Tabiatda quyosh nurlari ta'sirida hayotiy jarayon sodir bo'ladi, ularsiz hech kim qila olmaydi. mavjudot Yerda. Reaktsiya natijasida kislorod biz nafas olayotgan havoga chiqariladi. Bu jarayon fotosintez deb ataladi. Fotosintez nima ilmiy nuqta ko'rish qobiliyati va o'simlik hujayralarining xloroplastlarida nima sodir bo'lishini biz quyida ko'rib chiqamiz.

Biologiyada fotosintez - bu transformatsiya organik moddalar va ta'siri ostida noorganik birikmalardan kislorod quyosh energiyasi. Bu organik birikmalarni o'zlari ishlab chiqarishga qodir bo'lgan barcha fotoavtotroflarga xosdir.

Bunday organizmlarga o'simliklar, yashil, binafsha rangli bakteriyalar, siyanobakteriyalar (ko'k-yashil suv o'tlari) kiradi.

O'simliklar - fotoavtotroflar suvni tuproqdan, havodan esa - karbonat angidrid. Quyosh energiyasi ta'sirida glyukoza hosil bo'ladi, keyinchalik u polisaxaridga aylanadi - kraxmal, zarur. o'simlik organizmlari ovqatlanish, energiya ishlab chiqarish uchun. DA muhit kislorod chiqariladi - barcha tirik organizmlar tomonidan nafas olish uchun ishlatiladigan muhim modda.

Fotosintez qanday sodir bo'ladi. Kimyoviy reaksiyani quyidagi tenglama yordamida ifodalash mumkin:

6CO2 + 6H2O + E = C6H12O6 + 6O2

Fotosintetik reaktsiyalar o'simliklarda hujayra darajasida, ya'ni asosiy pigment xlorofillni o'z ichiga olgan xloroplastlarda sodir bo'ladi. Ushbu birikma nafaqat o'simliklarga yashil rang beradi, balki jarayonning o'zida ham faol ishtirok etadi.

Jarayonni yaxshiroq tushunish uchun siz yashil organellalar - xloroplastlarning tuzilishi bilan tanishishingiz kerak.

Xloroplastlarning tuzilishi

Xloroplastlar faqat o'simlik organizmlarida, siyanobakteriyalarda joylashgan hujayra organellalaridir. Har bir xloroplast ikki qavatli membrana bilan qoplangan: tashqi va ichki. Ichki qism Xloroplast stroma bilan to'ldirilgan - asosiy modda, mustahkamligi bo'yicha hujayra sitoplazmasiga o'xshaydi.

Xloroplastning tuzilishi

Xloroplast stromasi quyidagilardan iborat:

• tilakoidlar - pigment xlorofillni o'z ichiga olgan tekis qoplarga o'xshash tuzilmalar;
• gran - tilakoidlar guruhlari;
• lamellar - tilakoidlar granasini bog'laydigan tubulalar.

Har bir grana tangalar to'plamiga o'xshaydi, bu erda har bir tanga tilakoiddir, lamel esa granatalar qo'yilgan tokchadir. Bundan tashqari, xloroplastlarning o'ziga xos xususiyatlari bor genetik ma'lumot, ikki zanjirli DNK zanjirlari, shuningdek, oqsil, yog 'tomchilari, kraxmal donalari sintezida ishtirok etadigan ribosomalar bilan ifodalanadi.

Foydali video: fotosintez

Asosiy bosqichlar

Fotosintez ikkita o'zgaruvchan fazaga ega: yorug'lik va qorong'i. Har birining o'ziga xos oqim xususiyatlari va ma'lum reaktsiyalar paytida hosil bo'lgan mahsulotlari mavjud. Yordamchi yorug'lik yig'uvchi pigmentlar, xlorofill va karotinoiddan hosil bo'lgan ikkita fototizim energiyani asosiy pigmentga o'tkazadi. Natijada yorug'lik energiyasi kimyoviy energiyaga - ATP (adenozin trifosfor kislotasi) ga aylanadi. Fotosintez jarayonida nima sodir bo'ladi.

Yorqin

Yorug'lik fazasi yorug'lik fotonlari o'simlikka tushganda sodir bo'ladi. Xloroplastda tilakoid membranalarda oqadi.

Asosiy jarayonlar:

1. I fototizimining pigmentlari reaktsiya markaziga o'tkaziladigan quyosh energiyasining fotonlarini "yutishni" boshlaydi.
2. Yorug'lik fotonlari ta'sirida elektronlar pigment molekulasida (xlorofill) "hayajonlanadi".
3. "Hayajonlangan" elektron transport oqsillari yordamida tilakoidning tashqi membranasiga o'tadi.
4. Xuddi shu elektron NADP (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) kompleks birikmasi bilan o'zaro ta'sir qiladi va uni NADP * H2 ga kamaytiradi (bu birikma qorong'u fazada ishtirok etadi).

Shunga o'xshash jarayonlar II fototizimda ham sodir bo'ladi. "Hayajonlangan" elektronlar reaksiya markazidan chiqib, tashqi tilakoid membranaga o'tadi, u erda elektron qabul qiluvchi bilan bog'lanadi, fotosistema I ga qaytadi va uni tiklaydi.

Fotosintezning yorug'lik bosqichi

Ammo II fototizim qanday tiklanadi? Bu suvning fotolizi - H2O bo'linish reaktsiyasi tufayli sodir bo'ladi. Birinchidan, suv molekulasi II fototizimning reaksiya markaziga elektronlarni beradi, buning natijasida uning qisqarishi sodir bo'ladi. Shundan so'ng suvning vodorod va kislorodga to'liq bo'linishi sodir bo'ladi. Ikkinchisi barg epidermisining stomatalari orqali atrof-muhitga kiradi.

Tenglama yordamida suvning fotolizini tasvirlashingiz mumkin:

2H2O \u003d 4H + 4e + O2

Bundan tashqari, yorug'lik bosqichida ATP molekulalari sintezlanadi - glyukoza hosil bo'lishiga ketadigan kimyoviy energiya. Tilakoid membranada ATP hosil bo'lishida ishtirok etadigan enzimatik tizim mavjud. Bu jarayon vodorod ionining maxsus ferment kanali orqali ichki qobiqdan tashqi qobiqqa o'tishi natijasida yuzaga keladi. Keyin energiya chiqariladi.

Bilish muhim! Fotosintezning yorug'lik bosqichida kislorod, shuningdek, qorong'u fazada monosaxaridlarni sintez qilish uchun ishlatiladigan ATP energiyasi ishlab chiqariladi.

Qorong'i

Qorong'u fazali reaktsiyalar, hatto quyosh nuri bo'lmasa ham, kechayu kunduz davom etadi. Fotosintetik reaksiyalar xloroplastning stromasida (ichki muhitida) sodir bo'ladi. Ushbu mavzu Melvin Kalvin tomonidan batafsil o'rganilgan, undan keyin qorong'u fazaning reaktsiyalari Kalvin tsikli yoki C3 - yo'l deb ataladi.

Ushbu tsikl 3 bosqichda davom etadi:

1. Karboksillanish.
2. Qayta tiklash.
3. Akseptorlarni qayta tiklash.

Karboksillanish jarayonida ribuloza bifosfat deb ataladigan modda karbonat angidrid zarralari bilan birlashadi. Buning uchun maxsus ferment - karboksilaza ishlatiladi. Beqaror olti uglerodli birikma hosil bo'lib, u deyarli darhol FHA ning 2 molekulasiga (fosfogliserik kislota) bo'linadi.

FHA ni tiklash uchun yorug'lik bosqichida hosil bo'lgan ATP va NADP * H2 energiyasidan foydalaniladi. Ketma-ket reaksiyalarda fosfat guruhiga ega bo'lgan trikarbonli shakar hosil bo'ladi.

Akseptorlarni qayta tiklash jarayonida FHA molekulalarining bir qismi CO2 qabul qiluvchi bo'lgan ribuloza bifosfat molekulalarini kamaytirish uchun ishlatiladi. Keyinchalik, ketma-ket reaktsiyalarda monosaxarid, glyukoza hosil bo'ladi. Bu jarayonlarning barchasi uchun yorug'lik fazasida hosil bo'lgan ATP energiyasi, shuningdek, NADP * H2 ishlatiladi.

6 ta karbonat angidrid molekulasini 1 glyukoza molekulasiga aylantirish jarayonlari 18 ta ATP molekulasini va 12 ta NADP*H2 molekulasini parchalashni talab qiladi. Ushbu jarayonlarni quyidagi tenglama yordamida tasvirlash mumkin:

6CO2 + 24H = C6H12O6 + 6H2O

Keyinchalik murakkabroq uglevodlar hosil bo'lgan glyukozadan sintezlanadi - polisaxaridlar: kraxmal, tsellyuloza.

Eslatma! Qorong'i fazaning fotosintezi jarayonida glyukoza hosil bo'ladi - o'simliklarning oziqlanishi va energiya ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan organik modda.

Fotosintezning quyidagi jadvali ushbu jarayonning asosiy mohiyatini yaxshiroq tushunishga yordam beradi.

Fotosintez fazalarining qiyosiy jadvali

Kalvin tsikli fotosintezning qorong'u bosqichi uchun eng xarakterli bo'lsa-da, ba'zilar uchun tropik o'simliklar Hatch-Slack tsikli (C4-yo'l) xarakterli bo'lib, u o'ziga xos oqim xususiyatlariga ega. Hatch-Sleck siklida karboksillanish jarayonida fosfogliserik kislota emas, balki boshqalar, masalan: oksaloasetik, olma, aspartik hosil bo'ladi. Shuningdek, bu reaksiyalar davomida karbonat angidrid o'simlik hujayralarida to'planadi va ko'pchilikda bo'lgani kabi gaz almashinuvi paytida chiqarilmaydi.

Keyinchalik, bu gaz fotosintetik reaktsiyalarda va glyukoza hosil bo'lishida ishtirok etadi. Shuni ham ta'kidlash kerakki, fotosintezning C4 yo'li Kalvin sikliga qaraganda ko'proq energiya talab qiladi. Hatch-Slack siklidagi asosiy reaksiyalar, hosil bo?lish mahsulotlari Kalvin siklidan farq qilmaydi.

Hatch-Slack tsiklining reaktsiyalari tufayli o'simliklarda fotonafas olish deyarli sodir bo'lmaydi, chunki epidermisning stomatalari yopiq holatda. Bu ularga muayyan yashash sharoitlariga moslashish imkonini beradi:

• kuchli issiqlik;
• quruq iqlim;
• yashash joylarining sho'rlanishining ortishi;
• CO2 etishmasligi.

Yorug'lik va qorong'i fazalarni taqqoslash

Tabiatdagi qiymat

Fotosintez tufayli kislorod hosil bo'ladi - nafas olish jarayonlari va hujayralar ichida energiya to'planishi uchun muhim modda bo'lib, u tirik organizmlarning o'sishi, rivojlanishi, ko'payishini ta'minlaydi va insonning barcha fiziologik tizimlarining ishida bevosita ishtirok etadi. tana, hayvonlar.

Muhim! Atmosferadagi kisloroddan ozon qatlami hosil bo'lib, barcha organizmlarni xavfli ultrabinafsha nurlanishning zararli ta'siridan himoya qiladi.

Foydali video: Biologiyadan imtihonga tayyorgarlik - fotosintez

Xulosa

Kislorod va energiyani sintez qilish qobiliyati tufayli o'simliklar ishlab chiqaruvchilar bo'lib, barcha oziq-ovqat zanjirlarida birinchi bo'g'inni tashkil qiladi. Yashil o'simliklarni iste'mol qilish orqali barcha geterotroflar (hayvonlar, odamlar) oziq-ovqat bilan birga hayotiy resurslarni oladi. Yashil o'simliklar va siyanobakteriyalarda sodir bo'ladigan jarayon tufayli atmosferaning doimiy gaz tarkibi va er yuzidagi hayot saqlanib qoladi.

- yorug'lik energiyasidan majburiy foydalanish bilan karbonat angidrid va suvdan organik moddalarni sintez qilish:

6CO 2 + 6H 2 O + Q yorug'lik -> C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

Da yuqori o'simliklar fotosintez organi barg, fotosintez organellalari xloroplastlar (xloroplastlarning tuzilishi - 7-ma'ruza). Xloroplastlarning tilakoid membranalarida fotosintetik pigmentlar: xlorofillar va karotinoidlar mavjud. Bir nechta bor turli xil turlari xlorofill ( a B C D), asosiysi xlorofilldir a. Xlorofill molekulasida markazda magniy atomi bo'lgan porfirin "boshi" va fitol "dumi" ni ajratish mumkin. Porfirin "boshi" tekis struktura bo'lib, hidrofil va shuning uchun membrananing yuziga qaragan yuzasida yotadi. suv muhiti stroma. Fitol "dumi" hidrofobikdir va shuning uchun xlorofill molekulasini membranada saqlaydi.

Xlorofil qizil va ko'k-binafsha nurlarni o'zlashtiradi, yashil rangni aks ettiradi va shuning uchun o'simliklarga o'ziga xos yashil rang beradi. Tilakoid membranalardagi xlorofil molekulalari tashkil topgan fototizimlar. O'simliklar va ko'k-yashil suv o'tlari fotosistema-1 va fotosistema-2, fotosintetik bakteriyalar fotosistema-1ga ega. Faqat fotosistema-2 suvni kislorod chiqishi bilan parchalashi va suvning vodorodidan elektron olishi mumkin.

Fotosintez murakkab ko'p bosqichli jarayondir; fotosintez reaksiyalari ikki guruhga bo'linadi: reaksiyalar yorug'lik fazasi va reaktsiyalar qorong'u faza.

yorug'lik fazasi

Bu faza faqat xlorofill, elektron tashuvchi oqsillar va ATP sintetaza fermenti ishtirokida tilakoid membranalarda yorug'lik mavjud bo'lganda sodir bo'ladi. Kvant yorug'lik ta'sirida xlorofill elektronlari qo'zg'alib, molekuladan chiqib ketadi va ustiga tushadi. tashqarida tilakoid membrana, u oxir-oqibat manfiy zaryadlanadi. Oksidlangan xlorofill molekulalari intratilakoid bo'shliqda joylashgan suvdan elektronlarni olish orqali tiklanadi. Bu suvning parchalanishiga yoki fotoliziga olib keladi:

H 2 O + Q yorug'lik -> H + + OH -.

Gidroksil ionlari o'z elektronlarini berib, reaktiv radikallarga aylanadi.OH:

OH - -> .OH + e - .

Radikallar.OH suv va erkin kislorod hosil qilish uchun birlashadi:

4NO. -> 2H 2 O + O 2.

Kislorod ichkaridan chiqariladi tashqi muhit, va protonlar tilakoid ichida "proton rezervuari"da to'planadi. Natijada tilakoid membrana bir tomondan H+ hisobiga musbat, ikkinchi tomondan elektronlar hisobiga manfiy zaryadlanadi. Tilakoid membrananing tashqi va ichki tomonlari orasidagi potensiallar farqi 200 mV ga yetganda, protonlar ATP sintetaza kanallari orqali suriladi va ADP ATP ga fosforlanadi; atomik vodorod qayta tiklanadi maxsus tashuvchi NADP + (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) NADP H 2 ga:

2H + + 2e - + NADP -> NADP H 2.

Shunday qilib, suvning fotolizi yorug'lik bosqichida sodir bo'ladi, bu uchta bilan birga keladi tanqidiy jarayonlar: 1) ATP sintezi; 2) NADP·H 2 hosil bo'lishi; 3) kislorod hosil bo'lishi. Kislorod atmosferaga tarqaladi, ATP va NADP·H 2 xloroplast stromasiga o'tadi va qorong'u faza jarayonlarida ishtirok etadi.

1 - xloroplast stromasi; 2 - grana tilakoid.

qorong'u faza

Bu faza xloroplast stromasida sodir bo'ladi. Uning reaktsiyalari yorug'lik energiyasini talab qilmaydi, shuning uchun ular nafaqat yorug'likda, balki qorong'ida ham sodir bo'ladi. Qorong'i fazaning reaktsiyalari glyukoza va boshqa organik moddalar hosil bo'lishiga olib keladigan karbonat angidridning (havodan keladi) ketma-ket o'zgarishi zanjiri.

Ushbu zanjirdagi birinchi reaktsiya karbonat angidridni fiksatsiya qilishdir; karbonat angidrid qabul qiluvchi - besh uglerodli shakar ribuloza bifosfat(RiBF); ferment reaksiyani katalizlaydi ribuloza bifosfat karboksilaza(RiBP-karboksilaza). Ribuloza bifosfatning karboksillanishi natijasida beqaror olti uglerodli birikma hosil bo'lib, u darhol ikkita molekulaga parchalanadi. fosfogliserik kislota(FGK). Keyin bir qator oraliq mahsulotlar orqali fosfogliserik kislota glyukozaga aylanadigan reaktsiyalar tsikli mavjud. Bu reaksiyalar yorug'lik fazasida hosil bo'lgan ATP va NADP·H 2 energiyalaridan foydalanadi; Bu reaksiyalar sikli Kalvin sikli deb ataladi:

6CO 2 + 24H + + ATP -> C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O.

Fotosintez jarayonida glyukozadan tashqari murakkab organik birikmalarning boshqa monomerlari - aminokislotalar, glitserin va yog 'kislotalari, nukleotidlar hosil bo'ladi. Hozirgi vaqtda fotosintezning ikki turi mavjud: C 3 - va C 4 - fotosintez.

C 3 - fotosintez

Bu fotosintezning bir turi bo'lib, unda uchta uglerodli (C3) birikmalar birinchi mahsulot hisoblanadi. C 3 - fotosintez C 4 - fotosintezdan oldin kashf etilgan (M. Kalvin). Bu yuqorida "Qorong'u faza" sarlavhasi ostida tasvirlangan C 3 - fotosintezdir. Xususiyatlari C 3 -fotosintez: 1) RiBP karbonat angidridni qabul qiluvchi, 2) RiBP karboksilaza RiBP karboksillanish reaksiyasini katalizlaydi, 3) RiBP karboksillanish natijasida olti uglerodli birikma hosil bo lib, ikkita FHA ga parchalanadi. FHA tiklanadi trioz fosfatlar(TF). TF ning bir qismi RiBP regeneratsiyasi uchun ishlatiladi, bir qismi glyukozaga aylanadi.

1 - xloroplast; 2 - peroksizoma; 3 - mitoxondriya.

Bu kislorodning yorug'likka bog'liq bo'lishi va karbonat angidridning chiqishi. Hatto o'tgan asrning boshlarida ham kislorod fotosintezni inhibe qilishi aniqlangan. Ma'lum bo'lishicha, nafaqat karbonat angidrid, balki kislorod ham RiBP karboksilaza uchun substrat bo'lishi mumkin:

O 2 + RiBP -> fosfoglikolat (2S) + FHA (3S).

Ferment RiBP-oksigenaza deb ataladi. Kislorod karbonat angidrid fiksatsiyasining raqobatbardosh inhibitoridir. Fosfat guruhi ajraladi va fosfoglikolat o'simlik foydalanishi kerak bo'lgan glikolatga aylanadi. U peroksisomalarga kiradi, u erda glitsinga oksidlanadi. Glitsin mitoxondriyaga kiradi, u erda seringacha oksidlanadi, CO 2 shaklida allaqachon fiksatsiyalangan uglerodni yo'qotadi. Natijada, ikkita glikolat molekulasi (2C + 2C) bitta FHA (3C) va CO 2 ga aylanadi. Fotonafas olish C 3 -o'simliklarning hosildorligini 30-40% ga pasayishiga olib keladi ( C 3 - o'simliklar- C 3 - fotosintez bilan tavsiflangan o'simliklar).

C 4 -fotosintez - fotosintez, bunda birinchi mahsulot to'rt uglerodli (C 4) birikmalardir. 1965 yilda ba'zi o'simliklar ( shakarqamish, makkajo'xori, jo'xori, tariq) fotosintezning birinchi mahsuloti to'rt uglerodli kislotalardir. Bunday o'simliklar deyiladi 4 ta o'simlik bilan. 1966 yilda avstraliyalik olimlar Xetch va Slack C 4 o'simliklarida fotonafas olish deyarli yo'qligini va karbonat angidridni ancha samaraliroq yutishini ko'rsatdi. C 4 o'simliklaridagi uglerod o'zgarishlar yo'li chaqirila boshlandi Hatch-Slack tomonidan.

C 4 o'simliklari maxsus bilan tavsiflanadi anatomik tuzilish varaq. Barcha o'tkazuvchi to'plamlar ikki qavatli hujayralar bilan o'ralgan: tashqisi - mezofil hujayralari, ichki qismi - astarli hujayralar. Karbonat angidrid mezofill hujayralarining sitoplazmasida fiksatsiyalanadi, qabul qiluvchi hisoblanadi fosfoenolpiruvat(PEP, 3C), PEP karboksillanishi natijasida oksaloatsetat (4C) hosil bo'ladi. Jarayon katalizlanadi PEP karboksilaza. RiBP karboksilazasidan farqli o'laroq, PEP karboksilaza CO 2 uchun yuqori yaqinlikka ega va eng muhimi, O 2 bilan o'zaro ta'sir qilmaydi. Mezofil xloroplastlarda yorug'lik fazasining reaktsiyalari faol sodir bo'lgan ko'plab granalar mavjud. Qopqoq hujayralarining xloroplastlarida qorong'u fazaning reaktsiyalari sodir bo'ladi.

Oksaloatsetat (4C) malatga aylanadi, u plazmodesmata orqali qoplama hujayralariga o'tkaziladi. Bu yerda u dekarboksillanadi va suvsizlanadi va piruvat, CO 2 va NADP · H 2 hosil qiladi.

Piruvat mezofil hujayralariga qaytadi va PEPdagi ATP energiyasi hisobiga qayta tiklanadi. CO 2 yana FHA hosil bo'lishi bilan RiBP karboksilaza tomonidan o'rnatiladi. PEPning qayta tiklanishi ATP energiyasini talab qiladi, shuning uchun C 3 fotosinteziga qaraganda deyarli ikki baravar ko'p energiya talab qilinadi.

Fotosintezning ahamiyati

Fotosintez tufayli har yili atmosferadan milliardlab tonna karbonat angidrid so'riladi, milliardlab tonna kislorod chiqariladi; fotosintez organik moddalar hosil bo'lishining asosiy manbai hisoblanadi. Ozon qatlami kisloroddan hosil bo'lib, tirik organizmlarni qisqa to'lqinli ultrabinafsha nurlanishidan himoya qiladi.

Fotosintez jarayonida yashil barg unga tushadigan quyosh energiyasining atigi 1% ini ishlatadi, unumdorligi soatiga 1 m 2 sirt uchun taxminan 1 g organik moddalarni tashkil qiladi.

Xemosintez

Yorug'lik energiyasi hisobiga emas, balki noorganik moddalarning oksidlanish energiyasi hisobiga amalga oshiriladigan karbonat angidrid va suvdan organik birikmalarning sintezi deyiladi. kimyosintez. Kimosintetik organizmlarga bakteriyalarning ayrim turlari kiradi.

Nitrifikatsion bakteriyalar ammiakni azotligacha oksidlang, keyin esa azot kislotasi(NH 3 -> HNO 2 -> HNO 3).

temir bakteriyalari temir temirni oksidga aylantiring (Fe 2+ -> Fe 3+).

Oltingugurt bakteriyalari vodorod sulfidini oltingugurt yoki sulfat kislotaga oksidlash (H 2 S + 1/2 O 2 -> S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 -> H 2 SO 4).

Noorganik moddalarning oksidlanish reaktsiyalari natijasida energiya ajralib chiqadi, bu ATP ning yuqori energiyali aloqalari shaklida bakteriyalar tomonidan saqlanadi. ATP fotosintezning qorong'u fazasining reaktsiyalariga o'xshash tarzda davom etadigan organik moddalarni sintez qilish uchun ishlatiladi.

Kimosintetik bakteriyalar tuproqda to'planishiga hissa qo'shadi minerallar, tuproq unumdorligini yaxshilash, tozalashni rag'batlantirish Chiqindi suvlari va boshq.

ga boring ma'ruzalar №11“Metabolizm tushunchasi. Oqsillarning biosintezi"

ga boring ma'ruzalar №13"Eukaryotik hujayralarning bo'linish usullari: mitoz, meyoz, amitoz"

- yorug'lik energiyasidan majburiy foydalanish bilan karbonat angidrid va suvdan organik moddalarni sintez qilish:

6CO 2 + 6H 2 O + Q yorug'lik -> C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

Yuqori o?simliklarda fotosintez organi barg, fotosintez organellalari xloroplastlardir (xloroplastlarning tuzilishi 7-ma'ruza). Xloroplastlarning tilakoid membranalarida fotosintetik pigmentlar: xlorofillar va karotinoidlar mavjud. Xlorofillning bir necha xil turlari mavjud ( a B C D), asosiysi xlorofilldir a. Xlorofill molekulasida markazda magniy atomi bo'lgan porfirin "boshi" va fitol "dumi" ni ajratish mumkin. Porfirin "boshi" tekis tuzilishga ega, hidrofil va shuning uchun stromaning suv muhitiga qaragan membrana yuzasida yotadi. Fitol "dumi" hidrofobikdir va shuning uchun xlorofill molekulasini membranada saqlaydi.

Xlorofil qizil va ko'k-binafsha nurlarni o'zlashtiradi, yashil rangni aks ettiradi va shuning uchun o'simliklarga o'ziga xos yashil rang beradi. Tilakoid membranalardagi xlorofil molekulalari tashkil topgan fototizimlar. O'simliklar va ko'k-yashil suv o'tlari fotosistema-1 va fotosistema-2, fotosintetik bakteriyalar fotosistema-1ga ega. Faqat fotosistema-2 suvni kislorod chiqishi bilan parchalashi va suvning vodorodidan elektron olishi mumkin.

Fotosintez murakkab ko'p bosqichli jarayondir; fotosintez reaksiyalari ikki guruhga bo'linadi: reaksiyalar yorug'lik fazasi va reaktsiyalar qorong'u faza.

yorug'lik fazasi

Bu faza faqat xlorofill, elektron tashuvchi oqsillar va ATP sintetaza fermenti ishtirokida tilakoid membranalarda yorug'lik mavjud bo'lganda sodir bo'ladi. Yorug'lik kvantining ta'siri ostida xlorofill elektronlari qo'zg'alib, molekuladan chiqib, tilakoid membrananing tashqi tomoniga kiradi va u oxir-oqibat manfiy zaryadlanadi. Oksidlangan xlorofill molekulalari intratilakoid bo'shliqda joylashgan suvdan elektronlarni olish orqali tiklanadi. Bu suvning parchalanishiga yoki fotoliziga olib keladi:

H 2 O + Q yorug'lik -> H + + OH -.

Gidroksil ionlari o'z elektronlarini berib, reaktiv radikallarga aylanadi.OH:

OH - -> .OH + e - .

Radikallar.OH suv va erkin kislorod hosil qilish uchun birlashadi:

4NO. -> 2H 2 O + O 2.

Bunda kislorod tashqi muhitga chiqariladi va protonlar tilakoid ichida "proton rezervuari"da to'planadi. Natijada tilakoid membrana bir tomondan H+ hisobiga musbat, ikkinchi tomondan elektronlar hisobiga manfiy zaryadlanadi. Tilakoid membrananing tashqi va ichki tomonlari orasidagi potensiallar farqi 200 mV ga yetganda, protonlar ATP sintetaza kanallari orqali suriladi va ADP ATP ga fosforlanadi; atomik vodorod o'ziga xos tashuvchisi NADP + (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) ni NADP H 2 ga qaytarish uchun ishlatiladi:

2H + + 2e - + NADP -> NADP H 2.

Shunday qilib, suvning fotolizi yorug'lik bosqichida sodir bo'ladi, bu uchta asosiy jarayon bilan birga keladi: 1) ATP sintezi; 2) NADP·H 2 hosil bo'lishi; 3) kislorod hosil bo'lishi. Kislorod atmosferaga tarqaladi, ATP va NADP·H 2 xloroplast stromasiga o'tadi va qorong'u faza jarayonlarida ishtirok etadi.

1 - xloroplast stromasi; 2 - grana tilakoid.

qorong'u faza

Bu faza xloroplast stromasida sodir bo'ladi. Uning reaktsiyalari yorug'lik energiyasini talab qilmaydi, shuning uchun ular nafaqat yorug'likda, balki qorong'ida ham sodir bo'ladi. Qorong'i fazaning reaktsiyalari glyukoza va boshqa organik moddalar hosil bo'lishiga olib keladigan karbonat angidridning (havodan keladi) ketma-ket o'zgarishi zanjiri.

Ushbu zanjirdagi birinchi reaktsiya karbonat angidridni fiksatsiya qilishdir; karbonat angidrid qabul qiluvchi - besh uglerodli shakar ribuloza bifosfat(RiBF); ferment reaksiyani katalizlaydi ribuloza bifosfat karboksilaza(RiBP-karboksilaza). Ribuloza bifosfatning karboksillanishi natijasida beqaror olti uglerodli birikma hosil bo'lib, u darhol ikkita molekulaga parchalanadi. fosfogliserik kislota(FGK). Keyin bir qator oraliq mahsulotlar orqali fosfogliserik kislota glyukozaga aylanadigan reaktsiyalar tsikli mavjud. Bu reaksiyalar yorug'lik fazasida hosil bo'lgan ATP va NADP·H 2 energiyalaridan foydalanadi; Bu reaksiyalar sikli Kalvin sikli deb ataladi:

6CO 2 + 24H + + ATP -> C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O.

Fotosintez jarayonida glyukozadan tashqari murakkab organik birikmalarning boshqa monomerlari - aminokislotalar, glitserin va yog 'kislotalari, nukleotidlar hosil bo'ladi. Hozirgi vaqtda fotosintezning ikki turi mavjud: C 3 - va C 4 - fotosintez.

C 3 - fotosintez

Bu fotosintezning bir turi bo'lib, unda uchta uglerodli (C3) birikmalar birinchi mahsulot hisoblanadi. C 3 - fotosintez C 4 - fotosintezdan oldin kashf etilgan (M. Kalvin). Bu yuqorida "Qorong'u faza" sarlavhasi ostida tasvirlangan C 3 - fotosintezdir. C 3 fotosintezining xarakterli xususiyatlari: 1) RiBP karbonat angidridning akseptori, 2) RiBP karboksilazasi RiBP karboksillanish reaksiyasini katalizlaydi, 3) RiBP karboksillanishi natijasida olti uglerodli birikma hosil bo`lib, ikkita FHAga parchalanadi. FHA tiklanadi trioz fosfatlar(TF). TF ning bir qismi RiBP regeneratsiyasi uchun ishlatiladi, bir qismi glyukozaga aylanadi.

1 - xloroplast; 2 - peroksizoma; 3 - mitoxondriya.

Bu kislorodning yorug'likka bog'liq bo'lishi va karbonat angidridning chiqishi. Hatto o'tgan asrning boshlarida ham kislorod fotosintezni inhibe qilishi aniqlangan. Ma'lum bo'lishicha, nafaqat karbonat angidrid, balki kislorod ham RiBP karboksilaza uchun substrat bo'lishi mumkin:

O 2 + RiBP -> fosfoglikolat (2S) + FHA (3S).

Ferment RiBP-oksigenaza deb ataladi. Kislorod karbonat angidrid fiksatsiyasining raqobatbardosh inhibitoridir. Fosfat guruhi ajraladi va fosfoglikolat o'simlik foydalanishi kerak bo'lgan glikolatga aylanadi. U peroksisomalarga kiradi, u erda glitsinga oksidlanadi. Glitsin mitoxondriyaga kiradi, u erda seringacha oksidlanadi, CO 2 shaklida allaqachon fiksatsiyalangan uglerodni yo'qotadi. Natijada, ikkita glikolat molekulasi (2C + 2C) bitta FHA (3C) va CO 2 ga aylanadi. Fotonafas olish C 3 -o'simliklarning hosildorligini 30-40% ga pasayishiga olib keladi ( C 3 - o'simliklar- C 3 - fotosintez bilan tavsiflangan o'simliklar).

C 4 -fotosintez - fotosintez, bunda birinchi mahsulot to'rt uglerodli (C 4) birikmalardir. 1965 yilda ba'zi o'simliklarda (qand qamish, makkajo'xori, jo'xori, tariq) fotosintezning birinchi mahsuloti to'rt uglerodli kislotalar ekanligi aniqlandi. Bunday o'simliklar deyiladi 4 ta o'simlik bilan. 1966 yilda avstraliyalik olimlar Xetch va Slack C 4 o'simliklarida fotonafas olish deyarli yo'qligini va karbonat angidridni ancha samaraliroq yutishini ko'rsatdi. C 4 o'simliklaridagi uglerod o'zgarishlar yo'li chaqirila boshlandi Hatch-Slack tomonidan.

C 4 o'simliklar bargning maxsus anatomik tuzilishi bilan ajralib turadi. Barcha o'tkazuvchi to'plamlar ikki qavatli hujayralar bilan o'ralgan: tashqisi - mezofil hujayralari, ichki qismi - astarli hujayralar. Karbonat angidrid mezofill hujayralarining sitoplazmasida fiksatsiyalanadi, qabul qiluvchi hisoblanadi fosfoenolpiruvat(PEP, 3C), PEP karboksillanishi natijasida oksaloatsetat (4C) hosil bo'ladi. Jarayon katalizlanadi PEP karboksilaza. RiBP karboksilazasidan farqli o'laroq, PEP karboksilaza CO 2 uchun yuqori yaqinlikka ega va eng muhimi, O 2 bilan o'zaro ta'sir qilmaydi. Mezofil xloroplastlarda yorug'lik fazasining reaktsiyalari faol sodir bo'lgan ko'plab granalar mavjud. Qopqoq hujayralarining xloroplastlarida qorong'u fazaning reaktsiyalari sodir bo'ladi.

Oksaloatsetat (4C) malatga aylanadi, u plazmodesmata orqali qoplama hujayralariga o'tkaziladi. Bu yerda u dekarboksillanadi va suvsizlanadi va piruvat, CO 2 va NADP · H 2 hosil qiladi.

Piruvat mezofil hujayralariga qaytadi va PEPdagi ATP energiyasi hisobiga qayta tiklanadi. CO 2 yana FHA hosil bo'lishi bilan RiBP karboksilaza tomonidan o'rnatiladi. PEPning qayta tiklanishi ATP energiyasini talab qiladi, shuning uchun C 3 fotosinteziga qaraganda deyarli ikki baravar ko'p energiya talab qilinadi.

Fotosintezning ahamiyati

Fotosintez tufayli har yili atmosferadan milliardlab tonna karbonat angidrid so'riladi, milliardlab tonna kislorod chiqariladi; fotosintez organik moddalar hosil bo'lishining asosiy manbai hisoblanadi. Ozon qatlami kisloroddan hosil bo'lib, tirik organizmlarni qisqa to'lqinli ultrabinafsha nurlanishidan himoya qiladi.

Fotosintez jarayonida yashil barg unga tushadigan quyosh energiyasining atigi 1% ini ishlatadi, unumdorligi soatiga 1 m 2 sirt uchun taxminan 1 g organik moddalarni tashkil qiladi.

Xemosintez

Yorug'lik energiyasi hisobiga emas, balki noorganik moddalarning oksidlanish energiyasi hisobiga amalga oshiriladigan karbonat angidrid va suvdan organik birikmalarning sintezi deyiladi. kimyosintez. Kimosintetik organizmlarga bakteriyalarning ayrim turlari kiradi.

Nitrifikatsion bakteriyalar ammiakni azotga, keyin esa nitrat kislotaga (NH 3 -> HNO 2 -> HNO 3) oksidlaydi.

temir bakteriyalari temir temirni oksidga aylantiring (Fe 2+ -> Fe 3+).

Oltingugurt bakteriyalari vodorod sulfidini oltingugurt yoki sulfat kislotaga oksidlash (H 2 S + 1/2 O 2 -> S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 -> H 2 SO 4).

Noorganik moddalarning oksidlanish reaktsiyalari natijasida energiya ajralib chiqadi, bu ATP ning yuqori energiyali aloqalari shaklida bakteriyalar tomonidan saqlanadi. ATP fotosintezning qorong'u fazasining reaktsiyalariga o'xshash tarzda davom etadigan organik moddalarni sintez qilish uchun ishlatiladi.

Xemosintetik bakteriyalar tuproqda mineral moddalarning to'planishiga hissa qo'shadi, tuproq unumdorligini oshiradi, oqava suvlarni tozalashga yordam beradi va hokazo.

ga boring ma'ruzalar №11“Metabolizm tushunchasi. Oqsillarning biosintezi"

ga boring ma'ruzalar №13"Eukaryotik hujayralarning bo'linish usullari: mitoz, meyoz, amitoz"

Har bir yashil barg miniatyura "zavod" ekanligini bilasizmi? ozuqa moddalari va kislorod, bu nafaqat hayvonlar, balki odamlar uchun ham normal hayot uchun zarurdir. Fotosintez - bu moddalarni suvdan va atmosferadagi karbonat angidriddan hosil qilish jarayoni. Bu yorug'lik ishtirokida sodir bo'ladigan juda murakkab kimyoviy jarayon. Shubhasiz, hamma fotosintez jarayoni qanday sodir bo'lishi bilan qiziqadi. Jarayon ikki bosqichdan iborat: birinchi bosqich - yorug'lik kvantlarini singdirish, ikkinchi bosqich - turli xil usullarda foydalanish. kimyoviy reaksiyalar ularning energiyalari.

Fotosintez jarayoni qanday davom etadi?
O'simliklar xlorofill deb ataladigan yashil modda yordamida yorug'likni o'zlashtiradi. Xlorofil meva va poyada joylashgan xloroplastlarda mavjud. Lekin, ayniqsa, ular katta miqdorda varaqalar ichida joylashgan, chunki varaqcha o'zining oddiy tuzilishi tufayli fotosintez jarayoni uchun ko'proq energiya olish uchun mos ravishda katta miqdordagi yorug'likni jalb qilishi mumkin.
Xlorofil so'rilgach, hayajonlangan holatda bo'ladi va energiyani o'simlik organizmining boshqa molekulalariga o'tkazadi, ayniqsa fotosintezda bevosita ishtirok etadiganlar uni oladi. Fotosintez jarayonining ikkinchi bosqichi yorug'likning majburiy ishtirokisiz sodir bo'ladi va suv va havodan olingan karbonat angidrid ishtirokida kimyoviy bog'lanishni olishdan iborat. Ushbu bosqichda sintez juda boshqacha foydali moddalar glyukoza va kraxmal kabi hayotiy funktsiyalar uchun.

O'simliklar o'zlari bu organik moddalardan uning turli qismlarini oziqlantirish uchun, shuningdek, normal hayotni saqlab qolish uchun foydalanadilar. Bundan tashqari, bu moddalarni o'simliklar bilan oziqlanadigan hayvonlar ham oladi. Biror kishi bu moddalarni o'simlik va hayvonlardan olingan mahsulotlarni iste'mol qilish orqali oladi.

Fotosintez sharoitlari
Fotosintez jarayoni nafaqat ta'siri ostida sodir bo'lishi mumkin sun'iy yorug'lik balki quyoshli. Tabiatda, qoida tariqasida, o'simliklar bahor-yoz davrida, ya'ni ko'p quyosh nuri kerak bo'lgan davrda o'z faoliyatini jadal olib boradi. Sveta kirdi kuz davri kamroq, kun qisqartiriladi, barglar sarg'ayadi va keyin tushadi. Ammo iliq bahor quyoshi paydo bo'lishi bilanoq, yashil barglar uyg'onadi va yashil "zavodlar" hayot uchun juda zarur bo'lgan ko'p miqdorda ozuqa moddalari va kislorod bilan ta'minlash uchun yana o'z ishini davom ettiradilar.

Fotosintez jarayoni qayerda sodir bo'ladi?
Fotosintez asosan, yuqorida aytganimizdek, esingizda bo'lsa, o'simliklarning barglarida sodir bo'ladi, chunki ular fotosintez jarayoni uchun juda zarur bo'lgan katta miqdordagi yorug'likni qabul qilish qobiliyatiga ega.

Xulosa qilib shuni aytishimiz mumkinki, fotosintez kabi jarayon o'simlik hayotining ajralmas qismidir. Umid qilamizki, bizning maqolamiz ko'pchilikka fotosintez nima ekanligini va nima uchun kerakligini tushunishga yordam berdi.

TA'RIFI: Fotosintez - bu karbonat angidrid va suvdan, yorug'likda, kislorod ajralib chiqishi bilan organik moddalar hosil bo'lish jarayoni.

Fotosintez jarayonida quyidagilar ishtirok etadi:

1) xloroplastlar;

3) karbonat angidrid,

5) harorat.

Yuqori o'simliklarda fotosintez xloroplastlarda - plastidlarda (yarim avtonom organellalar) sodir bo'ladi. oval shakli tarkibida xlorofill pigmenti mavjud bo'lib, yashil rang tufayli o'simlikning qismlari ham yashil rangga ega.

Suv o'tlarida xlorofil xromatoforlarda (pigmentli va yorug'likni aks ettiruvchi hujayralar) mavjud. Jigarrang va qizil yosunlarda, u yaxshi etib bormaydigan sezilarli chuqurlikda yashaydi quyosh nuri, boshqa pigmentlar ham mavjud.

Agar siz barcha tirik mavjudotlarning oziq-ovqat piramidasiga qarasangiz, fotosintetik organizmlar avtotroflarning (noorganik moddalardan organik moddalarni sintez qiladigan organizmlar) bir qismi sifatida eng quyida joylashgan. Shuning uchun ular sayyoradagi barcha hayot uchun oziq-ovqat manbai hisoblanadi.

Fotosintez jarayonida kislorod atmosferaga chiqariladi. Undan atmosferaning yuqori qismida ozon hosil bo'ladi. Ozon qalqoni Yer yuzasini qattiq ta'sirlardan himoya qiladi ultrabinafsha nurlanish, buning tufayli hayot dengizdan quruqlikka ko'chib o'tishga muvaffaq bo'ldi.

Kislorod o'simliklar va hayvonlarning nafas olishi uchun zarurdir. Glyukoza kislorod ishtirokida oksidlanganda, mitoxondriyalar unsizga qaraganda deyarli 20 baravar ko'proq energiya saqlaydi. Bu oziq-ovqatdan foydalanishni ancha samarali qiladi, natijada yuqori daraja qushlar va sutemizuvchilarda metabolizm.

Ko'proq batafsil tavsif o'simliklarning fotosintez jarayoni

Fotosintez jarayoni:

Fotosintez jarayoni xloroplastlarning yorug'lik bilan urishi bilan boshlanadi - yashil pigmentni o'z ichiga olgan hujayra ichidagi yarim avtonom organellalar. Yorug'lik ta'sirida xloroplastlar tuproqdan suv iste'mol qila boshlaydi, uni vodorod va kislorodga bo'linadi.

Kislorodning bir qismi atmosferaga chiqariladi, boshqa qismi o'simlikdagi oksidlanish jarayonlariga ketadi.

Shakar tuproqdan keladigan azot, oltingugurt va fosfor bilan qo'shilib, shu tarzda yashil o'simliklar kraxmal, yog'lar, oqsillar, vitaminlar va hayoti uchun zarur bo'lgan boshqa murakkab birikmalarni hosil qiladi.

Fotosintez eng yaxshi quyosh nuri ta'sirida amalga oshiriladi, ammo ba'zi o'simliklar sun'iy yorug'lik bilan qoniqishlari mumkin.

Ilg'or o'quvchi uchun fotosintez mexanizmlarining kompleks tavsifi

20-asrning 60-yillarigacha olimlar karbonat angidridni biriktirishning faqat bitta mexanizmini bilishgan - C3-pentoza fosfat yo'li bo'ylab. Biroq, yaqinda bir guruh avstraliyalik olimlar ba'zi o'simliklarda karbonat angidridning kamayishi C4 dikarboksilik kislotalarning aylanishi orqali sodir bo'lishini isbotlay oldilar.

C3 reaktsiyasi bo'lgan o'simliklarda fotosintez o'rtacha harorat va yorug'lik sharoitida, asosan o'rmonlarda va qorong'i joylarda eng faol sodir bo'ladi. Bu o'simliklarning deyarli barchasi madaniy o'simliklar va katta qism sabzavotlar. Ular inson ovqatlanishining asosini tashkil qiladi.

C4 reaktsiyasi bo'lgan o'simliklarda fotosintez eng faol sharoitlarda sodir bo'ladi yuqori harorat va yoritish. Bunday o'simliklarga, masalan, issiq va tropik iqlim sharoitida o'sadigan makkajo'xori, jo'xori va shakarqamish kiradi.

O'simlik metabolizmining o'zi yaqinda, suvni saqlash uchun maxsus to'qimalarga ega bo'lgan ba'zi o'simliklarda karbonat angidrid organik kislotalar shaklida to'planib, faqat bir kundan keyin uglevodlarda fiksatsiyalanishini aniqlash mumkin bo'lganida aniqlangan. Bu mexanizm o'simliklarga suvni tejashga yordam beradi.

Fotosintez jarayoni qanday sodir bo'ladi

O'simliklar yorug'likni xlorofill deb ataladigan yashil modda bilan yutadi. Xlorofil poya yoki mevalarda joylashgan xloroplastlarda mavjud. Barglarda ularning soni juda ko'p, chunki ularning juda tekis tuzilishi tufayli barg juda ko'p yorug'likni jalb qilishi mumkin, mos ravishda fotosintez jarayoni uchun ko'proq energiya oladi.

Xlorofill so'rilgach, hayajonlangan holatda bo'ladi va energiyani o'simlik organizmining boshqa molekulalariga, ayniqsa fotosintezda bevosita ishtirok etadigan molekulalarga o'tkazadi. Fotosintez jarayonining ikkinchi bosqichi yorug'likning majburiy ishtirokisiz sodir bo'ladi va havo va suvdan olingan karbonat angidrid ishtirokida kimyoviy bog'lanishni olishdan iborat. Bu bosqichda kraxmal va glyukoza kabi hayot uchun juda foydali bo'lgan turli moddalar sintezlanadi.

Ushbu organik moddalar o'simliklarning o'zlari tomonidan uning turli qismlarini oziqlantirish, shuningdek, normal hayotni saqlab qolish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, bu moddalar hayvonlar tomonidan ham olinadi, o'simliklarni iste'mol qiladi. Odamlar bu moddalarni hayvonot va o'simlik mahsulotlarini iste'mol qilish orqali ham oladi.

fotosintez uchun sharoitlar

Fotosintez sun'iy yorug'lik va quyosh nuri ta'sirida ham sodir bo'lishi mumkin. Qoida tariqasida, tabiatda o'simliklar bahor-yoz davrida, zarur quyosh nuri ko'p bo'lganda intensiv ravishda "ishlaydi". Kuzda yorug'lik kamroq bo'ladi, kun qisqaradi, barglar avval sarg'ayadi, keyin esa tushadi. Ammo iliq bahor quyoshi paydo bo'lishi bilanoq, yashil barglar yana paydo bo'ladi va yashil "zavodlar" hayot uchun zarur bo'lgan kislorod va boshqa ko'plab oziq moddalar bilan ta'minlash uchun yana o'z ishini davom ettiradilar.

Fotosintezning muqobil ta'rifi

Fotosintez (boshqa yunon tilidan. Phot — yorug?lik va sintez — bog?lanish, buklanish, bog?lanish, sintez) — yorug?lik energiyasini energiyaga aylantirish jarayoni kimyoviy bog'lanishlar fotosintetik pigmentlar ishtirokida fotoavtotroflar tomonidan yorug'likdagi organik moddalar (o'simliklarda xlorofill, bakteriyalarda bakterioxlorofil va bakteriorhodopsin). Zamonaviy o'simliklar fiziologiyasida fotosintez ko'pincha fotoavtotrofik funktsiya - yorug'lik kvantlarining energiyasini turli endergonik reaktsiyalarda, shu jumladan karbonat angidridni organik moddalarga aylantirishda yutilish, o'zgartirish va ishlatish jarayonlari to'plami sifatida tushuniladi.

Fotosintez fazalari

Fotosintez juda murakkab jarayon bo'lib, ikki bosqichni o'z ichiga oladi: yorug'lik, har doim faqat yorug'likda va qorong'ida sodir bo'ladi. Barcha jarayonlar xloroplastlar ichida maxsus kichik organlarda - tilakodiyada sodir bo'ladi. Yorug'lik fazasida yorug'lik kvanti xlorofill tomonidan so'riladi, natijada ATP va NADPH molekulalari hosil bo'ladi. Suv parchalanib, vodorod ionlarini hosil qiladi va kislorod molekulasini chiqaradi. Savol tug'iladi, bu tushunarsiz sirli moddalar nima: ATP va NADH?

ATP barcha tirik organizmlarda mavjud bo'lgan maxsus organik molekula bo'lib, ko'pincha "energiya" valyutasi deb ataladi. Aynan shu molekulalar yuqori energiyali aloqalarni o'z ichiga oladi va har qanday organik sintezda energiya manbai hisoblanadi. kimyoviy jarayonlar tanada. Xo'sh, NADPH aslida vodorod manbai bo'lib, u to'g'ridan-to'g'ri yuqori molekulyar organik moddalar - uglevodlar sintezida ishlatiladi, bu karbonat angidrid yordamida fotosintezning ikkinchi, qorong'i bosqichida sodir bo'ladi.

Fotosintezning yorug'lik bosqichi

Xloroplastlarda juda ko'p xlorofill molekulalari mavjud va ularning barchasi quyosh nurini o'zlashtiradi. Shu bilan birga, yorug'lik boshqa pigmentlar tomonidan so'riladi, lekin ular fotosintezni qanday amalga oshirishni bilishmaydi. Jarayonning o'zi faqat ba'zi xlorofill molekulalarida sodir bo'ladi, ular juda oz. Xlorofil, karotinoidlar va boshqa moddalarning boshqa molekulalari maxsus antenna va yorug'lik yig'ish komplekslarini (SSC) hosil qiladi. Ular, antennalar kabi, yorug'lik kvantlarini o'zlashtiradi va qo'zg'alishni maxsus reaktsiya markazlariga yoki tuzoqlarga uzatadi. Bu markazlar fototizimlarda joylashgan bo'lib, ulardan ikkitasi o'simliklarda: II fototizim va I fototizim. Ularda maxsus xlorofill molekulalari mavjud: mos ravishda II fotosistemada - P680 va I fototizimda - P700. Ular aynan shu to'lqin uzunligidagi (680 va 700 nm) yorug'likni o'zlashtiradilar.

Sxema fotosintezning yorug'lik bosqichida hamma narsa qanday ko'rinishini va sodir bo'lishini aniqroq qiladi.

Rasmda biz P680 va P700 xlorofillari bo'lgan ikkita fototizimni ko'ramiz. Rasmda elektronlar tashiladigan tashuvchilar ham ko'rsatilgan.

Shunday qilib: ikkita fototizimning ikkala xlorofill molekulasi yorug'lik kvantini yutadi va hayajonlanadi. Elektron (rasmdagi qizil) yuqori energiya darajasiga o'tadi.

Qo'zg'algan elektronlar juda ko'p yuqori energiya, ular uzilib, tilakoidlarning membranalarida - xloroplastlarning ichki tuzilmalarida joylashgan maxsus tashuvchilar zanjiriga kiradi. Rasmda ko'rinib turibdiki, II fototizimdan, P680 xlorofilidan elektron plastokinonga, I fototizimdan xlorofil P700 dan ferredoksinga o'tadi. Xlorofill molekulalarining o'zida, elektronlar o'rniga, ular ajratilgandan so'ng, ko'k teshiklar hosil bo'ladi. musbat zaryad. Nima qilish kerak?

Elektron etishmasligini qoplash uchun II fotosistemaning xlorofill P680 molekulasi suvdan elektronlarni qabul qiladi va vodorod ionlari hosil bo'ladi. Bundan tashqari, aynan suvning parchalanishi tufayli atmosferaga kislorod chiqariladi. Xlorofil P700 molekulasi, rasmdan ko'rinib turibdiki, II fototizimning tashuvchilari tizimi orqali elektronlarning etishmasligini qoplaydi.

Umuman olganda, qanchalik qiyin bo'lmasin, u shunday davom etadi yorug'lik fazasi fotosintez, uning Asosiy nuqta elektronlarning uzatilishidir. Rasmdan shuni ham ko'rish mumkinki, elektronlar tashish bilan parallel ravishda vodorod ionlari H+ membrana orqali harakat qiladi va ular tilakoid ichida to'planadi. Ularning soni ko'p bo'lganligi sababli, ular rasmda ko'rsatilgan maxsus konjugatsiya omili yordamida tashqariga qarab harakatlanadi. to'q sariq rang, o'ng tomonda ko'rsatilgan, qo'ziqorin kabi ko'rinadi.

Nihoyat, biz elektron tashishning yakuniy bosqichini ko'ramiz, buning natijasida yuqorida aytib o'tilgan NADH birikmasi hosil bo'ladi. Va H + ionlarining o'tkazilishi tufayli energiya valyutasi - ATP sintezlanadi (rasmda o'ngda ko'rsatilgan).

Shunday qilib, fotosintezning yorug'lik bosqichi tugadi, kislorod atmosferaga chiqariladi, ATP va NADH hosil bo'ladi. Va keyin nima? Va'da qilingan organik qayerda? Va keyin qorong'u bosqich keladi, bu asosan kimyoviy jarayonlardan iborat.

Fotosintezning qorong'u bosqichi

Fotosintezning qorong'u bosqichi uchun majburiy komponent karbonat angidrid - CO2 hisoblanadi. Shuning uchun o'simlik uni doimiy ravishda atmosferadan so'rib olishi kerak. Shu maqsadda barg yuzasida maxsus tuzilmalar - stomata mavjud. Ular ochilganda, CO2 aniq barg ichiga kiradi, suvda eriydi va fotosintezning yorug'lik bosqichi bilan reaksiyaga kirishadi.

Engil fazada ko'pchilik o'simliklarda CO2 besh uglerodli organik birikma (bu besh uglerod molekulasi zanjiri) bilan bog'lanadi, natijada uch uglerodli birikmaning ikkita molekulasi (3-fosfogliserin kislotasi) hosil bo'ladi. Chunki bu uch uglerodli birikmalar asosiy natijadir, bu turdagi fotosintezga ega o'simliklar C3-o'simliklar deb ataladi.

Xloroplastlarda keyingi sintez juda qiyin. Oxir-oqibat oltita uglerodli birikma hosil qiladi, undan keyin glyukoza, saxaroza yoki kraxmal sintezlanishi mumkin. Ushbu organik moddalar shaklida o'simlik energiyani saqlaydi. Shu bilan birga, ularning faqat kichik bir qismi o'z ehtiyojlari uchun ishlatiladigan bargda qoladi, qolgan uglevodlar esa o'simlik bo'ylab harakatlanib, energiya eng zarur bo'lgan joyga - masalan, o'sish nuqtalariga kiradi.