-1О'5 м

Атмосфераның төменгі  қабаттарын шаңмен ластайтын  көзердің, арасында шөлді дала мен басқа да сусыз даланы айрықша  атап кетуге болады. 
Атмосферадағы шаң буды суға айналдырумен қатар, күн радиациясын тікелей сіңіреді және тірі ағзаларды күн сәулесінен қорғайды. Заттектердің биологиялык. жолмен ыдырауы көп мөлшерде күкіртті сутектің, аммиактың, көмірсутектерінің, азот оксидтерінің, көміртектің оксиді мен диоксидінің және т. б. түзілуіне және олардың атмосфераға түсуіне апарады. Атмосфералык ластануға табиғаттың алапатты қүбылыстарының қосатын үлесі айтарлықтай жоғары. Мысалы, орта есеппен жанартаулардың атқылау нәтижесінде жылына атмосфераға 30-150 млн. т газ және 30-300 млн. т ұсақ дисперсті күл тасталып отырады, тек Пинатубо (Филиппин) жанартауы атқылаған кезде (1997) атмосфера ауасына 20 млн. т күкірт диоксиді шығарылды. Жанартаулар аткылағанда атмосфераға бірқатар фитопатогендік  ативтілігі жоғары химиялық ластағыштар - сынап, мышьяк,  қорғасын, селен түседі. Ірі орман өрттерінің салдарынан да атмосфера көп мөлшердегі шаңмен ластанады. Батыс Сібірде 1915 ж. болған орман өрті 1,5 млн. км2 ауданды қамтып, одан шыккан түтін 6 млн. км2-ге жуық аумаққа таралды. Атмосфералық ластанудың антропогендік (жасанды) көздеріне өнеркәсіптік кәсіпорындар, көлік, жылу энергетикасы, түрған үйлерді  жылыту жүйелері, ауыл шаруашылығы, т. б. жатады. Тек өндірістік кәсіпорындардың ғана қоршаған ортага әсер етіп ластауын мынадай негізгі түрлсрге бөлуге болады: шикізат, материалдар, құрал-жабдыктар, отын, электр энергиясы, су,  қалдықтар, онімдер, атмосферага таралатын шыгарындылар (газ,  бу,ауа тозаңы), энергетикалық шығарындылар, шу, инфрадыбыс, ультрадыбыс, діріл, электромагнитті өріс, жарык, улыракүлгін, лазерлі сәулелер, иондағыш шығарындылар және т.б. Ауаны ластайтын компоненттердің химиялык қүрамы отын-энергетика ресурстарының түріне, ендірісте қолданылатын шикізатқа, оларды өңдейтін технологияға байланысты келеді[3].

2 Азоттың қызметі

2.1 Өсімдіктерде микроэлементтердің физиологиялық рөлі

М. Я. Школьниктін, (1957) мәліметі бойынша өсімдіктердің құрамынан 74 элемент табылған, олардың 11-1 макроэлементтер болып саналады, олар есіп тұрған өсімдіктер салмағыньвд 99,95 про центін құрайды, ал қалған 0,05 проценті микроэлементтердің үлесіне келеді. Өсімдіктердің тіршілік әрекетінде микроэлементтер өте маңызды роль атқарады. 1922 жылы академик В. И. Вернадский организмдердің химиялық құрамы жер қыртысынын химиялық құрамымен тығыз байланысты екендігін көрсетті. Жер қыртысындағы элементтердің барлығы дерлік өсімдіктерде ұшырасады. Тұздарды әр түрлі қоспалардан тазарту методтарының жетілдірілуіне қарай өсімдіктерге шын мәнінде қажетті болып саналатын микроэлементтердің тізімі барған сайын артып келеді. Тіпті сулы ортада өсірілетін өсімдіктер үшін арнаулы камерада ауаны тазартуға тура келді. Алайда қайсыбір микроэлементтің қажеттігі жөніндегі мәселені элементті қоректік қоспадан шығарып тастау жолымен ғана емес, сондай-ақ оның зат алмасуына қатысуын зерттеу жолымен де шешуге тура келеді. Қазіргі кезде темір, мыс, марганец, бор, мырыш, кобальт және ванадий өсімдіктерге аса қажетті элементтер деп саналады. Өсімдіктер үшін микроэлементтердің өте зор маңызы бар, өйткені олар өсімдіктер денесінде әр түрлі органикалық заттармен қосылады, осының нәтижесінде олардың физиологиялық активтілігі әлденеше есе артады.

Микроэлементтер катализаторлық қызмет атқара алады, алайда белоктармен қосылыстарда олардың катализаторлық қызметі  күрт артады. Мысалы, белоктың құрамындағы 1 мг темір 10 тонна минералдық темірдің әрекетіндей әсер етеді. М. Диксон мен Э. Узбб мәліметі бойынша әр түрлі 15 элемент, оның ішінде микроэлементтер де, ферменттің құрамдас белігі немесе оның кофакторы бола алады. Мұндай микроэлементтерге магний, рубидий, цезий, кадмий, хром, марганең, темір, кобальт, никель, алюминий, молибден, мыс, мырыш, ванадий жатады. Бұл — микроэлементтер ферменттердің құрамдас белігі бола отырып, зат алмасудың орта-лығы болып табылатындығын керсетеді. Микроэлементтердің физиологиялық ролі ферменттердің әсер етуі нәтижесінде байқалуы мүмкін.

Микроэлементтердің зор физиологиялық маңызы оларды зерттеуге көпшіліктің назарын аударды. Соның нәтижесінде осы кездегі ғылыми әдебиетте микроэлементтерге арналған көптеген еңбек жарық көрді. Эксперименталды материалдарды қорытып микроэлементтердің негізгі физиологиялық-биохимиялық қасиет-терін Д. А. Сабинин (1955), М. Я- Школыгак (1957, 1963), Я. В. Пейве (1952, 1954, 1956), О. К. Кедров-Зихман (1952, 1955), И. А. Чернавина (1970), Б. А. Ягодин (1970) т. б. керсетті. Жекелеген негізгі микроэлементтердің нақтылы физиологиялық-биохимиялық маңызын қарастырып көрейік.

Марганец ферменттердің құрамына кірмейді, бірақ активатор ретінде  оның болуы көптеген ферменттер үшін қажет. Кребс цикліндегі декарбоксилаза, сондай-ақ малатдегидрогеназа, изо-цитратдегидрогеназа сияқты ферменттердін, активтілігін арттыруда марганец зор роль атқарады. Бұл микроэлемент сондай-ақ гликолиздің гексокиназа, фосфоглюкомутаза, энолаза сияқты бірқатар ферменттерінің активтілігін арттыру үшін де қажет. Осы аталған жағдайлардың барлығында да марганец ферменттің белоктық бө-лігімен комплекс түзеді және басқа металмен алмастырыла алады. Алайда мұндай алмасу нәтижесінде ферменттің активтілігі кемиді. Марганецті ферменттер активаторы ретінде пайдалану және оны басқа металмен алмастыру өсімдіктердің түріне байланысты екен-дігін көрсететін мәліметтер бар. Таннид синтездейтін өсімдіктерде марганецтің концентрациясы жоғары болатындығы анықталған. Түзілетін таннидтердің мөлшері осы өсімдіктердегі марганецтің мөлшеріне сай келеді. Марганец жетіспеушілігі кезінде таннидтердің синтезделуі кеміп, тұтасымен алғанда мұндай өсімдіктердің тіршілік әрекеті нашарлайды, транспирация өзгеріске ұшырап, есімдіктің құрғақ затты жинақтау қабілеті кемиді.

Азот алмасуында марганец қорғаныштық  роль атқарады. Марганец жеткіліксіз болғанда сіңірілген нитраттар ассимиляциялана алмайды. Бұл құбылыс бидай, соя, бұршақ және т. б. өсімдіктерден байқалды. Марганец гидроксиламинредуктаза ферментін активтендіруге қажет. Ал бұл фермент нитраттардың ассимиляциялануына қатысады.

Марганец жетіспеушілігі көптеген өсімдіктердің фотосинтез қарқындылығына тікелей әсер етеді. Пирсоң балдарларда марганец жетіспеушілігіне сәйкес фотосинтез де кемитінін атап көрсетті. Марганец фотосинтез кезінде судан оттегінің бөлініп шығу процесіне әсер ететіндігі анықталды. Бұл жағдайда марганец электронды тасымалдаушылармен комплекс түзеді. Бұл комплекске қатыса отырып, марганец жарықта тотығады, ал қараңғыда қай-тадан тотықсызданады. Хлоропласта марганец өте берік байланысқан.

Марганецтің фотосинтездің  басқа да реакцияларына қатысатынын  көрсететін мәліметтер бар. Өсімдіктерге молибден элементінің қажеттігі  таяуда ғана анықталды. Азотфиксатор бактерияларыньщ  бос азотты сіңіруі үшін бұл микроэлементтің  қажеттігі 1930 жылдары көрсетілген. Бұдан кейінгі уақытта ғалымдар азот сіңіруші барлық организмдер молекулалық азотты сіңіру үшін молибденді қажет ететіндігін растады. Қоректік ортада молибден жетіспеушілігі кезінде азот сіңіруші организмдер азотты сіңіру қабілетінен мүлде айрылады немесе оның оптималды мөлшерінің жартысын ғана сіңіре алады. Азот сіңіруге қатысатын дегидрогеназа ферментін молибден активтендіреді. Оны совет биохимиктері атап көр-сеткен. Осындай себептерге байланысты барлық бұршақ тұқымдас өсімдіктер молибден жетіспеген жағдайларда тамырда түйнек түзбейді және азот жинай алмайды. Азот алмасуындағы молибденнің атқаратын ролі - нитраттарды тотықсыздандыру. Жоғары-да айтылғандай, тамырдың сіңірген нитрат ионы нитрит ионға дейін, бұдан соң аммиакқа дейін тотықсызданады. Осы учаскедегі тотықсыздану процесін жүзеге асыратын нитратредуктаза ферменті активатор ретіндегі молибденді қажет етеді. Сондықтан молибден жетіспеушілігі өсімдіктердегі азот алмасуының барлық келесі процестеріне әсер етеді. Молибден жетіспеушілігі кезінде өсімдіктердегі аланин, аспарагин және глутамин, пролин, аргинин сияқты амин қышқылдарының мөлшері кемиді. Ал мұндай амин қышқылдарының жетіспеушілігі белок синтезінің кемуіне әкеп соғады. Азот алмасуының бұлайша бұзылуы өсімдіктер нитрат тұздарымен қоректенген жағдайда ғана байқалады, ал өсімдіктерді аммоний тұздарымен қоректендіргенде мұндай бұзылу байқалмайды. Алайда молибден азот алмасуына ғана қажет емес. Ол қышқыл фосфатаза ферментін активтендіреді. Молибден жетіспеушілігі өсімдіктің фосфорды тиімді пайдалануына кедергі жасайды. Мұндай жағдайда өсімдіктерде фосфордың минералдық түрлері көп, ал органикалық түрлері аз жиналады.

Молибден жетіспеушілігі жағдайында бірқатар өсімдіктерде —  бедеде, арпада, қант қызылшасы мен  капустада кездесетін С витаминінің  мөлшері кеміген. Бұл элемент жеткіліксіз болғанда полифенолоксидаза және пероксидаза ферменттерінің активтілігі артады, бұл С витаминінің тотығуына әкеп соғады, сондай-ақ мұнда энергия шығыны артып, хлорофилдің мөлшері кемиді. Бұл айтылғандардың бәрі молибденнің зат алмасудың көптеген процестеріне қатысатындығын дәлелдейді.

Жоғары сатыдағы өсімдіктердің  өсуі үшін мырыштың қажет екендігі анықталды. Ол әсіресе хлорофилге бай органдарда көп болады. Мысалы, сұлы жапырағында ондағы мырыштың жалпы мелшерінің 20—30 проценті кездеседі. Құрамында мырыш элементі мол топырақты жерлерде өсетін өсімдіктерде бұл микроэлемент ерекше көп болады.

Мырыш жетіспеушілігі ең алдымен өсімдіктің өсуіне әсер етеді, мұндай жағдайда буын аралықтарының  өсуі тоқтап, өсімдік аласа болып  қалады, сондай-ақ жапырақ мезофилі де өзгереді. Палисадты паренхима клеткалары қысқа және енді болып, өте тығыз орналасады, клетка арасындағы кеңістік мүлде дерлік болмай қалады. Хлоропластардың мөлшері мен саны кемиді де, олар топтасқан күйінде жабысып қалады. Мырыш жетіс-пеушілігі углевод, фосфор және белок алмасуына әсер етеді. Мырыштың бұлайша әсер етуі ферменттік системаларға байланысты. Ол системаларда мырыш ферменттін, құрамдас бөлігі болып, оны-мен берік байланысады немесе активатор болып табылады. Мырыш өсімдіктерде көп кездесетін карбоангидраза ферментінің белокты бөлігімен берік байланысқан. Карбоксипептидаза ферменті мен сілтілік фосфатазаның құрамында да белокпен берік байланысқан мырыш болады. Сонымен қатар ол қышқыл фосфатазаның, энолазаның, альдолаза мен гексокиназаның және триозофосфатде-гидрогеназанын активаторы болып табылады. Сондықтан мырыштың жетіспеушілігі тыныс алу процесінде глюкозаның өзгеріске ұшырауын тежейді, сөйтіп өсімдік клеткаларында анорганикалық фосфор жиналады. Мырыш жетіспеушілігі кезінде анорганикалық фосфордың жиналуын, оның гексокиназаны активтендіретінін және митохондрияларға шоғырланатыныи совет ғалымдары бақылаған. Осы мәліметтердің негізінде мырыштың тотықтыра фосфорлау процесіне қатысатындығы жөніндегі қорытынды жасалды. Активті тобында NАD+ кездесетін барлық дегидрогеназа ферменттері мырыш арқылы активтендіріледі деп саналады. Бұл жағдайда NАD+ пен мырыштың арасында әлсіз байланыс түзіледі. Мырыш жетіспеушілігі кезінде күкірт алмасуы бұзылатындықтан, өсімдіктер тамырында сульфидтің көп мөлшері жиналады. Көптеген ферменттердін, мырышқа тәуелділігі белок синтезіне де әсер етеді.

Мырыш жетіспеушілігі жағдайында сұлы мен томат өсімдіктеріндегі белоктың мөлшері кеміп, осымен бір  мезгілде амин қышқылдарының мөлшері  екі есе және амидтер 10 есе артқаны көрсетілген.

Белок синтезінің кемуі  өсімдіктің жалпы өсуі мен хлорофилл  түзілуінің бұзылуына себепші болады. Мырыш ауксин арқылы да өсімдіктің өсуіне әсер етеді. Мырыш жетіспеушілігі кезінде ауксин тезірек бұзылады да, баяу синтезделеді. Ол су алмасуына әсер етеді. Мырыш жеткіліксіз болған жағдайда өсімдіктерде судың мөлшері кеміп, осмос қысымы артады. Мырыш жетіспеушілігін әсіресе жеміс ағаштары сезгіш келеді. Бұл элементтің жетіспеушілігі жапырақтардың және жемістердің, ұсақ болуы, олардың бетінде сары дақтардың пайда болуы, тұң ағашында қола ауруын, цитрус және сүйекті жемістер жапырағының деформацияға ұшырауы сияқты бірқатар ауруларды туғызады. Жоғары сатыдағы өсімдіктерге мыс элементінің қажеттілігі 1930 жылдары анықталды.

Мыс өсімдіктің тыныс  алуына, фотосинтезге, азот алмасуы  мен хлорофилл синтезіне әсер етеді. Қүрамында мыс кездесетін немесе мыспен активтелетін көптеген ферменттер белгілі. Өсімдіктерде кең таралған полифенолоксидаза және аскорбатоксидаза ферменттері жақсы зерттелген. Бұл екі ферменттің де құрамында мыс бар. Картоп түйнегі мен саңырауқұлақ мицелийінен бөлініп алынған полифенолоксидаза ферментінің құрамында тазартудан соң 0,2— 0,3% мыс болған. Фенолаза комплексінін, құрамында моно- және полифенолды тотықтыратын бірнеше фермент болады. Бұл ферменттердің молекулаларында мыстың екі атомы болады, олар сульфгидрил тобы SН арқылы белокқа қосылады. Бұл ферменттердің әсер ету механизмі мыстың оттегімен комплекс түзуіне негізделген. Аскорбатоксидаза ферментінің құрамында да мыс болады. Ол аскорбин қышқылын тотықтырады, бұл жағдайда мыстың валенттілігі өзгереді. Тыныс алу процесіне қатысып, электронды тасымалдайтын цитохромоксидаза ферментінің құрамында да мыс болады. Бұл жағдайда да мыс өзінің валенттілігін өзгертеді. Жоғарыда аталған ферменттердің бәрінде де мыстың болуы оның тыныс алу процесіндегі маңызын анықтайды.

Өсімдіктердің жапырағында  кездесетін барлық мыстың 75 процентке  дейінгі мелшері хлоропластарға шоғырланған. Мұнда мыс цитохромоксидаза ферментінің, сондай-ақ таяуда ашылған пластоцианин затының құрамында кездеседі. Пластоцианин дегеніміз көкшіл түсті белок, оның бір молекуласында мыстың екі атомы болады. Пластоцианиндегі мыстың жалпы мөлшері 0,58%. Ол алғаш рет хлорелла клеткасынан табылған. Пластоцианин әсіресе ақжелке, шпинат, сәбіз, турнепс, капуста жапырақтарында көп мөлшерде кездеседі. Пластоцианин мұнда фотосинтез процесін жүргізетін органдардан ғана табылды. Пластоцианиннің фотосинтез процесіндегі ролі женінде III тарауда баяндалған.

Мыс жетіспеушілігі кезінде фотосинтез қарқындылығы кемиді, Бұл элемент хлорофилл синтезіне әсер етеді. Мыс жеткіліксіз болғанда жапырақтың жасыл түсі көкшіл-жасыл түске ауысады да, бұдан соң жапырак жүйкелерінің арасында хлороздық дақтар пайда болады. Мұндай жағдайда пластидтер біртіндеп бұзыла бастайды және клетканың бір ұшына шоғырланады. Мыс жетіспеушілігі кезіндегі хлороз ауруы осылайша байқалады. Әр түрлі өсімдіктер жапырақтарына мыс тұзының ерітіндісін бүріккенде хлорофилдіқ мөлшері артады. Қант қызылшасы мен картоп жапырақтары мыстын, жетіспеушілігін өте сезгіш болады. Сонымен қатар, бұл элемент мөлшерінің артық болуы хлорофилдің мөлшерін азайта отырып, өсімдіктерге зиянды әсер етеді.