Асиміляція біологічна

Визначення і загальна характеристика

АСИМІЛЯ́ЦІЯ БІО­ЛОГІ́ЧНА  — засвоє­н­ня живими організмами з довкі­л­ля речовин для під­тримки свого функціонува­н­ня і здійсне­н­ня жит­тєвого циклу. За типом живле­н­ня практично всі живі організми на Землі діляться на дві групи: автотрофи і гетеротрофи. До перших належать зелені рослини від одноклітин­них до вищих, до других — усі інші. Зелені рослини — унікальні «живі фабрики», що в процесі фотосинтезу за участю квантів соняч. (електромагнітного) ви­промінюва­н­ня пере­творюють неорганічні елементи довкі­л­ля в органічні речовини. Гетеротрофи ж своїм існува­н­ням цілком зобовʼязані автотрофам, оскільки живляться лише органіч. речовинами.

Процес фотосинтезу від­бувається в хлоропластах і складається із світлової та темнової фаз. У світловій фазі кванти світла пере­творюються на т. зв. від­новлювальну силу (АТФ і НАДФ), що су­проводжується фотолізом води і виділе­н­ням кисню. У темновій фазі АТФ і НАДФ використовуються для засвоє­н­ня вуглекислого газу і утворе­н­ня вуглеводів. Однак усе різномані­т­тя складу органіч. речовин у рослинах, необхідних для їх функціонува­н­ня, росту і роз­витку, утворюється з вуглеводів у процесі їх темнового диха­н­ня (дисиміляції). Диха­н­ня рослин су­проводжується зворотніми фотосинтезу явищами по­глина­н­ня кисню і виділе­н­ня CO₂ з вивільне­н­ням універсал. джерела енергії в клітині — АТФ, яка використовується в на­ступних синтетич. реакціях. Подібні процеси дисиміляції асимільованих органіч. речовин від­буваються і в організмах гетеротрофів. Але для синтетич. процесів у рослинах, повʼязаних з їх темновим диха­н­ням, на від­міну від дихал. процесів гетеротрофів, потрібні макро- та мікро­елементи, які рослини засвоюють з ґрунту. Найважливішим макро­елементом є мінеральний азот, який використовується в рослинах для синтезу білків, ферментів, амінокислот та органіч. кислот, тобто осн. складових структур клітин і рослин. організмів загалом. У звʼязку з небезпекою за­стосува­н­ня азотних добрив важливе практ. значе­н­ня має здатність деяких видів рослин (насамперед бобових) у симбіо­зі з бульбочковими бактеріями засвоювати молекуляр. азот з атмо­сфери, де його вміст складає 78 %. Іншим джерелом біол. азоту є азот, який засвоюють з повітря азотофіксуючі бактерії в ґрунтах. Необхідним для рослин макро­елементом є фосфор, що входить до складу АТФ, багатьох ферментів, молекул ДНК та ін. рослин­них структур. Багато фосфору міститься у різних ґрунтах, але у важкодо­ступній для засвоє­н­ня рослинами формі. Інокуляція грибом мікоризою рослин багатьох видів різко під­вищує їхню здатність засвоювати фосфор з ґрунту. Важливі для рослин калій, магній, кальцій, залізо, сірка. Нормальне функціонува­н­ня рослин. організмів порушується при недо­статній кількості в ґрунтах марганцю, молібдену, кобальту, бору, цинку, міді тощо. Шкідливими для рослин, а також і для людей та тварин, які вживають рослин­ну продукцію, є важкі метали, до яких належать кадмій, свинець, алюміній тощо. Негативно впливають на рослини газоподібні пром. викиди у ви­гляді окисів різних елементів: азоту, фтору, сірки тощо. Зелені рослини не лише забезпечують гетеротрофи органіч. речовинами, а й під­тримують від­повід­ний газовий склад земної атмо­сфери, зокрема врівноважують концентрацію кисню та вуглекислого газу. Його концентрація остан­нім часом по­стійно зро­стає, що призводить до глобальних змін клімату через посиле­н­ня т. зв. парникового ефекту.

Один з напрямків А. б. стосується особливостей і механізмів автотрофного живле­н­ня (фотосинтезу), інший — фізіології мінерал. живле­н­ня. Праці укр. вчених в обох напрямках зна­йшли широке ви­зна­н­ня. Так, В. Любименко у 1920-х рр. виконав класичні роботи з ви­вче­н­ня стану хлорофілу та складу пігментів у хлоропластах рослин і висловив гіпотезу про виникне­н­ня в ході еволюції фотосинтезу з хемосинтезу. Дослідж. механізмів первин­них реакцій фотосинтезу в хлоропластах рослин продовжували Л. Островська та О. Ясников. Нині пита­н­нями фотосинтезу за­ймаються Б. Гуляєв, С. Кочубей (Ін­ститут фізіології рослин і генетики НАНУ), М. Мусієнко (Київ. університет) та ін. Тривають в Україні також дослідже­н­ня впливу довкі­л­ля на фотосинтез, взаємозвʼязку фотосинтезу і продуктивності агрокультур, які роз­почав ще у 1920-х рр. Є. Вотчал, продовжили А. Оканенко та його учні. Ви­вчен­ню питань мінерал. живле­н­ня рослин в Україні сприяли роботи О. Душечкіна та П. Власюка. Про­блеми фізіології мінерал. живле­н­ня ви­вчають нині в Ін­ституті фізіології рослин і генетики НАНУ (К. Ткачук), а практ. аспектами цих про­блем за­ймаються ін­ститути УААН.

Літ.: Тимірязєв К. А. Сонце, життя і хлорофіл // Вибр. твори / Пер. з рос. К.; Х., 1949. Т. 1; Кретович В. Л. Основи біо­хімії рослин. К., 1959; Короткоручко Т. П. Сучасні уявле­н­ня про обмін речовин в організмі. К., 1961; Гродзинский А. М., Гродзинский Д. М. Краткий справочник по физиологии растений. К., 1973; Ас­симиляция питательных веществ в организме животных: Сб. ст. Рига, 1986; Гетко Н. В. Растения в техноген­ной среде: Структура и функция ас­симиляцион­ного ап­парата. Минск, 1989; Ла­данова Н. В. Структура ас­симиляцион­ного ап­парата хвойных при воздействии ионизирующего излучения. С.-Петербург, 1994; Словник з біо­логії. К., 1998.

Б. І. Гуляєв

Завантажити статтю