Svarbiausias organinis procesas, be kurios b?t? abejojama vis? gyv? b?tybi? egzistavimu m?s? planetoje, yra fotosintez?. Kas yra fotosintez?? visiems ?inomas i? mokyklos laik?. Grubiai tariant, tai organini? med?iag? susidarymo procesas i? anglies dvideginis ir vanduo, atsirandantis ?viesoje ir lydimas deguonies i?siskyrimo. Sud?tingesnis apibr??imas yra toks: fotosintez? yra ?viesos energijos pavertimo energija procesas cheminiai ry?iai med?iag? organin?s kilm?s dalyvaujant fotosintetiniams pigmentams. ?iuolaikin?je praktikoje fotosintez? paprastai suprantama kaip ?viesos sugerties, sintez?s ir panaudojimo proces? visuma daugelyje endergonini? reakcij?, i? kuri? viena yra anglies dioksido pavertimas organin?s med?iagos. O dabar i?siai?kinkime i?samiau, kaip vyksta fotosintez? ir ? kokias fazes ?is procesas yra padalintas!

bendrosios charakteristikos

Chloroplastai, kuri? turi kiekvienas augalas, yra atsakingi u? fotosintez?. Kas yra chloroplastai? Tai oval?s plastidai, kuriuose yra pigmento, pavyzd?iui, chlorofilo. B?tent chlorofilas lemia ?ali? augal? spalv?. Dumbliuose ?is pigmentas yra chromatofor? - pigmento turin?i? ?vies? atspindin?i? l?steli? - sud?tyje. skirtingos formos. Rudieji ir raudonieji dumbliai, gyvenantys dideliame gylyje, kur saul?s spinduliai prastai pasiekia, turi skirtingus pigmentus.

Fotosintez?s med?iagos yra autotrof? - organizm?, galin?i? sintetinti organines med?iagas i? neorganini? med?iag?, dalis. Jie yra ?emiausia maisto piramid?s pakopa, tod?l yra ?traukti ? vis? gyv? organizm? racion? ?em?s planetoje.

Fotosintez?s privalumai

Kod?l reikalinga fotosintez?? Fotosintez?s metu i? augal? i?siskiriantis deguonis patenka ? atmosfer?. Pakil?s ? vir?utinius sluoksnius, susidaro ozonas, kuris apsaugo ?em?s pavir?iaus nuo stiprios saul?s spinduliuot?s. D?l ozono ekrano gyvi organizmai gali patogiai i?b?ti sausumoje. Be to, kaip ?inia, deguonis reikalingas gyv? organizm? kv?pavimui.

Proceso eiga

Viskas prasideda nuo to, kad ?viesa patenka ? chloroplastus. Jo ?takoje organel?s i?traukia vanden? i? dirvo?emio, taip pat padalija j? ? vandenil? ir deguon?. Taigi vyksta du procesai. Augal? fotosintez? prasideda tuo metu, kai lapai jau yra sug?r? vanden? ir anglies dvidegin?. ?viesos energija kaupiasi tilakoiduose – specialiuose chloroplast? skyriuose ir padalija vandens molekul? ? du komponentus. Dalis deguonies patenka ? augalo kv?pavim?, o likusi dalis patenka ? atmosfer?.

Tada anglies dioksidas patenka ? pirenoidus – baltym? granules, apsuptas krakmolo. ?ia patenka vandenilis. Mai?ydamos viena su kita, ?ios med?iagos sudaro cukr?. ?i reakcija taip pat vyksta, kai i?siskiria deguonis. Kai cukrus (bendrasis paprast?j? angliavandeni? pavadinimas) sumai?omas su azotu, siera ir fosforu, kurie patenka ? augal? i? dirvo?emio, susidaro krakmolas (sud?tingas angliavandenis), baltymai, riebalai, vitaminai ir kitos augalams b?tinos med?iagos. Daugeliu atvej? fotosintez? vyksta nat?ralios ?viesos s?lygomis. Ta?iau dirbtinis ap?vietimas taip pat gali dalyvauti.

Iki XX am?iaus 60-?j? mokslas ?inojo apie vien? anglies dioksido ma?inimo mechanizm? – i?ilgai C3-pentoz?s fosfato kelio. Neseniai Australijos mokslininkai parod?, kad kai kuriose augal? r??yse ?is procesas gali vykti per C4-dikarboksir?g?ties cikl?.

Augalai, kurie suma?ina anglies dioksido kiek? C3 keliu, geriausiai veikia esant vidutinei temperat?rai ir silpnam ap?vietimui, mi?kuose ar tamsiose vietose. ?ie augalai apima li?to dal? auginami augalai ir beveik visos dar?ov?s, kurios yra m?s? mitybos pagrindas.

Antroje augal? klas?je fotosintez? vyksta aktyviausiai s?lygomis auk?tos temperat?ros ir stiprus ap?vietimas. ?iai grupei priklauso augalai, augantys atogr??? ir ?ilto klimato s?lygomis, pavyzd?iui, kukur?zai, cukranendr?, sorgas ir pan.

Augal? metabolizmas, beje, buvo atrastas visai neseniai. Mokslininkams pavyko i?siai?kinti, kad kai kurie augalai turi specialius audinius vandens atsargoms i?saugoti. Juose anglies dioksidas kaupiasi organini? r?g??i? pavidalu ir tik po 24 valand? pereina ? angliavandenius. ?is mechanizmas suteikia augalams galimyb? taupyti vanden?.

Kaip vyksta procesas?

Mes jau ?inome bendrais bruo?ais kaip vyksta fotosintez?s procesas ir kokia fotosintez? vyksta, dabar susipa?inkime su juo giliau.

Viskas prasideda nuo to, kad augalas sugeria ?vies?. Tam jai padeda chlorofilas, kuris chloroplast? pavidalu yra augalo lapuose, stiebuose ir vaisiuose. Pagrindinis ?ios med?iagos kiekis yra sutelktas lapuose. Reikalas tas, kad d?l savo plok??ios strukt?ros lak?tas pritraukia daug ?viesos. Ir kuo daugiau ?viesos, tuo daugiau energijos fotosintezei. Taigi, augalo lapai veikia kaip savoti?ki lokatoriai, fiksuojantys ?vies?.

Kai ?viesa absorbuojama, chlorofilas yra su?adintos b?senos. Jis perduoda energij? kitiems augal? organams, kurie dalyvauja kitame fotosintez?s etape. Antrasis proceso etapas vyksta nedalyvaujant ?viesai ir susideda i? chemin? reakcija dalyvaujant vandeniui, gautam i? dirvo?emio, ir anglies dioksidui, gautam i? oro. ?iame etape sintetinami angliavandeniai, kurie yra b?tini bet kurio organizmo gyvybei. Tokiu atveju jie ne tik maitina pat? augal?, bet ir perduodami j? valgantiems gyv?nams. ?i? med?iag? ?mon?s gauna ir valgydami augalinius ar gyv?ninius produktus.

Proceso faz?s

Kadangi fotosintez? yra gana sud?tingas procesas, jis skirstomas ? dvi fazes: ?viesi?j? ir tamsi?j?. Kaip rodo pavadinimas, pirmajai fazei reikia saul?s spinduliuot?s, o antrajai – ne. ?viesos faz?s metu chlorofilas sugeria ?viesos kvant?, sudarydamas ATP ir NADH molekules, be kuri? ne?manoma fotosintez?. Kas yra ATP ir NADH?

ATP (adenositrifosfatas) yra nukleino kofermentas, kuriame yra didel?s energijos jung?i? ir kuris yra energijos ?altinis bet kokioje organin?je transformacijoje. Jungtis da?nai vadinama energijos voliuta.

NADH (nikotinamido adenino dinukleotidas) yra vandenilio ?altinis, naudojamas angliavandeniams sintetinti, dalyvaujant anglies dioksidui antroje proceso faz?je, pavyzd?iui, fotosintez?je.

?viesos faz?

Chloroplastuose yra daug chlorofilo molekuli?, kuri? kiekviena sugeria ?vies?. Kiti pigmentai taip pat j? sugeria, ta?iau jie nepaj?g?s fotosintezei. Procesas vyksta tik dalyje chlorofilo molekuli?. Likusios molekul?s sudaro antenos ir ?viesos surinkimo kompleksus (LSC). Jie kaupia ?viesos kvantus ir perkelia juos ? reakcijos centrus, kurie dar vadinami sp?stais. Reakcijos centrai yra fotosistemose, kuri? fotosintez?s gamykloje yra du. Pirmajame yra chlorofilo molekul?, galinti sugerti ?vies?, kurios bangos ilgis yra 700 nm, o antrasis - 680 nm.

Taigi, dviej? tip? chlorofilo molekul?s sugeria ?vies? ir yra su?adintos, o tai prisideda prie elektron? per?jimo ? auk?tesn? energijos lyg?. Su?adinti elektronai, turintys didel? energijos kiek?, nutr?ksta ir patenka ? ne?iklio grandin?, esan?i? tilaoidin?se membranose (vidin?s chloroplast? strukt?ros).

Elektron? per?jimas

Pirmosios fotosistemos elektronas pereina i? chlorofilo P680 ? plastochinon?, o i? antrosios sistemos elektronas pereina ? ferredoksin?. Tuo pa?iu metu elektron? atsiskyrimo vietoje chlorofilo molekul?je susidaro laisva vieta.

Kad kompensuot? tr?kum?, P680 chlorofilo molekul? priima elektronus i? vandens, sudarydama vandenilio jonus. Antroji chlorofilo molekul? kompensuoja tr?kum? per ne?iklio sistem? i? pirmosios fotosistemos.

Taip vyksta ?viesi fotosintez?s faz?, kurios esm? – elektron? perdavimas. Lygiagre?iai elektron? perne?imui, vyksta vandenilio jon? jud?jimas per membran?. Tai veda prie j? kaupimosi tilakoido viduje. kaupiasi dideliais kiekiais, jie i?leid?iami ? i?or? konjuguojan?io faktoriaus pagalba. Elektron? perne?imo rezultatas yra NADH junginio susidarymas. O vandenilio jon? perdavimas lemia energijos valiutos ATP susidarym?.

?viesos faz?s pabaigoje deguonis patenka ? atmosfer?, o ?iedlapio viduje susidaro ATP ir NADH. Tada prasideda tamsioji fotosintez?s faz?.

tamsi faz?

?iai fotosintez?s fazei reikalingas anglies dioksidas. Augalas nuolat j? sugeria i? oro. Tam lapo pavir?iuje yra stomos – specialios strukt?ros, kurios atsiv?rus sugeria anglies dvidegin?. Patek?s ? lapo vid?, jis i?tirpsta vandenyje ir dalyvauja ?viesos faz?s procesuose.

Daugumoje augal? ?viesos faz?s metu anglies dioksidas jungiasi su organiniu junginiu, kuriame yra 5 anglies atomai. D?l to susidaro trij? anglies jungini?, vadinam? 3-fosfoglicerino r?g?timi, molekuli? pora. Kadangi ?is junginys yra pagrindinis proceso rezultatas, augalai su tokio tipo fotosinteze vadinami C 3 augalais.

Tolesni procesai, vykstantys chloroplastuose, nepatyrusiems pasaulie?iams yra labai sunk?s. Galutinis rezultatas yra ?e?i? anglies junginys, kuris sintezuoja paprastus arba sud?tingus angliavandenius. B?tent angliavandeni? pavidalu augalas kaupia energij?. Nedidel? dalis med?iag? lieka lape ir tenkina jo poreikius. Lik? angliavandeniai cirkuliuoja visame augale ir patenka ? tas vietas, kur j? labiausiai reikia.

Fotosintez? ?iem?

Daugelis bent kart? gyvenime susim?st?, i? kur ?altuoju met? laiku atsiranda deguonis. Pirma, deguon? gamina ne tik lapuo?i?, bet ir spygliuo?i? bei j?ros augalai. Ir jeigu lapuo?i? augalai?iem? nu??la, tada spygliuo?iai ir toliau kv?puoja, nors ir ne taip intensyviai. Antra, deguonies kiekis atmosferoje nepriklauso nuo to, ar med?iai numet? lapus. Deguonis u?ima 21% atmosferos, bet kurioje m?s? planetos vietoje bet kuriuo met? laiku. ?i vert? nesikei?ia, nes oro mas?s juda labai greitai, o ?iema ateina ne visose ?alyse vienu metu. Ir, tre?ia, ?iem? apatiniuose oro sluoksniuose, kuriuos ?kvepiame, deguonies kiekis yra dar didesnis nei vasar?. ?io rei?kinio prie?astis yra ?ema temperat?ra d?l ko deguonis tampa tankesnis.

I?vada

?iandien prisimin?me, kas yra fotosintez?, kas yra chlorofilas ir kaip augalai, sugerdami anglies dioksid?, i?skiria deguon?. ?inoma, fotosintez? yra esminis procesas m?s? gyvenime. Tai primena, kad reikia gerbti gamt?.

Fotosintez? yra sintez?s procesas organin?s med?iagos i? neorganini? d?l ?viesos energijos. Daugeliu atvej? fotosintez? vykdo augalai, naudodami l?steli? organelius, tokius kaip chloroplastai kuri? sud?tyje yra ?alio pigmento chlorofilas.

Jei augalai nepaj?gt? sintetinti organini? med?iag?, tai beveik visi kiti ?em?s organizmai netur?t? k? valgyti, nes gyv?nai, grybai ir daugelis bakterij? negali sintetinti organini? med?iag? i? neorganini?. Jie sugeria tik paruo?tus, skaido ? paprastesnius, i? kuri? v?l surenka sud?tingus, bet jau b?dingus savo k?nui.

Taip yra, jei apie fotosintez? ir jos vaidmen? kalbame labai trumpai. Norint suprasti fotosintez?, reikia pasakyti pla?iau: kokios konkre?ios neorganin?s med?iagos naudojamos, kaip vyksta sintez??

Fotosintezei reikalingos dvi neorganin?s med?iagos – anglies dioksidas (CO 2) ir vanduo (H 2 O). Pirmasis yra absorbuojamas i? oro ant?emin?s dalys augalai daugiausia per stomatas. Vanduo – i? dirvo?emio, i? kur laid?i?ja augal? sistema tiekia ? fotosintetines l?steles. Fotosintezei taip pat reikia foton? energijos (hn), ta?iau j? negalima priskirti med?iagai.

I? viso d?l fotosintez?s susidaro organin?s med?iagos ir deguonis (O 2). Paprastai prie organini? med?iag? da?niausiai turima omenyje gliukoz? (C 6 H 12 O 6).

organiniai junginiai did?i?ja dalimi yra sudaryti i? anglies, vandenilio ir deguonies atom?. J? yra anglies dvideginyje ir vandenyje. Ta?iau fotosintez? i?skiria deguon?. Jo atomai kil? i? vandens.

Trumpai ir paprastai fotosintez?s reakcijos lygtis paprastai ra?oma taip:

6CO 2 + 6H 2 O -> C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Bet ?i lygtis neatspindi fotosintez?s esm?s, nedaro jos suprantamos. ?i?r?kite, nors lygtis subalansuota, ji turi viso Laisvame deguonyje yra 12 atom?, bet mes sak?me, kad jie yra i? vandens, o j? yra tik 6.

Ties? sakant, fotosintez? vyksta dviem etapais. Pirmasis vadinamas ?viesos, antras - tamsus. Tokie pavadinimai atsiranda d?l to, kad ?viesa reikalinga tik tam, nepaisant jos buvimo, ta?iau tai nerei?kia, kad ji eina tamsoje. ?viesos faz? eina ant tilaoidini? membran?, tamsiai - chloroplasto stromoje.

Lengvoje faz?je CO 2 suri?imas nevyksta. Yra tik gaudymas saul?s energija chlorofilo kompleksai, j? kaupiant, naudojant energij? NADP atstatymui ? NADP * H 2. ?viesos su?adinto chlorofilo energijos sraut? u?tikrina elektronai, perduodami ferment? elektron? transportavimo grandine, ?montuota ? tilakoid? membranas.

Vandenilis NADP paimamas i? vandens, kuris, veikiant saul?s ?viesa skyla ? deguonies atomus, vandenilio protonus ir elektronus. ?is procesas vadinamas fotoliz?. Deguonis i? vandens fotosintezei nereikalingas. Dviej? vandens molekuli? deguonies atomai susijungia ir sudaro molekulin? deguon?. Fotosintez?s ?viesos faz?s reakcijos lygtis trumpai atrodo taip:

H 2 O + (ADP + F) + NADP -> ATP + NADP * H 2 + 1/2 O 2

Taigi deguonies i?siskyrimas vyksta ?viesioje fotosintez?s faz?je. Vienos vandens molekul?s fotoliz?s metu i? ADP ir fosforo r?g?ties susintetint? ATP molekuli? skai?ius gali b?ti skirtingas: viena arba dvi.

Taigi, ATP ir NADP * H 2 patenka ? tamsi?j? faz? i? ?viesios faz?s. ?ia pirmojo energija ir antrojo atkuriamoji j?ga i?leid?iama anglies dioksidui suri?ti. ?is fotosintez?s etapas negali b?ti paai?kintas paprastai ir trumpai, nes jis nevyksta taip, kad ?e?ios CO 2 molekul?s susijungt? su vandeniliu, i?siskirian?iu i? NADP * H 2 molekuli? ir susidaro gliukoz?:

6CO 2 + 6NADP * H 2 -> C 6 H 12 O 6 + 6 NADP
(reakcija vyksta sunaudojant ATP energij?, kuri skyla ? ADP ir fosforo r?g?t?).

Auk??iau pateikta reakcija yra tik supaprastinimas, kad b?t? lengviau suprasti. Ties? sakant, anglies dioksido molekul?s jungiasi po vien?, prisijungdamos prie jau paruo?tos penki? anglies organini? med?iag?. Susidaro nestabili ?e?i? angliavandeni? organin? med?iaga, kuri skyla ? trij? angliavandeni? molekules. Kai kurios i? ?i? molekuli? naudojamos pradinei penki? anglies jungini? med?iagai pakartotinai sintezuoti CO 2 suri?imui. ?i pakartotin? sintez? yra numatyta Kalvino ciklas. Ma?esn? angliavandeni? molekuli? dalis, kuri? sudaro trys anglies atomai, palieka cikl?. Jau i? j? ir kit? med?iag? sintetinamos visos kitos organin?s med?iagos (angliavandeniai, riebalai, baltymai).

Tai i? tikr?j? yra trij? anglies cukr?, o ne gliukoz?, i?eina i? tamsiosios fotosintez?s faz?s.

Augalai gauna visk?, ko jiems reikia augti ir vystytis aplink?. Tuo jie skiriasi nuo kit? gyv? organizm?. Kad jie gerai vystyt?si, jiems reikia derlinga ?em?, nat?ralus arba dirbtinis dr?kinimas ir geras ap?vietimas. Niekas neaugs tamsoje.

Dirvo?emis yra vandens ir maistini? organini? jungini?, mikroelement? ?altinis. Ta?iau med?iams, g?l?ms, ?ol?ms taip pat reikia saul?s energijos. B?tent saul?s spinduli? ?takoje ?vyksta tam tikros reakcijos, kuri? metu i? oro absorbuotas anglies dioksidas paver?iamas deguonimi. ?is procesas vadinamas fotosinteze. Chemin? reakcija, vykstanti veikiant saul?s ?viesai, taip pat sukelia gliukoz?s ir vandens susidarym?. ?ios med?iagos yra gyvybi?kai svarbios augalo vystymuisi.

Chemik? kalba reakcija atrodo taip: 6CO2 + 12H2O + ?viesa = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O. Supaprastinta lygtis: anglies dioksidas + vanduo + ?viesa = gliukoz? + deguonis + vanduo.

Pa?od?iui „fotosintez?“ ver?iama kaip „kartu su ?viesa“. ?is ?odis sudarytas i? dviej? paprasti ?od?iai nuotrauka ir sintez?. Saul? yra labai galingas energijos ?altinis. ?mon?s j? naudoja elektrai gaminti, namams ap?iltinti ir vandeniui ?ildyti. Augalams taip pat reikia saul?s energijos, kad palaikyt? gyvyb?. Gliukoz?, susidaranti fotosintez?s metu, yra paprastas cukrus ir vienas svarbiausi? maistini? med?iag?. Augalai j? naudoja augimui ir vystymuisi, o perteklius nus?da lapuose, s?klose ir vaisiuose. Ne visas gliukoz?s kiekis i?lieka nepakit?s ?aliosiose augal? ir vaisi? dalyse. Paprasti cukr?s link? virsti sud?tingesniais, ?skaitant krakmol?. Augalai ?ias atsargas naudoja maistini? med?iag? tr?kumo laikotarpiais. Jie yra prie?astis maistin? vert??ol?s, vaisiai, g?l?s, lapai gyv?nams ir ?mon?ms, valgantiems augalin? maist?.

Kaip augalai sugeria ?vies??

Fotosintez?s procesas yra gana sud?tingas, ta?iau j? galima apib?dinti trumpai, kad jis tapt? suprantamas net vaikams. mokyklinio am?iaus. Vienas i? da?niausiai u?duodam? klausim? yra susij?s su ?viesos sugerties mechanizmu. Kaip ?viesos energija patenka ? augalus? Lapuose vyksta fotosintez?s procesas. Vis? augal? lapuose yra ?ali?j? l?steli? – chloroplast?. Juose yra med?iagos, vadinamos chlorofilu. Chlorofilas yra pigmentas, suteikiantis lapus ?alia spalva ir yra atsakingas u? ?viesos energijos sug?rim?. Daugelis ?moni? nepagalvojo, kod?l daugumos augal? lapai yra plat?s ir plok?ti. Pasirodo, gamta to nenumato atsitiktinai. Platus pavir?ius leid?ia sugerti didelis kiekis saul?s spinduliai. D?l tos pa?ios prie?asties saul?s elementai padaryti j? plat? ir plok??i?.

Vir?utin? lap? dalis yra apsaugota va?ko sluoksniu (kutikula) nuo vandens praradimo ir neigiamo oro poveikio, kenk?j?. Jis vadinamas palisade. Jei atid?iai pa?velgsite ? lap?, pamatysite, kad jo vir?utin? pus? yra ?viesesn? ir lygesn?. Sodri spalva gaunama d?l to, kad ?ioje dalyje yra daugiau chloroplast?. ?viesos perteklius gali suma?inti augalo geb?jim? gaminti deguon? ir gliukoz?. Ry?kios saul?s ?takoje chlorofilas pa?eid?iamas ir d?l to sul?t?ja fotosintez?. Sul?t?jimas taip pat atsiranda at?jus rudeniui, kai ma?iau ?viesos, o lapai pradeda gelsti d?l juose esan?i? chloroplast? sunaikinimo.

Negalima nuvertinti vandens vaidmens vykstant fotosintezei ir palaikant augal? gyvyb?. Vanduo reikalingas:

• apr?pinti augalus jame i?tirpusiomis mineralin?mis med?iagomis;
• i?laikyti tonus?;
• au?inimas;
• chemini? ir fizini? reakcij? galimyb?.

Med?iai, kr?mai, g?l?s su savo ?aknimis sugeria vanden? i? dirvo?emio, o tada dr?gm? kyla i?ilgai stiebo, pereina ? lapus gyslomis, kurios matomos net plika akimi.

Anglies dioksidas patenka per ma?as lapo apa?ioje esan?ias skylutes – stomatas. Lapo apa?ioje l?stel?s i?sid?s?iusios taip, kad anglies dioksidas gal?t? prasiskverbti giliau. Tai taip pat leid?ia fotosintez?s metu pagamintam deguoniui lengvai palikti lap?. Kaip ir visi gyvi organizmai, augalai turi geb?jim? kv?puoti. Tuo pa?iu metu, skirtingai nei gyv?nai ir ?mon?s, jie sugeria anglies dioksid? ir i?skiria deguon?, o ne atvirk??iai. Ten, kur daug augal?, oras labai ?varus ir gaivus. Tod?l dideliuose miestuose taip svarbu pri?i?r?ti med?ius, kr?mus, ?rengti aik?tes ir parkus.

?viesios ir tamsios fotosintez?s faz?s

Fotosintez?s procesas yra sud?tingas ir susideda i? dviej? fazi? – ?viesios ir tamsios. ?viesos faz? galima tik esant saul?s ?viesai. ?viesos ?takoje chlorofilo molekul?s jonizuojamos, tod?l susidaro energija, kuri tarnauja kaip chemin?s reakcijos katalizatorius. ?iame etape vykstan?i? ?vyki? tvarka yra tokia:

• ?viesa patenka ? chlorofilo molekul?, kuri? sugeria ?alias pigmentas ir perkelia j? ? su?adinimo b?sen?;
• atsiranda vandens skilimas;
• Sintetinamas ATP, kuris yra energijos kaupiklis.

Tamsioji fotosintez?s faz? vyksta nedalyvaujant ?viesos energijai. ?iame etape susidaro gliukoz? ir deguonis. Svarbu suprasti, kad gliukoz?s ir deguonies susidarymas vyksta vis? par?, o ne tik nakt?. Tamsioji faz? vadinama tod?l, kad ?viesos buvimas jai t?stis nebereikalingas. Katalizatorius yra ATP, kuris buvo susintetintas anks?iau.

Fotosintez?s svarba gamtoje

Fotosintez? yra viena i? svarbiausi? nat?rali? proces?. Jis reikalingas ne tik augal? gyvybei palaikyti, bet ir visai planetos gyvybei. Fotosintez? reikalinga:

• gyv?n? ir ?moni? apr?pinimas maistu;
• anglies dioksido pa?alinimas ir oro prisotinimas deguonimi;
• palaikyti maistini? med?iag? cikl?.

Visi augalai priklauso nuo fotosintez?s grei?io. Saul?s energija gali b?ti vertinama kaip veiksnys, skatinantis arba stabdantis augim?. Pavyzd?iui, ? pietiniai regionai ir saul?s plot? yra daug, o augalai gali u?augti gana auk?ti. Jei pa?i?r?tume, kaip procesas vyksta vandens ekosistemose, j?r?, vandenyn? pavir?iuje, netr?ksta saul?s ?viesa o ?iuose sluoksniuose gausiai auga dumbliai. Gilesniuose vandens sluoksniuose tr?ksta saul?s energijos, o tai turi ?takos vandens floros augimo grei?iui.

Fotosintez?s procesas prisideda prie ozono sluoksnio susidarymo atmosferoje. Tai labai svarbu, nes padeda apsaugoti vis? planetos gyvyb? nuo ?alingo ultravioletini? spinduli? poveikio.

J? i?d?st? J. Priestley, J. Senebier, N. Saussure, J. Ingenhaus, Y. Mayer darbai, kuriuose palaipsniui paai?k?jo, kad augalai ?viesoje sugeria, i?skiria, formuojasi d?l to. organin?s, jose kaupdamos saul?s ?viesos energij?. 2 pus?je XIX a. K. A. Timiriazevas parod?, kad saul?s ?viesos energija ? fotosintez?s virsm? grandin? ?vedama per ?aliuosius augalus –: veikimo spektras atitinka ?viesos sugerties spektr?, o intensyvumas did?ja did?jant ?viesos intensyvumui. 1905 m. angl? mokslininkas F. Blackmanas atrado, kad jis susideda i? greitos ?viesos ir l?tesn?s tamsos. Biochemin? ?viesos ir tamsios fazi? egzistavimo ?rodym? angl? tyrin?tojas R. Hillas gavo tik 1937 m. Germanas taip pat daug prisid?jo tiriant tamsi?j? ir ?viesi?j? stadijas. biochemikas ir fiziologas O. Warburgas, Amer. biochemikas H. Gafronas. 1931 metais Amer. mikrobiologas K. Neilas parod?, kad fototrofin?s bakterijos vykdo nei?siskirdamos O 2, tk. prie CO 2 jie oksiduojasi ir pan. Tai buvo koncepcijos, kaip tuo pa?iu metu atliekama CO 2, prad?ia. 1941 metais pel?dos. mokslininkai A. P. Vinogradovas ir M. V. Teitsas, taip pat amerikie?i? tyrin?tojai E. Rubenas ir kiti nustat?, kad ?io proceso metu i?skiriamas ?altinis. auk?tesni augalai ir dumbliai, yra, o ne CO 2, kaip manyta anks?iau.

Pradedant nuo XX am?iaus I ketvir?io. svarbius darbus atliko fiziologijos ir ekologijos studijas (V. V. Sapo?nikovas, S. P. Kosty?evas, V. N. Liubimenko, A. A. Ni?iporovi?ius, O. V. Zalenskis ir daugelis kit?). Nuo XX am?iaus vidurio tyrim? palengvino nauj? tyrimo metod? (, izotop? metod? ir kt.) suk?rimas. ?ie metodai leido sukurti id?jas apie subtilius dalyvavimo mechanizmus (A. N. Tereninas, A. A. Krasnovskis, amerikie?i? mokslininkai E. Rabinovi?ius, V. Kokas, W. Arnoldas, R. Kleitonas, J. Frankas, pranc?z? tyrin?tojas J. Lavorelis). ; apie ir apie dviej? egzistavim? (angl? fitofiziologas R. Hillas, S. Ochoa, amerikie?i? tyrin?tojai V. Vishniakas, R. Emersonas, pranc?zas ir oland? mokslininkas L. Duysensas); apie fotosintez? (D. Arnonas); apie transformacijos b?dus (M. Calvin, amerikie?i? mokslininkai J. Bassamas, E. Bensonas, austral? tyrin?tojai M. Hatchas ir K. Slackas); apie skilimo mechanizm? (V. Kokas, pranc?z? mokslininkai A. ir P. Joliot, soviet? mokslininkas V. M. Kutyurinas ir kt.).

Fotosintez?s aparato strukt?riniai ypatumai. Didelis efektyvumas ir didesnis ?alieji augalai yra u?tikrinamas tobulas fotosintez?s aparatas, kurio pagrindas yra tarpl?stelin?s organel?s – ?alias lapas j? yra 20–100). Juos supa dvisluoksnis sluoksnis. Jo vidinis sluoksnis sudarytas i? suplot? mai?eli? arba p?sleli?, vadinam? tilakoidais, kurie da?nai yra supakuoti ? kr?vas, sudaro gran?, sujungt? pavieniais tarphedraliniais tilakoidais. Tilakoidai susideda i? fotosintez?s, kuri yra biomolekuliniai lipid? sluoksniai ir juose mozaiki?kai ?siterp? lipoprotein?-pigment? kompleksai, formuojantys fotochemi?kai, taip pat juose yra speciali? komponent?, dalyvaujan?i? transportuojant ir formuojant (). Dalyje, esan?ioje tarp stromos tilakoid?, yra katalizuojan?i? tamsi?j? (pavyzd?iui, transformacija ir). Stromoje nus?da susidar?s at. turi savo sintez? ir turi tam tikr? genetin? autonomij?, ta?iau yra bendrai kontroliuojamos branduolio. fotosintetin?s bakterijos ir dauguma dumbli? to nedaro. Daugumos dumbli? fotosintez?s aparat? atstovauja specializuotos tarpl?stelin?s organel?s – chromatoforai, o fotosintetin?s bakterijos ir melsvadumbliai – tilakoidai (jose yra bakterio-chlorofilo arba bakterioviridino, taip pat kit? komponent?), panardinti ? periferinius sluoksnius.

Pirmini? virsm? faz? ir energijos kaupimas procese. Augalai yra pagr?sti , kuriame 4 (ir ) pakyla nuo lygio, atitinkan?io (+ 0,8 V) iki lygio, atitinkan?io CO 2, susidarant (- 0,4 V). Tuo pa?iu metu did?ja nemokama energija CO 2 iki lygio yra 120 kcal/ , o bendra lygtis i?rei?kiama taip:

CO 2 + H 2 O C (H 2 O) + O 2 + 120 kcal/.

Viskas, kas buvo pasakyta auk??iau, rei?kia vadinam?j?. C 3 -augalai, kurie metabolizuojasi per Kalvino cikl? ( ry?i?. 2), priima CO 2 ant KPP naudojant RDP-karboksilaz?, sudarydama pirmuosius trij? anglies produktus - fosfoglicerol? ir fosfoglicerol?. Kai kurie ?oliniai, daugiausia tropin?s kilm?s, augalai (pavyzd?iui, cukranendr?s, kukur?zai, sorgai) kaip pirmieji produktai susidaro ne trij?, o keturi? anglies jungini? – oksaloacto, obuoli? ir. Autotrofinio CO 2 kelias per fosfoenolpiruvat? arba fosfoenolpiruvat? (PEP), susidarant C 4 -dikarboksir?g?tiui, buvo vadinamas C 4 asimiliacijos keliu ir - C 4 -augalais. Toki? augal? lapuose yra dviej? tip? fotosintez?s ir vyksta dviem etapais. Lap? mezofile PEP pirminis CO 2 pasisavinimas vyksta dalyvaujant PEP karboksilazei, kuri pritraukia CO 2 ? net esant labai ma?am CO 2 lygiui aplinkoje. D?l to susidaro oksaloacto, obuoli? ir. I? j? paskutiniai du patenka ? parietalinius lapo kraujagyslinius ry?ulius, ten atsiskleid?ia ir viduje sukuria didel? CO 2 kiek?, ?sisavinam? jau per KPP-karboksilaz? Kalvino cikle. Tai naudinga, vis? pirma, nes tai palengvina CO 2 ?vedim? ? Kalvino cikl? per RDF naudojant RDP karboksilaz?, kuri yra ma?iau aktyvi ir reikalauja didesnio CO 2 optimaliam veikimui nei PEP karboksilazei. Be to, didelis CO 2 kiekis parietaluose suma?ina ?viesos (fotokv?pavim?) ir su tuo susijusius energijos nuostolius. Tai. atsiranda didelio intensyvumo „kooperatyvas“, be dideli? ?viesos nuostoli?, deguonies slopinimo ir gerai pritaikytas ?gyvendinimui esant ma?ai CO 2 ir daug O 2 .

Yra ir kit? b?d? paversti CO 2 at , d?l to skirtingais santykiais susidaro ?vairios organin?s ir kt. Santykiai tarp ?i? jungini? grupi? augale priklauso nuo ?viesos intensyvumo ir kokyb?s, augalo r??ies, jo vystymosi s?lyg? (?akn? mitybos, ap?vietimo s?lyg? ir kt.). Reguliuojant augal? vystymosi s?lygas, galima kontroliuoti produkt? sud?t?, taigi ir viso augalo chemij?.

Vaidmuo . Kartu su ?em?je ma?daug lygiaver?iai masteliu, bet prie?inga kryptimi vyksta organini? ir kuro med?iag? (malk? ir kt.) redukavimo procesai, kai organiniai gyvi organizmai savo gyvenimo veikloje praleid?ia ( , ), d?l kuri? susidaro visi?kai oksiduoti junginiai – ir , ir i?siskiria energija. Tada su energija saul?s radiacija, v?l dalyvauja procesuose . Taigi saul?s ?viesos energija naudojama