Her ye?il yaprak minyat?r bir fabrikad?r besinler ve hayvanlar ve insanlar i?in normal ya?am i?in gerekli olan oksijen. Bu maddelerin sudan ve atmosferdeki karbondioksitten ?retilmesi s?recine fotosentez denir. Fotosentez en karma??k olan?d?r kimyasal s?re??????n kat?l?m?yla ger?ekle?ir. Elbette herkes fotosentezin nas?l ger?ekle?ti?iyle ilgileniyor. S?recin kendisi iki a?amadan olu?ur: Birincisi ???k kuantumunun emilmesi, ikincisi ise enerjilerinin ?e?itli kimyasal reaksiyonlarda kullan?lmas?d?r.

Fotosentez s?reci nas?l ger?ekle?ir?

Bitki, klorofil ad? verilen ye?il bir maddeyi kullanarak ????? emer. Klorofil, saplarda veya meyvelerde bulunan kloroplastlarda bulunur. Yapraklarda ?zellikle b?y?k miktarda bulunur, ??nk? ?ok d?z yap?s? nedeniyle yaprak ?ok fazla ???k ?ekebilir ve dolay?s?yla fotosentez i?lemi i?in ?ok daha fazla enerji alabilir.

Emilimden sonra, klorofil uyar?lm?? bir durumdad?r ve enerjiyi bitki g?vdesindeki di?er molek?llere, ?zellikle de do?rudan fotosentezde yer alan molek?llere aktar?r. Fotosentez s?recinin ikinci a?amas?, ?????n zorunlu kat?l?m? olmadan ger?ekle?ir ve hava ve sudan elde edilen karbondioksitin kat?l?m?yla kimyasal bir ba? elde edilmesinden olu?ur. Bu a?amada ni?asta ve glikoz gibi hayata ?ok faydal? ?e?itli maddeler sentezlenir.

Bu organik maddeler, bitkilerin ?e?itli k?s?mlar?n? beslemek ve normal ya?am fonksiyonlar?n? s?rd?rmek i?in bizzat bitkiler taraf?ndan kullan?l?r. Ayr?ca bu maddeler hayvanlar taraf?ndan bitki yiyerek de elde edilir. ?nsanlar bu maddeleri hayvansal ve bitkisel k?kenli g?dalar? yiyerek de al?rlar.

Fotosentez ko?ullar?

Fotosentez etkisi alt?nda ger?ekle?ebilir yapay ???k ve g?ne?li. Kural olarak, do?ada bitkiler gerekti?inde ilkbahar-yaz d?neminde yo?un bir ?ekilde "?al???r". g?ne? ????? bir?ok. Sonbaharda ???k azal?r, g?nler k?sal?r, yapraklar ?nce sarar?r, sonra d?k?l?r. Ancak ?l?k bahar g?ne?i ortaya ??kt??? anda, ye?il yapraklar yeniden ortaya ??kacak ve ye?il "fabrikalar" ya?am i?in gerekli olan oksijenin yan? s?ra di?er bir?ok besin maddesini sa?lamak i?in yeniden ?al??malar?na devam edecek.

Fotosentez nerede ger?ekle?ir?

Temel olarak, bir s?re? olarak fotosentez, daha ?nce de belirtildi?i gibi, bitkilerin yapraklar?nda meydana gelir, ??nk? fotosentez s?reci i?in ?ok gerekli olan daha fazla g?ne? ?????n? emebilirler.

Sonu? olarak fotosentez s?recinin bitki ya?am?n?n ayr?lmaz bir par?as? oldu?unu s?yleyebiliriz.

Fotosentez nerede ger?ekle?ir?

ye?il bitkilerin yapraklar?

Tan?m

1) I??k faz?;

2) Karanl?k a?ama.

Fotosentezin a?amalar?

I??k faz?

Karanl?k faz

Sonu?

Fotosentez nerede ger?ekle?ir?

Peki, soruyu hemen cevaplamak i?in fotosentezin ger?ekle?ti?ini s?yleyece?im. ye?il bitkilerin yapraklar? daha do?rusu h?crelerinde. Ana rol Burada, fotosentezin imkans?z oldu?u ?zel h?creler olan kloroplatlar oynuyor. Bu s?recin, fotosentezin bana ?yle g?r?nd???n? belirtece?im. muhte?em m?lk canl?.

Sonu?ta herkes fotosentezin emilim i?in kullan?ld???n? biliyor karbondioksit ve oksijen a???a ??kar. Anla??lmas? bu kadar basit bir olgu ve ayn? zamanda ya?ayan organizmalar?n en karma??k s?re?lerinden biri. b?y?k miktar farkl? par?ac?klar ve molek?ller. B?ylece sonunda hepimizin soludu?u oksijen a???a ??kar.

Peki, size de?erli oksijeni nas?l elde etti?imizi anlatmaya ?al??aca??m.

Tan?m

Fotosentez, g?ne? ?????n? kullanarak inorganik maddelerden organik maddelerin sentezidir. Yani yapraklara d??en g?ne? ????? fotosentez i?lemi i?in gerekli enerjiyi sa?lar. Bunun sonucunda inorganik maddeden organik madde olu?ur ve havaya oksijen sal?n?r.

Fotosentez 2 a?amada ger?ekle?ir:

1) I??k faz?;

2) Karanl?k a?ama.

Sizlere fotosentezin evrelerinden biraz bahsedece?im.

Fotosentezin a?amalar?

I??k faz?– Ad?ndan da anla??laca?? gibi, ???kta, ye?il yaprak h?crelerinin y?zey zar?nda (bilimsel olarak konu?ursak, grann zar?nda) olu?ur. Buradaki ana kat?l?mc?lar klorofil, ?zel protein molek?lleri (ta??y?c? proteinler) ve enerji tedarik?isi olan ATP sentetaz olacakt?r.

I??k faz?, genel olarak fotosentez s?reci gibi, bir ???k kuantumunun klorofil molek?l? ?zerindeki etkisi ile ba?lar. Bu etkile?imin bir sonucu olarak klorofil uyar?lm?? bir duruma gelir, bu nedenle bu molek?l bir elektron kaybeder ve bu da elektron kayb?na neden olur. d?? y?zey membranlar. Ayr?ca klorofil molek?l?, kaybedilen elektronu geri kazanmak i?in onu su molek?l?nden uzakla?t?r?r ve bu da onun ayr??mas?na neden olur. Suyun iki hidrojen molek?l? ve bir oksijenden olu?tu?unu, su ayr??t???nda oksijenin atmosfere girdi?ini ve pozitif y?kl? hidrojenin y?zeyde topland???n? hepimiz biliyoruz. i? y?zey membranlar.

B?ylece negatif y?kl? elektronlar?n bir tarafta, pozitif y?kl? hidrojen protonlar?n?n ise di?er tarafta yo?unla?t??? ortaya ??kt?. Bu andan itibaren, a?a??da tart??t???m?z gibi, protonlar?n elektronlara ge?i?i ve bu konsantrasyon fark?n? azaltmak i?in bir t?r koridor olu?turan bir ATP sentetaz molek?l? ortaya ??kar. Bu yerde ???k faz? enerji molek?l? ATP'nin olu?umu ve spesifik NADP*H2 ta??y?c? molek?l?n restorasyonu ile biter ve biter.

Ba?ka bir deyi?le, oksijenin a???a ??kmas? ve fotosentezin daha ileriki s?reci i?in enerji sa?layacak bir ATP molek?l?n?n olu?mas? nedeniyle suyun ayr??mas? meydana geldi.

Karanl?k faz– garip bir ?ekilde bu a?ama hem ayd?nl?kta hem de karanl?kta ger?ekle?ebilir. Bu a?ama, yaprak h?crelerinin fotosentezde aktif olarak yer alan ?zel organellerinde (plastidler) ger?ekle?ir. Bu a?ama, ilk a?amada sentezlenen ayn? ATP molek?l? ve NADPH'nin yard?m?yla meydana gelen ?e?itli kimyasal reaksiyonlar? i?erir. Buna kar??l?k buradaki ana roller su ve karbondioksite aittir. Karanl?k faz s?rekli bir enerji kayna?? gerektirir. Karbondioksit atmosferden gelir, ilk a?amada hidrojen olu?ur ve enerjiden ATP molek?l? sorumludur. Karanl?k faz?n ana sonucu karbonhidratlard?r, yani bitkilerin ya?amas? i?in ihtiya? duydu?u organik maddedir.

Sonu?

?norganik maddeden organik madde (karbonhidratlar) olu?um s?reci bu ?ekilde ger?ekle?ir. Sonu? olarak bitkiler ya?amak i?in ihtiya? duyduklar? ?r?nleri al?rlar, biz de hava oksijeni al?r?z. T?m bu s?recin yaln?zca h?creleri kloroplast (“ye?il h?creler”) i?eren ye?il bitkilerde meydana geldi?ini ekleyece?im.

Faydal?0 Pek faydal? de?il

Fotosentez, ???k enerjisinin kimyasal ba?lar?n enerjisine d?n??t?r?lmesidir organik bile?ikler.

Fotosentez, t?m algler, siyanobakteriler dahil bir dizi prokaryot ve baz? tek h?creli ?karyotlar dahil olmak ?zere bitkilerin karakteristik ?zelli?idir.

?o?u durumda fotosentez yan ?r?n olarak oksijen (O2) ?retir. Ancak fotosentezin birka? farkl? yolu oldu?undan bu her zaman ge?erli de?ildir. Oksijen sal?n?m? durumunda kayna??, fotosentez ihtiya?lar? i?in hidrojen atomlar?n?n ayr?ld??? sudur.

Fotosentez, ?e?itli pigmentlerin, enzimlerin, koenzimlerin vb. Dahil oldu?u bir?ok reaksiyondan olu?ur. Ana pigmentler, bunlara ek olarak karotenoidler ve fikobilinlerdir.

Do?ada bitki fotosentezinin iki yolu yayg?nd?r: C3 ve C4. Di?er organizmalar?n kendilerine ?zg? reaksiyonlar? vard?r. Bunlar? birle?tiren her ?ey farkl? s?re?ler"fotosentez" terimi alt?nda - hepsinde toplamda fotonlar?n enerjisi kimyasal bir ba?a d?n??t?r?l?r. Kar??la?t?rma i?in: kemosentez s?ras?nda, baz? bile?iklerin (inorganik) kimyasal ba?lar?n?n enerjisi di?erlerine - organik olarak d?n??t?r?l?r.

Fotosentezin iki a?amas? vard?r: ayd?nl?k ve karanl?k. Birincisi reaksiyonlar?n ger?ekle?mesi i?in gerekli olan ???k radyasyonuna (hn) ba?l?d?r. Karanl?k faz ???ktan ba??ms?zd?r.

Bitkilerde fotosentez kloroplastlarda ger?ekle?ir. T?m reaksiyonlar?n bir sonucu olarak, karbonhidratlar?n, amino asitlerin, ya? asitlerinin vb. sentezlendi?i birincil organik maddeler olu?ur. Genellikle fotosentezin toplam reaksiyonu ?u ?ekilde yaz?l?r: glikoz - fotosentezin en yayg?n ?r?n?:

6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2

O 2 molek?l?n?n i?erdi?i oksijen atomlar? karbondioksitten de?il sudan al?n?r. Karbondioksit - karbon kayna?? Bu daha ?nemli. Ba?lay?c?l??? sayesinde bitkiler organik madde sentezleme olana??na sahip olur.

Yukar?da sunulan kimyasal reaksiyon genelle?tirilmi? ve toplamd?r. S?recin ?z?nden uzakt?r. Yani glikoz alt? ayr? karbondioksit molek?l?nden olu?maz. CO2 ba?lanmas? her seferinde bir molek?l meydana gelir ve bu molek?l ilk olarak mevcut be? karbonlu ?ekere ba?lan?r.

Prokaryotlar?n kendine has fotosentez ?zellikleri vard?r. Yani bakterilerde ana pigment bakteriyoklorofildir ve hidrojen sudan de?il, ?o?unlukla hidrojen s?lfit veya di?er maddelerden al?nd??? i?in oksijen sal?nmaz. Mavi-ye?il alglerde ana pigment klorofildir ve fotosentez s?ras?nda oksijen a???a ??kar.

Fotosentezin ???k a?amas?

Fotosentezin ???k a?amas?nda, radyant enerji nedeniyle ATP ve NADP H2 sentezlenir. oluyor kloroplast tilakoidler ?zerinde Burada pigmentler ve enzimler, elektronlar?n ve k?smen hidrojen protonlar?n?n iletildi?i elektrokimyasal devrelerin i?leyi?i i?in karma??k kompleksler olu?turur.

Elektronlar sonu?ta koenzim NADP ile sonu?lan?r; bu negatif y?kl? oldu?undan baz? protonlar? ?eker ve NADP H2'ye d?n???r. Ayr?ca, tilakoid zar?n bir taraf?nda protonlar?n ve di?er taraf?nda elektronlar?n birikmesi, ATP sentetaz enzimi taraf?ndan ADP ve fosforik asitten ATP sentezlemek i?in potansiyeli kullan?lan bir elektrokimyasal gradyan yarat?r.

Fotosentezin ana pigmentleri ?e?itli klorofillerdir. Molek?lleri, belirli, k?smen farkl? ???k spektrumlar?n?n radyasyonunu yakalar. Bu durumda klorofil molek?llerinin baz? elektronlar? daha y?ksek bir enerji seviyesine ge?er. Bu karars?z bir durumdur ve teoride elektronlar?n d??ar?dan ald?klar? enerjiyi ayn? ???n?m yoluyla uzaya verip uzaya geri d?nmesi gerekir. ?nceki seviye. Ancak fotosentetik h?crelerde uyar?lm?? elektronlar al?c?lar taraf?ndan yakalan?r ve enerjileri kademeli olarak azalarak bir ta??y?c? zinciri boyunca aktar?l?r.

Tilakoid membranlarda ????a maruz kald???nda elektron yayan iki tip fotosistem vard?r. Fotosistemler, elektronlar?n uzakla?t?r?ld??? bir reaksiyon merkezine sahip, ?o?unlukla klorofil pigmentlerinden olu?an karma??k bir komplekstir. Bir fotosistemde g?ne? ????? bir?ok molek?l? yakalar ancak enerjinin tamam? reaksiyon merkezinde toplan?r.

Ta??y?c? zincirinden ge?en fotosistem I'deki elektronlar NADP'yi azalt?r.

Fotosistem II'den sal?nan elektronlar?n enerjisi ATP sentezi i?in kullan?l?r. Ve fotosistem II'nin elektronlar?, fotosistem I'in elektron deliklerini kendileri doldururlar.

?kinci fotosistemin bo?luklar? elektronlarla doludur. suyun fotolizi. Fotoliz ayr?ca ?????n kat?l?m?yla da meydana gelir ve H2O'nun protonlara, elektronlara ve oksijene ayr??mas?ndan olu?ur. Suyun fotolizi sonucu serbest oksijen olu?ur. Protonlar, elektrokimyasal bir gradyan yaratmada ve NADP'yi azaltmada rol oynar. Elektronlar fotosistem II'nin klorofili taraf?ndan al?n?r.

Fotosentezin ???k a?amas? i?in yakla??k bir ?zet denklem:

H2O + NADP + 2ADP + 2P -> 1/2 O2 + NADP H2 + 2ATP

D?ng?sel elektron ta??nmas?

S?zde fotosentezin d?ng?sel olmayan ???k faz?. Daha fazlas? var NADP indirgemesi ger?ekle?medi?inde d?ng?sel elektron ta??nmas?. Bu durumda fotosistem I'deki elektronlar, ATP sentezinin ger?ekle?ti?i ta??y?c? zincire gider. Yani bu elektron ta??ma zinciri, elektronlar? fotosistem II'den de?il, fotosistem I'den al?r. ?lk fotosistem adeta bir d?ng? uyguluyor: onun yayd??? elektronlar ona geri d?n?yor. Yol boyunca enerjilerinin bir k?sm?n? ATP sentezine harc?yorlar.

Fotofosforilasyon ve oksidatif fosforilasyon

Fotosentezin ???k faz?, mitokondri kristalar?nda meydana gelen h?cresel solunum - oksidatif fosforilasyon a?amas?yla kar??la?t?r?labilir. ATP sentezi ayr?ca elektronlar?n ve protonlar?n bir ta??y?c? zincir arac?l???yla aktar?lmas? nedeniyle burada meydana gelir. Ancak fotosentez durumunda enerji, h?crenin ihtiya?lar? i?in de?il, esas olarak fotosentezin karanl?k a?amas?n?n ihtiya?lar? i?in ATP'de depolan?r. Solunum s?ras?nda ilk enerji kayna?? organik maddelerse, fotosentez s?ras?nda g?ne? ?????d?r. Fotosentez s?ras?nda ATP sentezine denir fotofosforilasyon Oksidatif fosforilasyon yerine.

Fotosentezin karanl?k a?amas?

Fotosentezin karanl?k a?amas? ilk kez Calvin, Benson ve Bassem taraf?ndan ayr?nt?l? olarak incelenmi?tir. Ke?fettikleri reaksiyon d?ng?s?ne daha sonra Calvin d?ng?s? veya C3 fotosentezi ad? verildi. Baz? bitki gruplar?nda, Hatch-Slack d?ng?s? olarak da adland?r?lan de?i?tirilmi? bir fotosentetik yol g?zlenir - C4.

Fotosentezin karanl?k reaksiyonlar?nda CO2 sabittir. Karanl?k faz kloroplast?n stromas?nda meydana gelir.

CO2'nin indirgenmesi, ATP'nin enerjisi ve hafif reaksiyonlarda olu?an NADP H2'nin indirgeme kuvveti nedeniyle meydana gelir. Bunlar olmadan karbon fiksasyonu ger?ekle?mez. Bu nedenle karanl?k faz do?rudan ????a ba?l? olmasa da genellikle ???kta da meydana gelir.

Calvin d?ng?s?

Karanl?k faz?n ilk reaksiyonu CO2 eklenmesidir ( karboksilasyone) ila 1,5-ribuloz bifosfat ( Ribuloz-1,5-bisfosfat) – RiBF. ?kincisi iki kat fosforile edilmi? bir ribozdur. Bu reaksiyon ayn? zamanda ribuloz-1,5-difosfat karboksilaz olarak da adland?r?lan enzim taraf?ndan katalize edilir. rubisko.

Karboksilasyonun bir sonucu olarak, hidroliz sonucunda iki ?? karbonlu molek?le par?alanan karars?z bir alt? karbonlu bile?ik olu?ur. fosfogliserik asit (PGA)- fotosentezin ilk ?r?n?. PGA'ya fosfogliserat da denir.

RiBP + CO2 + H2O -> 2FGK

FHA, biri asidik karboksil grubunun (-COOH) par?as? olan ?? karbon atomu i?erir:

PGA'dan ?? karbonlu ?eker (gliseraldehit fosfat) olu?ur trioz fosfat (TP), zaten bir aldehit grubu (-CHO) i?erir:

FHA (3-asit) -> TF (3-?eker)

Bu reaksiyon ATP'nin enerjisini ve NADP H2'nin indirgeme g?c?n? gerektirir. TF fotosentezin ilk karbonhidrat?d?r.

daha sonras?nda en trioz fosfat, yine CO2'yi ba?lamak i?in kullan?lan ribuloz bifosfat?n (RiBP) yenilenmesi i?in harcan?r. Rejenerasyon, 3 ila 7 aras?nda karbon atomuna sahip ?eker fosfatlar? i?eren bir dizi ATP t?keten reaksiyonu i?erir.

RiBF'nin bu d?ng?s? Calvin d?ng?s?d?r.

??inde olu?an TF'nin daha k???k bir k?sm? Calvin d?ng?s?nden ayr?l?r. 6 ba?l? karbondioksit molek?l? a??s?ndan verim 2 molek?l trioz fosfatt?r. D?ng?n?n girdi ve ??kt? ?r?nleriyle toplam reaksiyonu:

6CO2 + 6H2O -> 2TP

Bu durumda ba?lanmaya 6 molek?l RiBP kat?l?r ve 12 TF'ye d?n??t?r?len 12 PGA molek?l? olu?ur, bunlardan 10 molek?l? d?ng?de kal?r ve 6 molek?l RiBP'ye d?n??t?r?l?r. TP ?? karbonlu bir ?eker oldu?undan ve RiBP be? karbonlu bir ?eker oldu?undan, karbon atomlar?na g?re elimizde: 10 * 3 = 6 * 5. D?ng?y? sa?layan karbon atomlar?n?n say?s? de?i?mez, gerekli olan her ?ey RiBP yeniden olu?turulur. D?ng?ye giren alt? karbondioksit molek?l? ise d?ng?den ??kan iki trioz fosfat molek?l?n?n olu?umu i?in harcan?r.

6 ba?l? C02 molek?l? ba??na Calvin d?ng?s?, fotosentezin ???k faz?n?n reaksiyonlar?nda sentezlenen 18 ATP molek?l? ve 12 NADP H2 molek?l? gerektirir.

Hesaplama, daha sonra olu?an glikoz molek?l? 6 karbon atomu i?erdi?inden, d?ng?den ??kan iki trioz fosfat molek?l?ne dayanmaktad?r.

Trioz fosfat (TP), Calvin d?ng?s?n?n son ?r?n?d?r, ancak fotosentezin son ?r?n? olarak adland?r?lmas? pek m?mk?n de?ildir, ??nk? neredeyse birikmez, ancak di?er maddelerle reaksiyona girerek glikoza, s?kroza, ni?astaya, ya?lara d?n??t?r?l?r. , ya? asitleri ve amino asitler. TF'nin yan? s?ra FGK da ?nemli bir rol oynuyor. Ancak bu t?r reaksiyonlar yaln?zca fotosentetik organizmalarda meydana gelmez. Bu anlamda fotosentezin karanl?k evresi Calvin d?ng?s?yle ayn?d?r.

FHA'dan ad?m ad?m enzimatik katalizle alt? karbonlu ?eker olu?turulur fruktoz 6-fosfat, ?una d?n???yor glikoz. Bitkilerde glikoz, ni?asta ve sel?loza polimerle?ebilir. Karbonhidrat sentezi, glikolizin ters i?lemine benzer.

Fotorespirasyon

Oksijen fotosentezi engeller. Ortamda ne kadar fazla O2 olursa, CO2 tutma s?reci o kadar az verimli olur. Ger?ek ?u ki, ribuloz bifosfat karboksilaz (rubisco) enzimi sadece karbondioksitle de?il ayn? zamanda oksijenle de reaksiyona girebilir. Bu durumda karanl?k reaksiyonlar biraz farkl?d?r.

Fosfoglikolat fosfoglikolik asittir. Fosfat grubu hemen ondan ayr?l?r ve glikolik asit (glikolat) haline gelir. Onu “geri d?n??t?rmek” i?in tekrar oksijene ihtiya? vard?r. Bu nedenle atmosferde ne kadar ?ok oksijen varsa, fotosolunum da o kadar fazla uyar?l?r ve o kadar fazla olur. bitkiye daha fazla Reaksiyon ?r?nlerinden kurtulmak i?in oksijene ihtiya? duyulacakt?r.

Fotorespirasyon, ????a ba?l? olarak oksijen t?ketimi ve karbondioksit sal?n?m?d?r. Yani gaz al??veri?i solunum s?ras?nda oldu?u gibi ger?ekle?ir ancak kloroplastlarda meydana gelir ve ???k radyasyonuna ba?l?d?r. Fotorespirasyon yaln?zca ????a ba?l?d?r ??nk? ribuloz bifosfat yaln?zca fotosentez s?ras?nda olu?ur.

Fotorespirasyon s?ras?nda glikolattaki karbon atomlar?, fosfogliserik asit (fosfogliserat) formunda Calvin d?ng?s?ne geri d?ner.

2 Glikolat (C 2) -> 2 Glioksilat (C 2) -> 2 Glisin (C 2) - CO 2 -> Serin (C 3) -> Hidroksipiruvat (C 3) -> Gliserat (C 3) -> FHA (C 3)

G?rd???n?z gibi, iki molek?l glisin amino asit serininin bir molek?l?ne d?n??t?r?ld???nde bir karbon atomu kayboldu?u ve karbondioksit a???a ??kt??? i?in geri d?n?? tam de?ildir.

Glikolat?n glioksilata ve glisinin serine d?n???m? s?ras?nda oksijen gereklidir.

Glikolat?n glioksilata ve daha sonra glisine d?n???m? peroksizomlarda meydana gelir ve serin sentezi mitokondride meydana gelir. Serin tekrar peroksizomlara girer ve burada ?nce hidroksipiruvat'a, sonra da gliserata d?n??t?r?l?r. Gliserat zaten PGA'n?n ondan sentezlendi?i kloroplastlara girmektedir.

Fotorespirasyon esas olarak C3 tipi fotosenteze sahip bitkilerin karakteristik ?zelli?idir. Glikolat?n PGA'ya d?n??t?r?lmesinde enerji israf? nedeniyle zararl? olarak kabul edilebilir. G?r?n??e g?re fotorespirasyon, eski bitkilerin haz?r olmamas? nedeniyle ortaya ??kt?. ?ok say?da atmosferdeki oksijen. Ba?lang??ta evrimleri karbondioksit bak?m?ndan zengin bir atmosferde ger?ekle?ti ve rubisco enziminin reaksiyon merkezini esas olarak ele ge?iren de buydu.

C4 fotosentezi veya Hatch-Slack d?ng?s?

C3-fotosentezi s?ras?nda karanl?k faz?n ilk ?r?n? ?? karbon atomu i?eren fosfogliserik asit ise, o zaman C4-yolu s?ras?nda ilk ?r?nler d?rt karbon atomu i?eren asitlerdir: malik, oksaloasetik, aspartik.

C 4 fotosentezi bir?ok canl?da g?zlenir tropik bitkiler, ?rne?in, ?eker kam???, M?s?r.

C4 bitkileri karbon monoksiti daha verimli bir ?ekilde emer ve neredeyse hi? fotosolunum yapmaz.

Fotosentezin karanl?k faz?n?n C4 yolu boyunca ilerledi?i bitkiler ?zel bir yaprak yap?s?na sahiptir. ??inde damar demetleri ?ift h?cre katman?yla ?evrilidir. ?? katman iletken demetin astar?d?r. D?? katman- mezofil h?creleri. H?cre katmanlar?n?n kloroplastlar? birbirinden farkl?d?r.

Mezofilik kloroplastlar, b?y?k grana, y?ksek fotosistem aktivitesi ve RiBP-karboksilaz (rubisco) enzimi ve ni?astan?n bulunmamas? ile karakterize edilir. Yani bu h?crelerin kloroplastlar? ?ncelikle fotosentezin ???k faz?na uyarlanm??t?r.

Vask?ler demet h?crelerinin kloroplastlar?nda grana neredeyse geli?memi?tir, ancak RiBP karboksilaz konsantrasyonu y?ksektir. Bu kloroplastlar fotosentezin karanl?k a?amas?na uyarlanm??t?r.

Karbondioksit ilk ?nce mezofil h?crelerine girer, organik asitlere ba?lan?r, bu formda k?l?f h?crelerine ta??n?r, serbest b?rak?l?r ve ayr?ca C3 bitkilerinde oldu?u gibi ba?lan?r. Yani C4 yolu C3'?n yerini almaktan ziyade onu tamamlar.

Mezofilde CO2, fosfoenolpiruvat (PEP) ile birle?erek d?rt karbon atomu i?eren oksaloasetat (bir asit) olu?turur:

Reaksiyon, CO2'ye rubiskodan daha y?ksek afiniteye sahip olan PEP karboksilaz enziminin kat?l?m?yla meydana gelir. Ayr?ca PEP karboksilaz oksijenle etkile?ime girmez, bu da fotosolunum i?in harcanmad??? anlam?na gelir. Bu nedenle, C4 fotosentezinin avantaj?, karbondioksitin daha etkili bir ?ekilde sabitlenmesinde, k?l?f h?crelerindeki konsantrasyonunda bir art??ta ve dolay?s?yla daha fazla verimli ?al??ma Neredeyse fotorespirasyona harcanmayan RiBP-karboksilaz.

Oksaloasetat, demet k?l?f h?crelerinin kloroplastlar?na ta??nan 4 karbonlu dikarboksilik asite (malat veya aspartat) d?n??t?r?l?r. Burada asit dekarboksile edilir (CO2'nin ??kar?lmas?), oksitlenir (hidrojenin ??kar?lmas?) ve piruvata d?n??t?r?l?r. Hidrojen NADP'yi azalt?r. Piruvat, ATP t?ketimi ile PEP'in yeniden ?retildi?i mezofile geri d?ner.

K?l?f h?crelerinin kloroplastlar?nda ayr?lan C02, fotosentezin karanl?k faz?n?n ola?an C3 yoluna, yani Calvin d?ng?s?ne gider.

Hatch-Slack yolu yoluyla fotosentez daha fazla enerji gerektirir.

C4 yolunun evrimde C3 yolundan daha sonra ortaya ??kt???na ve b?y?k ?l??de fotorespirasyona kar?? bir adaptasyon oldu?una inan?lmaktad?r.

Fotosentez, organik maddelerin olu?um s?recidir ye?il bitkiler. Fotosentez, D?nya'daki t?m bitki k?tlesini yaratt? ve atmosferi oksijenle doyurdu.

Bitki nas?l beslenir?

Daha ?nce insanlar, bitkilerin beslenmeleri i?in gereken t?m maddeleri topraktan ald?klar?na emindiler. Ancak bir deneyim bunun b?yle olmad???n? g?sterdi.

Bir toprak saks?ya bir a?a? dikildi. Ayn? zamanda hem topra??n hem de a?ac?n k?tlesi ?l??ld?. Birka? y?l sonra her ikisi de tekrar tart?ld???nda, d?nyan?n k?tlesinin yaln?zca birka? gram azald???, bitkinin k?tlesinin ise birka? kilogram artt??? ortaya ??kt?.

Topra?a sadece su eklendi. Bu kilograml?k bitki k?tlesi nereden geldi?

Havadan. Bitkilerdeki t?m organik maddeler atmosferdeki karbondioksit ve toprak suyundan olu?ur.

EN ?Y? 2 makalebununla birlikte okuyanlar

Enerji

Hayvanlar ve insanlar ya?am i?in enerji elde etmek amac?yla bitkileri yerler. Bu enerji organik maddelerin kimyasal ba?lar?nda bulunur. O nereli?

Bir bitkinin ???k olmadan normal ?ekilde b?y?yemeyece?i bilinmektedir. I??k, bir bitkinin v?cudundaki organik maddeleri olu?turmas?n? sa?layan enerjidir.

Ne t?r bir ???k oldu?u ?nemli de?il; g?ne? ????? ya da elektrik. Herhangi bir ???k ???n? enerjiye d?n??en enerji ta??r kimyasal ba?lar ve tutkal?n b?y?k organik molek?llerdeki atomlar? nas?l tuttu?u.

Fotosentez nerede ger?ekle?ir?

Fotosentez, bitkilerin yaln?zca ye?il k?s?mlar?nda veya daha do?rusu bitki h?crelerinin ?zel organlar?nda - kloroplastlarda ger?ekle?ir.

Pirin?. 1. Mikroskop alt?nda kloroplastlar.

Kloroplastlar bir t?r plastiddir. Bir madde i?erdikleri i?in her zaman ye?ildirler ye?il- klorofil.

Kloroplast h?crenin geri kalan?ndan bir zarla ayr?l?r ve tane g?r?n?m?ndedir. ?? mekan Kloroplasta stroma denir. Fotosentez s?re?lerinin ba?lad??? yer buras?d?r.

Pirin?. 2. ?? yap? kloroplast.

Kloroplastlar hammadde alan bir fabrika gibidir:

• karbondioksit (form?l – CO?);
• su (H?O).

Su k?klerden, karbondioksit ise yapraklardaki ?zel deliklerden atmosferden gelir. I??k fabrikan?n i?leyi?i i?in gereken enerjidir ve ortaya ??kan organik maddeler ?r?nd?r.

?nce karbonhidratlar (glikoz) ?retilir, ancak daha sonra hayvanlar?n ve insanlar?n ?ok sevdi?i, ?e?itli koku ve tatlarda bir?ok madde olu?ur.

Ortaya ??kan maddeler kloroplastlardan bitkinin ?e?itli organlar?na ta??narak burada depolan?r veya kullan?l?r.

Fotosentez reaksiyonu

???NDE genel g?r?n?m Fotosentez denklemi ??yle g?r?n?r:

CO? + H?O = organik madde + O? (oksijen)

Ye?il bitkiler, enerji elde etmek i?in ba?ka organizmalara ihtiya? duymayan organizmalar olan ototroflar grubuna (“Kendimi besliyorum” olarak ?evrilir) aittir.

Fotosentezin ana i?levi, bitki g?vdesinin yap?ld??? organik maddelerin yarat?lmas?d?r.

Oksijen sal?n?m? - yan etki i?lem.

Fotosentezin anlam?

Fotosentezin do?adaki rol? son derece b?y?kt?r. Onun sayesinde tamamen flora gezegenler.

Pirin?. 3. Fotosentez.

Fotosentez sayesinde bitkiler:

• atmosfer i?in oksijen kayna??d?r;
• G?ne? enerjisini hayvanlar?n ve insanlar?n eri?ebilece?i bir forma d?n??t?r?n.

Atmosferde yeterli oksijenin birikmesiyle D?nya'da ya?am m?mk?n oldu. Onun olmad??? o uzak zamanlarda ne insan ne de hayvanlar ya?ayamazd? ya da ondan ?ok az vard?.

Hangi bilim fotosentez s?recini inceliyor?

Fotosentez ?e?itli bilimlerde incelenir, ancak en ?ok botanik ve bitki fizyolojisinde incelenir.

Botanik bitki bilimidir ve bu nedenle onun ?nemli bir bilim dal? olarak incelenmesidir. ya?am s?reci bitkiler.

Bitki fizyolojisi fotosentezi en detayl? ?ekilde inceler. Fizyolojik bilim insanlar? bu s?recin karma??k oldu?unu ve a?amalardan olu?tu?unu belirlediler:

• ???k;
• karanl?k

Bu, fotosentezin ???kta ba?lay?p karanl?kta bitti?i anlam?na gelir.

Ne ??rendik?

Okumu? olmak bu konu 5.s?n?f biyoloji dersinde fotosentez k?saca ve net bir ?ekilde bitkilerde inorganik maddelerden (CO? ve H?O) organik madde olu?umu s?reci olarak a??klanabilir. ?zellikleri: Ye?il plastidlerde (kloroplastlarda) ger?ekle?ir, oksijen sal?n?m?na e?lik eder ve ?????n etkisi alt?nda ger?ekle?tirilir.

Konuyla ilgili deneme

Raporun de?erlendirilmesi

Ortalama derecelendirme: 4.5. Al?nan toplam puan: 318.

Do?ada g?ne? ?????n?n etkisiyle hayat ak?yor ?nemli s?re? onsuz kimsenin yapamayaca?? ya?ayan yarat?k D?nya gezegeninde. Reaksiyon sonucunda soludu?umuz havaya oksijen sal?n?r. Bu s?rece fotosentez denir. Fotosentez nedir? bilimsel nokta g?r?n?m? ve bitki h?crelerinin kloroplastlar?nda neler oldu?unu a?a??da ele alaca??z.

Biyolojide fotosentez, organik maddelerin ve oksijenin inorganik bile?iklerin etkisi alt?nda d?n???m?d?r. g?ne? enerjisi. Kendileri organik bile?ikler ?retebilen t?m fotoototroflar?n karakteristi?idir.

Bu t?r organizmalar aras?nda bitkiler, ye?il ve mor bakteriler ve siyanobakteriler (mavi-ye?il algler) bulunur.

Fotoototrofik bitkiler topraktan suyu, havadan karbondioksiti emer. G?ne? enerjisinin etkisi alt?nda, daha sonra gerekli olan polisakarit - ni?astaya d?n??t?r?len glikoz olu?ur. bitki organizmalar? beslenme, enerji olu?umu i?in. ???NDE ?evre T?m canl? organizmalar?n solunum i?in kulland??? ?nemli bir madde olan oksijen a???a ??kar.

Fotosentez nas?l ger?ekle?ir? Kimyasal reaksiyon a?a??daki denklem kullan?larak g?sterilebilir:

6СО2 + 6Н2О + E = С6Н12О6 + 6О2

Fotosentetik reaksiyonlar bitkilerde h?cresel d?zeyde, yani ana pigment klorofili i?eren kloroplastlarda meydana gelir. Bu bile?ik sadece bitkilere ye?il rengini vermekle kalmaz, ayn? zamanda s?recin kendisinde de aktif rol al?r.

S?reci daha iyi anlamak i?in ye?il organellerin - kloroplastlar?n yap?s?n? tan?man?z gerekir.

Kloroplastlar?n yap?s?

Kloroplastlar yaln?zca bitkilerde ve siyanobakterilerde bulunan h?cre organelleridir. Her kloroplast ?ift zarla kapl?d?r: d?? ve i?. ?? k?s?m Kloroplast, k?vam? h?crenin sitoplazmas?na benzeyen ana madde olan stroma ile doldurulur.

Kloloplast yap?s?

Kloroplast stromas? a?a??dakilerden olu?ur:

• tilakoidler - klorofil pigmentini i?eren d?z keselere benzeyen yap?lar;
• gran - tilakoid gruplar?;
• lamel - tilakoidlerin granas?n? birbirine ba?layan t?b?ller.

Her bir grana, her bir madeni paran?n bir tilakoid oldu?u ve lamel, ?zerine granalar?n yerle?tirildi?i bir raf oldu?u bir madeni para y???n?na benziyor. Ayr?ca kloroplastlar?n kendi genetik bilgi protein, ya? damlalar? ve ni?asta tanelerinin sentezinde yer alan ?ift sarmall? DNA iplik?iklerinin yan? s?ra ribozomlarla temsil edilir.

Faydal? video: fotosentez

Ana a?amalar

Fotosentezin iki alternatif a?amas? vard?r: ayd?nl?k ve karanl?k. Her birinin kendine has ?zellikleri ve belirli reaksiyonlar s?ras?nda olu?an ?r?nleri vard?r. Yard?mc? ???k toplay?c? pigmentler olan klorofil ve karotenoidden olu?an iki fotosistem, enerjiyi ana pigmente aktar?r. Sonu? olarak, ???k enerjisi kimyasal enerjiye - ATP'ye (adenosin trifosforik asit) d?n??t?r?l?r. Fotosentez s?re?lerinde neler olur?

I??k

I??k faz?, ?????n fotonlar? bitkiye ?arpt???nda meydana gelir. Kloroplastta tilakoid membranlarda meydana gelir.

Ana s?re?ler:

1. Fotosistem I pigmentleri, reaksiyon merkezine iletilen g?ne? enerjisinin fotonlar?n? "emmeye" ba?lar.
2. I??k fotonlar?n?n etkisi alt?nda, pigment molek?l?ndeki (klorofil) elektronlar “uyar?l?r”.
3. "Uyar?lm??" elektron, ta??ma proteinleri kullan?larak tilakoidin d?? zar?na aktar?l?r.
4. Ayn? elektron, karma??k bile?ik NADP (nikotinamid adenin din?kleotid fosfat) ile etkile?ime girerek onu NADP*H2'ye indirger (bu bile?ik karanl?k fazda yer al?r).

Benzer s?re?ler fotosistem II'de de meydana gelir. "Uyar?lm??" elektronlar reaksiyon merkezini terk eder ve tilakoidlerin d?? zar?na aktar?l?r, burada elektron al?c?s?na ba?lanarak fotosistem I'e geri d?ner ve onu eski haline getirir.

Fotosentezin ???k a?amas?

Fotosistem II nas?l geri y?klenir? Bu, suyun fotolizi - H2O'nun par?alanma reaksiyonu - nedeniyle meydana gelir. ?lk olarak, su molek?l?, indirgenmesinin meydana gelmesi nedeniyle fotosistem II'nin reaksiyon merkezine elektronlar verir. Bundan sonra su tamamen hidrojen ve oksijene ayr?l?r. ?kincisi, yaprak epidermisinin stomalar? yoluyla ?evreye n?fuz eder.

Suyun fotolizi a?a??daki denklem kullan?larak g?sterilebilir:

2H2O = 4H + 4e + O2

Ek olarak, ???k faz? s?ras?nda ATP molek?lleri sentezlenir - glikoz olu?umuna giden kimyasal enerji. Tilakoid membran, ATP olu?umunda rol alan bir enzimatik sistem i?erir. Bu i?lem, bir hidrojen iyonunun ?zel bir enzim kanal? arac?l???yla i? kabuktan d?? kabu?a aktar?lmas? sonucu meydana gelir. Bundan sonra enerji a???a ??kar.

Bilmek ?nemli! Fotosentezin ayd?nl?k faz? s?ras?nda, karanl?k fazda monosakkaritlerin sentezi i?in kullan?lan ATP enerjisinin yan? s?ra oksijen de ?retilir.

Karanl?k

Karanl?k faz reaksiyonlar?, g?ne? ????? olmasa bile g?n?n her saati meydana gelir. Fotosentetik reaksiyonlar kloroplast?n stromas?nda (i? ortam) meydana gelir. Bu konu, karanl?k faz?n reaksiyonlar?na onuruna Calvin d?ng?s? veya C3 yolu ad? verilen Melvin Calvin taraf?ndan daha ayr?nt?l? olarak incelenmi?tir.

Bu d?ng? 3 a?amada ger?ekle?ir:

1. Karboksilasyon.
2. ?yile?mek.
3. Al?c?lar?n yenilenmesi.

Karboksilasyon s?ras?nda ribuloz bisfosfat ad? verilen bir madde karbondioksit par?ac?klar?yla birle?ir. Bunun i?in ?zel bir enzim kullan?l?r - karboksilaz. Karars?z bir alt? karbonlu bile?ik olu?ur ve bu bile?ik hemen hemen 2 molek?l PGA'ya (fosfogliserik asit) ayr?l?r.

PHA'y? geri y?klemek i?in, ???k faz? s?ras?nda olu?an ATP ve NADP*H2'nin enerjisi kullan?l?r. Ard???k reaksiyonlar, bir fosfat grubuyla bir trikarbon ?ekeri ?retir.

Al?c?lar?n yenilenmesi s?ras?nda PGA molek?llerinin bir k?sm?, CO2 al?c?s? olan ribuloz bisfosfat molek?llerini restore etmek i?in kullan?l?r. Ayr?ca, ard???k reaksiyonlar yoluyla bir monosakarit olu?ur - glikoz. T?m bu i?lemler i?in ???k faz?nda olu?an ATP'nin enerjisinin yan? s?ra NADP*H2 de kullan?l?r.

6 molek?l karbondioksitin 1 molek?l glikoza d?n??t?r?lmesi i?lemi, 18 molek?l ATP ve 12 molek?l NADP*H2'nin par?alanmas?n? gerektirir. Bu s?re?ler a?a??daki denklem kullan?larak g?sterilebilir:

6СО2 + 24Н = С6Н12О6 + 6Н2О

Daha sonra, olu?an glikoz - polisakkaritlerden daha karma??k karbonhidratlar sentezlenir: ni?asta, sel?loz.

Dikkat etmek! Karanl?k fazda fotosentez s?ras?nda glikoz olu?ur - organik madde Bitki beslenmesi ve enerji ?retimi i?in gereklidir.

A?a??daki fotosentez tablosu bu s?recin temel ?z?n? daha iyi anlaman?za yard?mc? olacakt?r.

Fotosentez a?amalar?n?n kar??la?t?rmal? tablosu

Calvin d?ng?s?, fotosentezin karanl?k evresinin en karakteristik ?zelli?i olmas?na ra?men, baz? tropik bitkiler, kendine has ?zelliklere sahip olan Hatch-Slack d?ng?s? (C4 yolu) ile karakterize edilir. Hatch-Slack d?ng?s?ndeki karboksilasyon s?ras?nda olu?an fosfogliserik asit de?il, oksaloasetik, malik, aspartik gibi di?erleridir. Ayr?ca bu reaksiyonlar s?ras?nda karbondioksit bitki h?crelerinde birikir ve ?o?u h?crede oldu?u gibi gaz de?i?imi yoluyla uzakla?t?r?lmaz.

Daha sonra bu gaz fotosentetik reaksiyonlara ve glikoz olu?umuna kat?l?r. Ayr?ca fotosentezin C4 yolunun Calvin d?ng?s?nden daha fazla enerji gerektirdi?ini de belirtmek gerekir. Hatch-Slack d?ng?s?ndeki ana reaksiyonlar ve olu?um ?r?nleri Calvin d?ng?s?nden farkl? de?ildir.

Hatch-Slack d?ng?s?n?n reaksiyonlar? sayesinde, epidermisin stomalar? kapal? durumda oldu?undan bitkilerde fotorespirasyon pratikte meydana gelmez. Bu onlar?n belirli ya?am ko?ullar?na uyum sa?lamalar?na olanak tan?r:

• a??r? ?s?;
• kuru iklim;
• habitatlar?n artan tuzlulu?u;
• CO2 eksikli?i.

Ayd?nl?k ve karanl?k fazlar?n kar??la?t?r?lmas?

Do?adaki anlam

Fotosentez sayesinde oksijen olu?ur - solunum s?re?leri ve h?crelerin i?indeki enerjinin birikmesi i?in hayati bir madde olan, canl? organizmalar?n b?y?mesine, geli?mesine, ?o?almas?na izin veren ve insan?n t?m fizyolojik sistemlerinin ?al??malar?na do?rudan kat?lan ve hayvan v?cudu.

?nemli! Atmosferdeki oksijen, t?m organizmalar? tehlikeli ultraviyole radyasyonun zararl? etkilerinden koruyan bir ozon topu olu?turur.

Faydal? video: Biyolojide Birle?ik Devlet S?nav?na haz?rl?k - fotosentez

??z?m

Bitkiler, oksijen ve enerjiyi sentezleme yetenekleri sayesinde ?retici olarak t?m besin zincirlerinin ilk halkas?n? olu?tururlar. Ye?il bitkileri t?keterek t?m heterotroflar (hayvanlar, insanlar) g?dan?n yan? s?ra hayati kaynaklar? da al?rlar. Ye?il bitkilerde ve siyanobakterilerde meydana gelen s?re? sayesinde atmosferin sabit bir gaz bile?imi ve d?nyadaki ya?am korunur.