இயற்கையில் ஒளிச்சேர்க்கையின் பங்கு. ஒளிச்சேர்க்கையின் பொருள். இயற்கையில் ஒளிச்சேர்க்கையின் முக்கியத்துவம். ஒளிச்சேர்க்கையின் விளைவு பூமியில் வாழ்வதற்கு ஒளிச்சேர்க்கையின் முக்கிய முக்கியத்துவம்

ஒளிச்சேர்க்கைஒளி ஆற்றலை வேதியியல் பிணைப்புகளின் ஆற்றலாக மாற்றும் செயல்முறை என்று அழைக்கப்படுகிறது கரிம சேர்மங்கள்குளோரோபில் பங்கேற்புடன்.

ஒளிச்சேர்க்கையின் விளைவாக, ஆண்டுதோறும் சுமார் 150 பில்லியன் டன் கரிமப் பொருட்களும் தோராயமாக 200 பில்லியன் டன் ஆக்ஸிஜனும் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. இந்த செயல்முறை உயிர்க்கோளத்தில் கார்பன் சுழற்சியை உறுதிசெய்கிறது, கார்பன் டை ஆக்சைடு குவிவதைத் தடுக்கிறது மற்றும் அதன் மூலம் கிரீன்ஹவுஸ் விளைவு மற்றும் பூமியின் அதிக வெப்பத்தைத் தடுக்கிறது. ஒளிச்சேர்க்கையின் விளைவாக உருவாகும் கரிமப் பொருட்கள் மற்ற உயிரினங்களால் முழுமையாக உட்கொள்ளப்படுவதில்லை; மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளில் அவற்றில் குறிப்பிடத்தக்க பகுதி தாதுக்களின் (கடினமான மற்றும் பழுப்பு நிலக்கரி, எண்ணெய்) வைப்புகளை உருவாக்கியுள்ளது. சமீபத்தில், ராப்சீட் எண்ணெய் ("பயோடீசல்") மற்றும் தாவர எச்சங்களிலிருந்து பெறப்பட்ட ஆல்கஹால் ஆகியவை எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியுள்ளன. ஓசோன் மின்சார வெளியேற்றங்களின் செல்வாக்கின் கீழ் ஆக்ஸிஜனில் இருந்து உருவாகிறது, இது ஒரு ஓசோன் திரையை உருவாக்குகிறது, இது புற ஊதா கதிர்களின் அழிவு விளைவுகளிலிருந்து பூமியில் உள்ள அனைத்து உயிர்களையும் பாதுகாக்கிறது.

எங்கள் தோழர், சிறந்த தாவர உடலியல் நிபுணர் கே.ஏ. திமிரியாசேவ் (1843-1920), ஒளிச்சேர்க்கையின் பங்கை "காஸ்மிக்" என்று அழைத்தார், ஏனெனில் இது பூமியை சூரியனுடன் (விண்வெளி) இணைக்கிறது, இது கிரகத்திற்கு ஆற்றலின் வருகையை வழங்குகிறது.

ஒளிச்சேர்க்கையின் கட்டங்கள். ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளி மற்றும் இருண்ட எதிர்வினைகள், அவற்றின் உறவு

1905 ஆம் ஆண்டில், ஆங்கில தாவர உடலியல் நிபுணர் எஃப். பிளாக்மேன் ஒளிச்சேர்க்கையின் வீதம் காலவரையின்றி அதிகரிக்க முடியாது என்பதைக் கண்டுபிடித்தார்; சில காரணிகள் அதைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. இதன் அடிப்படையில், ஒளிச்சேர்க்கையில் இரண்டு கட்டங்கள் இருப்பதாக அவர் அனுமானித்தார்: ஒளிமற்றும் இருள்.குறைந்த ஒளி தீவிரத்தில், ஒளியின் தீவிரத்தின் அதிகரிப்புக்கு ஏற்ப ஒளி எதிர்வினைகளின் வீதம் அதிகரிக்கிறது, கூடுதலாக, இந்த எதிர்வினைகள் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது அல்ல, ஏனெனில் அவை நிகழும் நொதிகள் தேவையில்லை. தைலகாய்டு சவ்வுகளில் ஒளி எதிர்வினைகள் ஏற்படுகின்றன.

இருண்ட எதிர்வினைகளின் வீதம், மாறாக, அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் அதிகரிக்கிறது, இருப்பினும், 30 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையை அடைந்தவுடன், இந்த அதிகரிப்பு நிறுத்தப்படும், இது ஸ்ட்ரோமாவில் நிகழும் இந்த மாற்றங்களின் நொதித் தன்மையைக் குறிக்கிறது. இருண்ட எதிர்வினைகள் என்று அழைக்கப்பட்ட போதிலும், ஒளி இருண்ட எதிர்வினைகளில் ஒரு குறிப்பிட்ட விளைவைக் கொண்டிருப்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளி கட்டம் (படம். 2.44) தைலகாய்டு சவ்வுகளில் நிகழ்கிறது, இது பல வகையான புரத வளாகங்களைச் சுமந்து செல்கிறது, அவற்றில் முக்கியமானது ஒளி அமைப்பு I மற்றும் II, அத்துடன் ATP சின்தேஸ். ஒளி அமைப்புகளில் நிறமி வளாகங்கள் அடங்கும், இதில் குளோரோபில் கூடுதலாக, கரோட்டினாய்டுகள் உள்ளன. கரோட்டினாய்டுகள் ஸ்பெக்ட்ரமில் குளோரோபில் இல்லாத பகுதிகளில் ஒளியைப் பிடிக்கின்றன.

நிறமி வளாகங்களுடன் கூடுதலாக, ஒளியமைப்புகளில் பல எலக்ட்ரான் ஏற்பி புரதங்களும் அடங்கும், அவை குளோரோபில் மூலக்கூறுகளிலிருந்து எலக்ட்ரான்களை ஒருவருக்கொருவர் மாற்றும். இந்த புரதங்களின் வரிசை அழைக்கப்படுகிறது குளோரோபிளாஸ்ட்களின் எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து சங்கிலி.

புரதங்களின் ஒரு சிறப்பு சிக்கலானது ஒளிச்சேர்க்கை II உடன் தொடர்புடையது, இது ஒளிச்சேர்க்கையின் போது ஆக்ஸிஜன் வெளியீட்டை உறுதி செய்கிறது. இந்த ஆக்ஸிஜன்-வெளியீட்டு வளாகத்தில் மாங்கனீசு மற்றும் குளோரின் அயனிகள் உள்ளன.

IN ஒளி கட்டம்ஒளி குவாண்டா, அல்லது ஃபோட்டான்கள், தைலகாய்டு சவ்வுகளில் அமைந்துள்ள குளோரோபில் மூலக்கூறுகள் மீது விழுந்து, அவற்றை ஒரு உற்சாகமான நிலைக்கு மாற்றும், அதிக எலக்ட்ரான் ஆற்றலால் வகைப்படுத்தப்படும். இந்த வழக்கில், ஒளிச்சேர்க்கை I இன் குளோரோபில் இருந்து உற்சாகமான எலக்ட்ரான்கள் இடைத்தரகர்களின் சங்கிலி மூலம் ஹைட்ரஜன் கேரியர் NADP க்கு மாற்றப்படுகின்றன, இது ஹைட்ரஜன் புரோட்டான்களை இணைக்கிறது, இது எப்போதும் அக்வஸ் கரைசலில் இருக்கும்:

NADP+ 2e-+ 2H + → NADPH + H + .

குறைக்கப்பட்ட NADPH + H + பின்னர் இருண்ட நிலையில் பயன்படுத்தப்படும். ஃபோட்டோசிஸ்டம் II இன் குளோரோபில் இருந்து எலக்ட்ரான்கள் எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து சங்கிலி வழியாகவும் மாற்றப்படுகின்றன, ஆனால் அவை ஒளிச்சேர்க்கை I இன் குளோரோபிலின் "எலக்ட்ரான் துளைகளை" நிரப்புகின்றன. ஒளிச்சேர்க்கை II இன் குளோரோபில் எலக்ட்ரான்களின் பற்றாக்குறை நீர் மூலக்கூறுகளை எடுத்துக்கொள்வதன் மூலம் நிரப்பப்படுகிறது. ஏற்கனவே மேலே குறிப்பிட்டுள்ள ஆக்ஸிஜன்-வெளியீட்டு வளாகத்தின் பங்கேற்புடன் நிகழ்கிறது. நீர் மூலக்கூறுகளின் சிதைவின் விளைவாக, இது அழைக்கப்படுகிறது ஒளிச்சேர்க்கை,ஹைட்ரஜன் புரோட்டான்கள் உருவாகின்றன மற்றும் மூலக்கூறு ஆக்ஸிஜன் வெளியிடப்படுகிறது, இது ஒளிச்சேர்க்கையின் துணை தயாரிப்பு ஆகும்:

Н 2 0 →2Н + +2е- +1/2О 2

ஹைட்ரஜன் புரோட்டான்கள், நீரின் ஒளிச்சேர்க்கையின் விளைவாக மற்றும் எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து சங்கிலியில் எலக்ட்ரான்களின் பரிமாற்றத்தின் போது தைலகாய்டு குழியில் குவிந்து, தைலகாய்டுகளிலிருந்து சவ்வு புரதம் - ஏடிபி சின்தேஸில் உள்ள சேனல் வழியாக வெளியேறுகிறது, அதே நேரத்தில் ஏடிபி ஏடிபியிலிருந்து ஒருங்கிணைக்கப்படுகிறது. . இந்த செயல்முறை அழைக்கப்படுகிறது ஃபோட்டோபாஸ்ஃபோரிலேஷன்.ஆக்சிஜனேற்றத்தின் போது மைட்டோகாண்ட்ரியாவை விட 30 மடங்கு அதிக ஏடிபியை உற்பத்தி செய்வதால், இது ஆக்ஸிஜனின் பங்கேற்பு தேவையில்லை, ஆனால் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும். ஒளி எதிர்வினைகளில் உருவாக்கப்படும் ATP பின்னர் இருண்ட எதிர்வினைகளில் பயன்படுத்தப்படும்.

ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளி கட்டத்தின் எதிர்வினைகளுக்கான ஒட்டுமொத்த சமன்பாட்டை பின்வருமாறு எழுதலாம்:

2H 2 0 + 2NADP + 3ADP + ZN 3 P0 4 → 2NADPH + H + + 3ATP.

போது இருண்ட எதிர்வினைகள்ஒளிச்சேர்க்கை (படம் 2.45) கார்போஹைட்ரேட்டுகளின் வடிவத்தில் CO 2 மூலக்கூறுகளின் பிணைப்பு ஏற்படுகிறது, இதற்காக ஏடிபி மூலக்கூறுகள்மற்றும் NADPH + H +, ஒளி எதிர்வினைகளில் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டது:

6C0 2 + 12 NADPH + H + + 18ATP → C 6 H 12 0 6 + 6H 2 0 + 12 NADP + 18ADP + 18H 3 P0 4.

கார்பன் டை ஆக்சைடு பிணைப்பு செயல்முறை என்பது உருமாற்றங்களின் சிக்கலான சங்கிலி என்று அழைக்கப்படுகிறது கால்வின் சுழற்சிஅதை கண்டுபிடித்தவரின் நினைவாக. குளோரோபிளாஸ்ட்களின் ஸ்ட்ரோமாவில் இருண்ட எதிர்வினைகள் ஏற்படுகின்றன. அவற்றின் நிகழ்வுக்கு, வெளியில் இருந்து கார்பன் டை ஆக்சைட்டின் நிலையான வருகை ஸ்டோமாட்டா வழியாகவும், பின்னர் இன்டர்செல்லுலர் அமைப்பு வழியாகவும் அவசியம்.

கார்பன் டை ஆக்சைடு நிர்ணய செயல்பாட்டில் முதலில் உருவாகும் மூன்று கார்பன் சர்க்கரைகள், அவை ஒளிச்சேர்க்கையின் முதன்மை தயாரிப்புகளாகும், பின்னர் உருவாகும் குளுக்கோஸ், ஸ்டார்ச் தொகுப்பு மற்றும் பிற முக்கிய செயல்முறைகளுக்கு செலவிடப்படுகிறது, இது ஒளிச்சேர்க்கையின் இறுதி தயாரிப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது. .

இவ்வாறு, ஒளிச்சேர்க்கையின் செயல்பாட்டின் போது, ​​சூரிய ஒளியின் ஆற்றல் சிக்கலான கரிம சேர்மங்களின் இரசாயன பிணைப்புகளின் ஆற்றலாக மாற்றப்படுகிறது, குளோரோபில் பங்கு இல்லாமல் அல்ல. ஒளிச்சேர்க்கைக்கான ஒட்டுமொத்த சமன்பாட்டை பின்வருமாறு எழுதலாம்:

6С0 2 + 12Н 2 0 → С 6 Н 12 0 6 + 60 2 + 6Н 2 0, அல்லது

6С0 2 + 6Н 2 0 →С 6 Н 12 0 6 + 60 2.

ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளி மற்றும் இருண்ட கட்டங்களின் எதிர்வினைகள் ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்டுள்ளன, ஏனெனில் ஒரே ஒரு குழு எதிர்வினைகளின் விகிதத்தின் அதிகரிப்பு முழு ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறையின் தீவிரத்தை ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளி வரை மட்டுமே பாதிக்கிறது, இரண்டாவது குழு எதிர்வினைகள் கட்டுப்படுத்தும் வரை. காரணி, மற்றும் கட்டுப்பாடுகள் இல்லாமல் முதலில் நிகழ்ந்ததற்கு இரண்டாவது குழுவின் எதிர்வினைகளை துரிதப்படுத்த வேண்டிய அவசியம் உள்ளது.

தைலகாய்டுகளில் ஏற்படும் ஒளி நிலை, ஏடிபி மற்றும் ஹைட்ரஜன் கேரியர்களை உருவாக்குவதற்கான ஆற்றல் சேமிப்பை வழங்குகிறது. இரண்டாவது கட்டத்தில், இருண்ட, முதல் கட்டத்தின் ஆற்றல் தயாரிப்புகள் கார்பன் டை ஆக்சைடைக் குறைக்கப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் இது குளோரோபிளாஸ்ட் ஸ்ட்ரோமாவின் பெட்டிகளில் நிகழ்கிறது.

ஒளிச்சேர்க்கை விகிதம் பல்வேறு காரணிகளால் பாதிக்கப்படுகிறது சூழல்: வெளிச்சம், வளிமண்டலத்தில் கார்பன் டை ஆக்சைடு செறிவு, காற்று மற்றும் மண்ணின் வெப்பநிலை, நீர் இருப்பு போன்றவை.

ஒளிச்சேர்க்கையை வகைப்படுத்த, அதன் உற்பத்தித்திறன் பற்றிய கருத்து பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஒளிச்சேர்க்கை உற்பத்தித்திறன்இலை மேற்பரப்பில் 1 dm 2 க்கு 1 மணிநேரத்தில் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட குளுக்கோஸின் நிறை. இந்த ஒளிச்சேர்க்கை விகிதம் உகந்த சூழ்நிலையில் அதிகபட்சமாக இருக்கும்.

ஒளிச்சேர்க்கை பச்சை தாவரங்களில் மட்டுமல்ல, சயனோபாக்டீரியா, பச்சை மற்றும் ஊதா பாக்டீரியா உட்பட பல பாக்டீரியாக்களிலும் இயல்பாக உள்ளது, ஆனால் பிந்தையவற்றில் சில வேறுபாடுகள் இருக்கலாம், குறிப்பாக, ஒளிச்சேர்க்கையின் போது, ​​பாக்டீரியா ஆக்ஸிஜனை வெளியிடாது (இது பொருந்தாது. சயனோபாக்டீரியா).

ஒளிச்சேர்க்கையின் பொருள் மற்றும் பங்கு

ஆற்றலின் முக்கிய ஆதாரம்

ஒளிச்சேர்க்கை என்ற வார்த்தையின் அர்த்தம் ஒளியின் செல்வாக்கின் கீழ் ஏதாவது ஒன்றை உருவாக்குதல் அல்லது ஒன்று சேர்ப்பது. பொதுவாக, ஒளிச்சேர்க்கை பற்றி பேசும்போது, ​​சூரிய ஒளியில் உள்ள கனிம மூலப்பொருட்களிலிருந்து தாவரங்கள் கரிம சேர்மங்களை ஒருங்கிணைக்கும் செயல்முறையை நாங்கள் குறிக்கிறோம். பிரபஞ்சத்தில் உள்ள அனைத்து உயிர் வடிவங்களுக்கும் உயிர் வளரவும் பராமரிக்கவும் ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது. ஆல்கா, உயர் தாவரங்கள் மற்றும் சில வகையான பாக்டீரியாக்கள் சூரிய கதிர்வீச்சின் ஆற்றலை நேரடியாகப் பிடிக்கின்றன மற்றும் அடிப்படை ஊட்டச்சத்துக்களை ஒருங்கிணைக்க பயன்படுத்துகின்றன. சூரிய ஒளியை நேரடியாக ஆற்றல் மூலமாகப் பயன்படுத்துவது விலங்குகளுக்குத் தெரியாது; தாவரங்கள் அல்லது தாவரங்களை உண்ணும் பிற விலங்குகளை சாப்பிடுவதன் மூலம் அவை ஆற்றலைப் பெறுகின்றன. எனவே, இறுதியில், நமது கிரகத்தில் உள்ள அனைத்து வளர்சிதை மாற்ற செயல்முறைகளுக்கும் ஆற்றலின் ஆதாரம் சூரியன் ஆகும், மேலும் பூமியில் உள்ள அனைத்து வகையான உயிர்களையும் பராமரிக்க ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறை அவசியம்.

நாம் புதைபடிவ எரிபொருட்களைப் பயன்படுத்துகிறோம் - நிலக்கரி, இயற்கை எரிவாயு, எண்ணெய், முதலியன. இந்த வகையான எரிபொருள்கள் அனைத்தும் நிலம் மற்றும் கடல் தாவரங்கள் அல்லது விலங்குகளின் சிதைவு பொருட்கள் தவிர வேறில்லை, மேலும் அவற்றில் சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றல் மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளுக்கு முன்பு சூரிய ஒளியில் இருந்து பெறப்பட்டது. காற்றும் மழையும் அவற்றின் தோற்றத்திற்கு சூரிய ஆற்றலுக்கு கடன்பட்டுள்ளன, எனவே காற்றாலைகள் மற்றும் நீர்மின் நிலையங்களின் ஆற்றல் இறுதியில் சூரிய கதிர்வீச்சினால் ஏற்படுகிறது.

மிக முக்கியமான பாதை இரசாயன எதிர்வினைகள்ஒளிச்சேர்க்கை என்பது கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் தண்ணீரை கார்பன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனாக மாற்றுவதாகும். ஒட்டுமொத்த எதிர்வினை CO2+H20 சமன்பாட்டின் மூலம் விவரிக்கப்படலாம்? [CH20]+02

இந்த எதிர்வினையில் உற்பத்தி செய்யப்படும் கார்போஹைட்ரேட்டுகள் தொடக்கப் பொருட்களை விட அதிக ஆற்றலைக் கொண்டிருக்கின்றன, அதாவது CO2 மற்றும் H20. எனவே, சூரியனின் ஆற்றல் காரணமாக, ஆற்றல் பொருட்கள் (CO2 மற்றும் H20) ஆற்றல் நிறைந்த பொருட்களாக மாற்றப்படுகின்றன - கார்போஹைட்ரேட்டுகள் மற்றும் ஆக்ஸிஜன். சுருக்க சமன்பாட்டின் மூலம் விவரிக்கப்பட்ட பல்வேறு எதிர்வினைகளின் ஆற்றல் நிலைகள் வோல்ட்களில் அளவிடப்படும் ரெடாக்ஸ் ஆற்றல்களின் மதிப்புகளால் வகைப்படுத்தப்படும். ஒவ்வொரு எதிர்வினையிலும் எவ்வளவு ஆற்றல் சேமிக்கப்படுகிறது அல்லது வீணாகிறது என்பதை சாத்தியமான மதிப்புகள் காட்டுகின்றன. எனவே, ஒளிச்சேர்க்கை என்பது சூரியனின் கதிரியக்க ஆற்றலை தாவர திசுக்களின் இரசாயன ஆற்றலாக உருவாக்கும் செயல்முறையாகக் கருதலாம்.

ஒளிச்சேர்க்கை செயல்பாட்டில் கார்பன் டை ஆக்சைடு நுகரப்படுகிறது என்ற உண்மை இருந்தபோதிலும், வளிமண்டலத்தில் CO2 உள்ளடக்கம் கிட்டத்தட்ட முழுமையாக உள்ளது. எல்லா தாவரங்களும் விலங்குகளும் சுவாசிக்கின்றன என்பதே உண்மை. மைட்டோகாண்ட்ரியாவில் சுவாசத்தின் போது, ​​உயிருள்ள திசுக்களால் வளிமண்டலத்தில் இருந்து உறிஞ்சப்படும் ஆக்ஸிஜன் கார்போஹைட்ரேட்டுகள் மற்றும் பிற திசு கூறுகளை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்ய பயன்படுத்தப்படுகிறது, இறுதியில் கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் தண்ணீரை உற்பத்தி செய்கிறது மற்றும் அதனுடன் ஆற்றலை வெளியிடுகிறது. வெளியிடப்பட்ட ஆற்றல் உயர் ஆற்றல் சேர்மங்களில் சேமிக்கப்படுகிறது - அடினோசின் ட்ரைபாஸ்பேட் (ATP), இது அனைத்து முக்கிய செயல்பாடுகளையும் செய்ய உடலால் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதனால், சுவாசம் கரிமப் பொருட்கள் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் நுகர்வுக்கு வழிவகுக்கிறது மற்றும் கிரகத்தில் CO2 உள்ளடக்கத்தை அதிகரிக்கிறது. பூமியின் அளவில், சராசரியாக வினாடிக்கு 10,000 டன்கள் 02 அனைத்து உயிரினங்களிலும் சுவாச செயல்முறைகள் மற்றும் அனைத்து வகையான கார்பன் கொண்ட எரிபொருளின் எரிப்புக்காக செலவிடப்படுகிறது. இந்த நுகர்வு விகிதத்தில், வளிமண்டலத்தில் உள்ள அனைத்து ஆக்ஸிஜனும் சுமார் 3000 ஆண்டுகளில் வறண்டுவிடும். அதிர்ஷ்டவசமாக, கரிமப் பொருட்கள் மற்றும் அணு ஆக்ஸிஜனின் நுகர்வு ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் கார்போஹைட்ரேட்டுகள் மற்றும் ஆக்ஸிஜனை உருவாக்குவதன் மூலம் சமப்படுத்தப்படுகிறது. சிறந்த நிலைமைகளின் கீழ், பச்சை தாவர திசுக்களில் ஒளிச்சேர்க்கை விகிதம் அதே திசுக்களில் சுவாச விகிதத்தை விட தோராயமாக 30 மடங்கு அதிகமாக உள்ளது, எனவே ஒளிச்சேர்க்கை பூமியில் 02 இன் உள்ளடக்கத்தை ஒழுங்குபடுத்தும் ஒரு முக்கிய காரணியாகும்.

ஒளிச்சேர்க்கையின் கண்டுபிடிப்பு வரலாறு

17 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில். ஃப்ளெமிஷ் மருத்துவர் வான் ஹெல்மாண்ட் ஒரு தொட்டியில் ஒரு மரத்தை வளர்த்தார், அதை அவர் மழைநீரால் மட்டுமே பாய்ச்சினார். ஐந்து ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, தொட்டியில் உள்ள மண்ணின் அளவு நடைமுறையில் குறையவில்லை என்றாலும், மரம் பெரிய அளவில் வளர்ந்திருப்பதை அவர் கவனித்தார். வான் ஹெல்மாண்ட் இயற்கையாகவே மரம் உருவான பொருள் பாசனத்திற்குப் பயன்படுத்தப்படும் தண்ணீரிலிருந்து வந்தது என்று முடிவு செய்தார். 1777 ஆம் ஆண்டில், ஆங்கில தாவரவியலாளர் ஸ்டீபன் ஹெய்ல்ஸ் ஒரு புத்தகத்தை வெளியிட்டார், அதில் தாவரங்கள் முதன்மையாக வளர்ச்சிக்குத் தேவையான ஊட்டச்சத்துக்களாக காற்றைப் பயன்படுத்துகின்றன என்று தெரிவிக்கப்பட்டது. அதே காலகட்டத்தில், பிரபல ஆங்கில வேதியியலாளர் ஜோசப் பிரீஸ்ட்லி (அவர் ஆக்ஸிஜனைக் கண்டுபிடித்தவர்களில் ஒருவர்) எரிப்பு மற்றும் சுவாசம் பற்றிய தொடர்ச்சியான சோதனைகளை நடத்தினார் மற்றும் பச்சை தாவரங்கள் அனைத்து சுவாச செயல்முறைகளையும் செய்ய வல்லவை என்ற முடிவுக்கு வந்தார். விலங்கு திசுக்கள். ப்ரீஸ்ட்லி ஒரு மெழுகுவர்த்தியை மூடிய காற்றில் எரித்தார், மேலும் அதன் விளைவாக வரும் காற்று எரிப்பை ஆதரிக்காது என்பதைக் கண்டுபிடித்தார். அத்தகைய பாத்திரத்தில் வைக்கப்பட்ட ஒரு சுட்டி இறந்தது. இருப்பினும், புதினா தளிர் வாரக்கணக்கில் காற்றில் தொடர்ந்து வாழ்ந்தது. முடிவில், புதினா ஒரு துளிர் மூலம் மீட்டெடுக்கப்பட்ட காற்றில், மெழுகுவர்த்தி மீண்டும் எரிய ஆரம்பித்தது மற்றும் சுட்டி சுவாசிக்க முடிந்தது என்று பிரீஸ்ட்லி கண்டுபிடித்தார். மெழுகுவர்த்தி எரிந்தபோது, ​​​​அது ஒரு மூடிய காற்றிலிருந்து ஆக்ஸிஜனை உட்கொண்டது என்பதை இப்போது நாம் அறிவோம், ஆனால் பின்னர் இடது புதினா துளியில் ஏற்பட்ட ஒளிச்சேர்க்கைக்கு நன்றி காற்று மீண்டும் ஆக்ஸிஜனுடன் நிறைவுற்றது. சில ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, டச்சு மருத்துவர் இங்கன்ஹவுஸ், தாவரங்கள் சூரிய ஒளியில் மட்டுமே ஆக்ஸிஜனை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கின்றன என்பதையும், அவற்றின் பச்சை பாகங்கள் மட்டுமே ஆக்ஸிஜனை வெளியிடுகின்றன என்பதையும் கண்டுபிடித்தார். அமைச்சராகப் பணியாற்றிய ஜீன் செனிபியர், Ingenhouse இன் தரவை உறுதிப்படுத்தி, ஆராய்ச்சியைத் தொடர்ந்தார், தாவரங்கள் தண்ணீரில் கரைந்த கார்பன் டை ஆக்சைடை ஊட்டச்சமாகப் பயன்படுத்துகின்றன என்பதைக் காட்டுகிறது. 19 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில், மற்றொரு சுவிஸ் ஆராய்ச்சியாளர், டி நெய்பர்ஸ், ஒருபுறம், ஒரு தாவரத்தால் உறிஞ்சப்பட்ட கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் மறுபுறம், கரிம பொருட்கள் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான அளவு உறவுகளை ஆய்வு செய்தார். அவரது சோதனைகளின் விளைவாக, அவர் CO2 ஐ உறிஞ்சும் போது தாவரத்தால் தண்ணீரும் உட்கொள்ளப்படுகிறது என்ற முடிவுக்கு வந்தார். 1817 ஆம் ஆண்டில், இரண்டு பிரெஞ்சு வேதியியலாளர்கள், பெல்டியர் மற்றும் கேவன்டோ, இலைகளில் இருந்து ஒரு பச்சை நிறப் பொருளைத் தனிமைப்படுத்தி அதை குளோரோபில் என்று அழைத்தனர். ஒளிச்சேர்க்கை ஆய்வின் வரலாற்றில் அடுத்த முக்கியமான மைல்கல், 1845 இல் ஜெர்மன் இயற்பியலாளர் ராபர்ட் மேயர், பச்சை தாவரங்கள் சூரிய ஒளியில் இருந்து ஆற்றலை இரசாயன ஆற்றலாக மாற்றுவதாகக் கூறியது. கடந்த நூற்றாண்டின் நடுப்பகுதியில் உருவாக்கப்பட்ட ஒளிச்சேர்க்கை பற்றிய கருத்துக்களை பின்வரும் உறவின் மூலம் வெளிப்படுத்தலாம்:

பச்சை செடி

CO2+ H2 O + ஒளி? O2 + org. பொருட்கள் + இரசாயன ஆற்றல்

ஒளிச்சேர்க்கையின் போது உறிஞ்சப்படும் CO2 அளவு மற்றும் வெளியிடப்பட்ட 02 அளவு விகிதம் பிரெஞ்சு தாவர உடலியல் நிபுணர் புசெங்கோவால் துல்லியமாக அளவிடப்பட்டது. 1864 ஆம் ஆண்டில், ஒளிச்சேர்க்கை விகிதம், அதாவது. வெளியிடப்பட்ட 02 இன் தொகுதி மற்றும் உறிஞ்சப்பட்ட CO2 இன் தொகுதி விகிதம் கிட்டத்தட்ட ஒற்றுமைக்கு சமம். அதே ஆண்டில், ஜெர்மன் தாவரவியலாளர் சாக்ஸ் (தாவரங்களில் சுவாசத்தையும் கண்டுபிடித்தார்) ஒளிச்சேர்க்கையின் போது ஸ்டார்ச் தானியங்கள் உருவாவதை நிரூபித்தார். சாக்ஸ் அவர்கள் திரட்டிய மாவுச்சத்தை பயன்படுத்த அனுமதிக்க பச்சை இலைகளை பல மணி நேரம் இருட்டில் வைத்தார். பின்னர் அவர் இலைகளை வெளிச்சத்திற்கு கொண்டு வந்தார், ஆனால் ஒவ்வொரு இலையிலும் பாதியை மட்டுமே ஒளிரச் செய்தார், இலையின் மற்ற பாதியை இருட்டில் விட்டுவிட்டார். சிறிது நேரம் கழித்து, முழு இலையும் அயோடின் நீராவியுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்டது. இதன் விளைவாக, இலையின் ஒளிரும் பகுதி அடர் ஊதா நிறமாக மாறியது, இது அயோடினுடன் கூடிய மாவுச்சத்து கலவையை உருவாக்குவதைக் குறிக்கிறது, அதே நேரத்தில் இலையின் மற்ற பாதியின் நிறம் மாறவில்லை. பச்சை இலைகளில் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் குளோரோபிளாஸ்ட்கள் வெளியிடப்படுவதற்கும், குளோரோபிளாஸ்ட்களால் உறிஞ்சப்பட்டவர்களின் நிறமாலைக்கு ஒளிச்சேர்க்கையின் ஸ்பெக்ட்ரம் தொடர்புக்கும் இடையே உள்ள நேரடி தொடர்பு 1880 இல் ஏங்கல்மேன் என்பவரால் நிறுவப்பட்டது. அவர் ஒரு கண்ணாடி ஸ்லைடில் சுழல் சுருண்ட குளோரோபிளாஸ்ட்களுடன் ஒரு இழை பச்சை ஆல்காவை வைத்தார், வெள்ளை ஒளியின் குறுகிய மற்றும் அகலமான கற்றை மூலம் அதை ஒளிரச் செய்தார். ஆல்காவுடன் சேர்ந்து, ஆக்ஸிஜன் செறிவுக்கு உணர்திறன் கொண்ட மோட்டல் பாக்டீரியா செல்களின் இடைநீக்கம் ஒரு கண்ணாடி ஸ்லைடில் பயன்படுத்தப்பட்டது. ஸ்லைடு காற்று இல்லாத அறையில் வைக்கப்பட்டு ஒளிரும். இந்த நிலைமைகளின் கீழ், மொபைல் பாக்டீரியா 02 இன் செறிவு அதிகமாக இருந்த பகுதிக்கு நகர்ந்திருக்க வேண்டும். சிறிது நேரம் கழித்து, மாதிரி நுண்ணோக்கியின் கீழ் ஆய்வு செய்யப்பட்டு, பாக்டீரியா மக்கள்தொகையின் பரவல் கணக்கிடப்பட்டது. இழை பாசிகளில் உள்ள பச்சைக் கோடுகளைச் சுற்றி பாக்டீரியாக்கள் குவிந்திருப்பது தெரிய வந்தது. மற்றொரு தொடர் சோதனையில், ஏங்கல்மேன் பல்வேறு நிறமாலை கலவையின் கற்றைகளுடன் ஆல்காவை ஒளிரச் செய்தார், ஒளி மூலத்திற்கும் நுண்ணோக்கி நிலைக்கும் இடையில் ஒரு ப்ரிஸத்தை நிறுவினார். இந்த வழக்கில் அதிக எண்ணிக்கையிலான பாக்டீரியாக்கள் ஸ்பெக்ட்ரமின் நீலம் மற்றும் சிவப்பு பகுதிகளில் ஒளிரும் பாசிகளின் பகுதிகளைச் சுற்றி குவிந்துள்ளன. ஆல்காவில் காணப்படும் குளோரோபில்கள் நீலம் மற்றும் சிவப்பு ஒளியை உறிஞ்சுகின்றன. அந்த நேரத்தில் ஒளிச்சேர்க்கைக்கு ஒளியை உறிஞ்சுவது அவசியம் என்று ஏற்கனவே அறியப்பட்டிருந்ததால், குளோரோபில்கள் செயலில் உள்ள ஒளிச்சேர்க்கையான நிறமிகளாகத் தொகுப்பில் பங்கேற்கின்றன என்று ஏங்கல்மேன் முடிவு செய்தார். நமது நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் ஒளிச்சேர்க்கை பற்றிய அறிவின் அளவை பின்வருமாறு குறிப்பிடலாம்.

CO2 + H2O + ஒளி -O2 + ஸ்டார்ச் + இரசாயன ஆற்றல்

எனவே, நமது நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில், ஒளிச்சேர்க்கையின் மொத்த எதிர்வினை ஏற்கனவே அறியப்பட்டது. இருப்பினும், கார்பன் டை ஆக்சைடை கார்போஹைட்ரேட்டுகளாகக் குறைக்கும் வழிமுறைகளை முழுமையாக வெளிப்படுத்த உயிர்வேதியியல் அதிக அளவில் இல்லை. துரதிர்ஷ்டவசமாக, ஒளிச்சேர்க்கையின் சில அம்சங்கள் இன்னும் சரியாகப் புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை என்பதை ஒப்புக் கொள்ள வேண்டும். ஒளி தீவிரம், வெப்பநிலை, கார்பன் டை ஆக்சைடு செறிவு போன்றவற்றின் தாக்கத்தை ஆய்வு செய்வதற்கான முயற்சிகள் நீண்ட காலமாக மேற்கொள்ளப்பட்டுள்ளன. ஒளிச்சேர்க்கையின் மொத்த விளைச்சலுக்கு. இந்த ஆய்வுகள் பல்வேறு வகையான தாவர வகைகளை ஆய்வு செய்தாலும், பெரும்பாலான அளவீடுகள் ஒற்றை செல் பச்சை பாசி மற்றும் ஒற்றை செல் கொடியுடைய ஆல்கா யூக்லீனாவில் செய்யப்பட்டன. ஒற்றை செல் உயிரினங்கள் தரமான ஆராய்ச்சிக்கு மிகவும் வசதியானவை, ஏனெனில் அவை அனைத்து ஆய்வகங்களிலும் முற்றிலும் நிலையான நிலைமைகளின் கீழ் வளர்க்கப்படலாம். அவை ஒரே மாதிரியாக இடைநிறுத்தப்படலாம், அதாவது அக்வஸ் பஃபர் கரைசல்களில் இடைநீக்கம் செய்யப்படலாம், மேலும் அத்தகைய இடைநீக்கம் அல்லது இடைநீக்கத்தின் தேவையான அளவு, சாதாரண தாவரங்களுடன் பணிபுரியும் போது, ​​​​அத்தகைய அளவுகளில் எடுக்கப்படலாம். சோதனைகளுக்கான குளோரோபிளாஸ்ட்கள் உயர்ந்த தாவரங்களின் இலைகளிலிருந்து தனிமைப்படுத்தப்படுகின்றன. கீரை பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஏனெனில் இது வளர எளிதானது மற்றும் புதிய இலைகள் ஆராய்ச்சிக்கு வசதியாக இருக்கும்; பட்டாணி மற்றும் கீரை இலைகள் சில நேரங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

CO2 நீரில் மிகவும் கரையக்கூடியது மற்றும் O2 ஒப்பீட்டளவில் நீரில் கரையாதது என்பதால், மூடிய அமைப்பில் ஒளிச்சேர்க்கையின் போது, ​​இந்த அமைப்பில் வாயு அழுத்தம் மாறலாம். எனவே, ஒளிச்சேர்க்கை அமைப்புகளில் ஒளியின் விளைவு பெரும்பாலும் வார்பர்க் சுவாசக் கருவியைப் பயன்படுத்தி ஆய்வு செய்யப்படுகிறது, இது அமைப்பில் O2 இன் அளவுகளில் நுழைவு மாற்றங்களை பதிவு செய்ய உதவுகிறது. வார்பர்க் சுவாசக் கருவி முதன்முதலில் ஒளிச்சேர்க்கை தொடர்பாக 1920 இல் பயன்படுத்தப்பட்டது. ஒரு எதிர்வினையின் போது ஆக்ஸிஜனின் நுகர்வு அல்லது வெளியீட்டை அளவிட, மற்றொரு சாதனத்தைப் பயன்படுத்துவது மிகவும் வசதியானது - ஒரு ஆக்ஸிஜன் மின்முனை. இந்த சாதனம் போலரோகிராஃபிக் முறையின் பயன்பாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்டது. ஆக்சிஜன் மின்முனையானது லிட்டருக்கு 0.01 மிமீல் அளவுக்கு குறைவான செறிவுகளைக் கண்டறியும் அளவுக்கு உணர்திறன் கொண்டது. சாதனம் மிகவும் மெல்லிய பிளாட்டினம் கம்பியின் கேத்தோடைக் கொண்டுள்ளது, இது ஒரு அனோட் தட்டில் ஹெர்மெட்டிக் முறையில் அழுத்தப்படுகிறது, இது நிறைவுற்ற கரைசலில் மூழ்கியிருக்கும் வெள்ளி கம்பி வளையமாகும். 02 வரை ஊடுருவக்கூடிய ஒரு சவ்வு மூலம் எதிர்வினை ஏற்படும் கலவையிலிருந்து மின்முனைகள் பிரிக்கப்படுகின்றன. எதிர்வினை அமைப்பு ஒரு பிளாஸ்டிக் அல்லது கண்ணாடி பாத்திரத்தில் அமைந்துள்ளது மற்றும் சுழலும் பட்டை காந்தத்தால் தொடர்ந்து கிளறப்படுகிறது. மின்முனைகளுக்கு மின்னழுத்தம் பயன்படுத்தப்படும் போது, ​​பிளாட்டினம் மின்முனையானது நிலையான மின்முனையைப் பொறுத்து எதிர்மறையாகிறது, கரைசலில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் மின்னாற்பகுப்பு ரீதியாக குறைக்கப்படுகிறது. 0.5 முதல் 0.8 V மின்னழுத்தத்தில், மின்னோட்டத்தின் அளவு கரைசலில் ஆக்ஸிஜனின் பகுதியளவு அழுத்தத்தை நேரியல் சார்ந்தது. பொதுவாக, ஆக்ஸிஜன் மின்முனையானது சுமார் 0.6 V மின்னழுத்தத்தில் இயக்கப்படுகிறது. மின்னோட்டத்தை பொருத்தமான பதிவு முறையுடன் இணைப்பதன் மூலம் மின்னோட்டம் அளவிடப்படுகிறது. எதிர்வினை கலவையுடன் கூடிய மின்முனையானது தெர்மோஸ்டாட்டில் இருந்து நீரோடை மூலம் பாசனம் செய்யப்படுகிறது. ஒளிச்சேர்க்கையில் ஒளி மற்றும் பல்வேறு இரசாயனங்களின் விளைவை அளவிட ஆக்ஸிஜன் மின்முனை பயன்படுத்தப்படுகிறது. வார்பர்க் கருவியின் மீது ஆக்ஸிஜன் மின்முனையின் நன்மை என்னவென்றால், ஆக்ஸிஜன் மின்முனையானது அமைப்பில் உள்ள O2 உள்ளடக்கத்தில் மாற்றங்களை விரைவாகவும் தொடர்ச்சியாகவும் பதிவு செய்ய அனுமதிக்கிறது. மறுபுறம், வார்பர்க் சாதனத்தில், வெவ்வேறு எதிர்வினை கலவைகளைக் கொண்ட 20 மாதிரிகள் வரை ஒரே நேரத்தில் ஆய்வு செய்யலாம், அதேசமயம் ஆக்ஸிஜன் மின்முனையுடன் பணிபுரியும் போது, ​​மாதிரிகள் ஒவ்வொன்றாக பகுப்பாய்வு செய்ய வேண்டும்.

1930 களின் முற்பகுதி வரை, இந்த துறையில் உள்ள பல ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒளிச்சேர்க்கையின் முதன்மை எதிர்வினையாக கார்பன் டை ஆக்சைடை ஒளியால் கார்பன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனாக உடைப்பதாக நம்பினர், அதைத் தொடர்ந்து பல தொடர்ச்சியான எதிர்வினைகளில் தண்ணீரைப் பயன்படுத்தி கார்பன் கார்போஹைட்ரேட்டுகளாக குறைக்கப்பட்டது. இரண்டு முக்கியமான கண்டுபிடிப்புகளின் விளைவாக 1930களில் பார்வை மாறியது. முதலாவதாக, ஒளி ஆற்றலைப் பயன்படுத்தாமல் கார்போஹைட்ரேட்டுகளை ஒருங்கிணைத்து ஒருங்கிணைக்கும் திறன் கொண்ட பாக்டீரியா இனங்கள் விவரிக்கப்பட்டுள்ளன. பின்னர், டச்சு நுண்ணுயிரியலாளர் வான் நீல் பாக்டீரியாவில் ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறைகளை ஒப்பிட்டு, சில பாக்டீரியாக்கள் ஆக்ஸிஜனை வெளியிடாமல் ஒளியில் CO2 ஐ ஒருங்கிணைக்க முடியும் என்பதைக் காட்டினார். இத்தகைய பாக்டீரியாக்கள் பொருத்தமான ஹைட்ரஜன் நன்கொடை அடி மூலக்கூறு முன்னிலையில் மட்டுமே ஒளிச்சேர்க்கை திறன் கொண்டவை. வான் நீல், பச்சை தாவரங்கள் மற்றும் பாசிகளின் ஒளிச்சேர்க்கை ஒரு சிறப்பு நிகழ்வாகும், ஒளிச்சேர்க்கையில் ஆக்ஸிஜன் நீரிலிருந்து வருகிறது, ஆனால் கார்பன் டை ஆக்சைடிலிருந்து அல்ல.

இரண்டாவது முக்கியமான கண்டுபிடிப்பு 1937 இல் கேம்பிரிட்ஜ் பல்கலைக்கழகத்தில் ஆர்.ஹீல் என்பவரால் செய்யப்பட்டது. ஒரு இலை திசு ஓரினச்சேர்க்கையின் வேறுபட்ட மையவிலக்கத்தைப் பயன்படுத்தி, அவர் சுவாசத் துகள்களிலிருந்து ஒளிச்சேர்க்கைத் துகள்களை (குளோரோபிளாஸ்ட்கள்) பிரித்தார். ஹில் மூலம் பெறப்பட்ட குளோரோபிளாஸ்ட்கள் ஒளிரும் போது தானாகவே ஆக்ஸிஜனை வெளியிடவில்லை (பிரிவின் போது அவை சேதமடைந்திருக்கலாம்). இருப்பினும், பொட்டாசியம் ஃபெரியோக்சலேட் அல்லது பொட்டாசியம் ஃபெரிசியனைடு போன்ற பொருத்தமான எலக்ட்ரான் ஏற்பிகள் (ஆக்ஸிஜனேற்ற முகவர்கள்) இடைநீக்கத்தில் சேர்க்கப்பட்டால் அவை ஒளியில் ஆக்ஸிஜனை வெளியிடத் தொடங்கின. 02 இன் ஒரு மூலக்கூறு தனிமைப்படுத்தப்பட்டபோது, ​​ஆக்ஸிஜனேற்ற முகவரின் நான்கு சமமானவை ஒளி வேதியியல் ரீதியாக குறைக்கப்பட்டன. ஒளியில் உள்ள குளோரோபிளாஸ்ட்களால் பல குயினோன்கள் மற்றும் சாயங்கள் குறைக்கப்படுகின்றன என்று பின்னர் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இருப்பினும், ஒளிச்சேர்க்கையின் போது இயற்கையான எலக்ட்ரான் ஏற்பியான CO2 ஐ குளோரோபிளாஸ்ட்களால் குறைக்க முடியவில்லை. இந்த நிகழ்வு, இப்போது ஹில் எதிர்வினை என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது ஒரு வேதியியல் சாத்தியக்கூறு சாய்வுக்கு எதிராக நீரிலிருந்து உடலியல் அல்லாத ஆக்ஸிஜனேற்ற முகவர்களுக்கு (ஹில் ரியாஜெண்டுகள்) ஒளி-தூண்டப்பட்ட எலக்ட்ரான்களை மாற்றுவதாகும். ஹில் எதிர்வினையின் முக்கியத்துவம் என்னவென்றால், இது இரண்டு செயல்முறைகளை பிரிக்கும் சாத்தியத்தை நிரூபித்தது - ஆக்ஸிஜனின் ஒளி வேதியியல் பரிணாமம் மற்றும் ஒளிச்சேர்க்கையின் போது கார்பன் டை ஆக்சைடு குறைப்பு.

நீரின் சிதைவு, ஒளிச்சேர்க்கையின் போது இலவச ஆக்ஸிஜனை வெளியிட வழிவகுத்தது, 1941 இல் கலிபோர்னியாவில் ரூபன் மற்றும் கமென் ஆகியோரால் நிறுவப்பட்டது. அவர்கள் 18 அணு அலகுகள் கொண்ட ஆக்ஸிஜனின் ஐசோடோப்பால் செறிவூட்டப்பட்ட தண்ணீரில் ஒளிச்சேர்க்கை செல்களை வைத்தனர் 180. ஐசோடோபிக் உயிரணுக்களால் வெளியிடப்படும் ஆக்ஸிஜனின் கலவை நீர் கலவையுடன் ஒத்துப்போகிறது, ஆனால் CO2 அல்ல. கூடுதலாக, கமென் மற்றும் ரூபன் ஆகியோர் கதிரியக்க ஐசோடோப்பு 18O ஐக் கண்டுபிடித்தனர், இது ஒளிச்சேர்க்கையின் போது கார்பன் டை ஆக்சைடு மாற்றத்தின் பாதையை ஆய்வு செய்த பாசெட் மற்றும் பென்சன் வின் ஆகியோரால் வெற்றிகரமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. கார்பன் டை ஆக்சைடை சர்க்கரையாகக் குறைப்பது இருண்ட நொதி செயல்முறைகளின் விளைவாக நிகழ்கிறது என்று கால்வினும் அவரது ஒத்துழைப்பாளரும் கண்டறிந்தனர், மேலும் கார்பன் டை ஆக்சைட்டின் ஒரு மூலக்கூறைக் குறைக்க ADP இன் இரண்டு மூலக்கூறுகளும் ATP இன் மூன்று மூலக்கூறுகளும் தேவைப்படுகின்றன. அந்த நேரத்தில், திசு சுவாசத்தில் ஏடிபி மற்றும் பைரிடின் நியூக்ளியோடைட்களின் பங்கு நிறுவப்பட்டது. தனிமைப்படுத்தப்பட்ட குளோரோபில்ஸ் மூலம் ஏடிபியை ஏடிபிக்கு ஒளிச்சேர்க்கை குறைக்கும் சாத்தியம் 1951 இல் மூன்று வெவ்வேறு ஆய்வகங்களில் நிரூபிக்கப்பட்டது. 1954 ஆம் ஆண்டில், அர்னான் மற்றும் ஆலன் ஒளிச்சேர்க்கையை நிரூபித்தார்கள் - கீரை குளோரோபிளாஸ்ட்களால் வெளியிடப்பட்ட CO2 மற்றும் O2 ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைப்பை அவர்கள் கவனித்தனர். அடுத்த தசாப்தத்தில், தொகுப்பில் எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்தில் ஈடுபட்டுள்ள குளோரோபிளாஸ்ட் புரதங்களிலிருந்து தனிமைப்படுத்த முடிந்தது - ஃபெரெடாக்சின், பிளாஸ்டோசயனின், ஃபெரோஏடிபி ரிடக்டேஸ், சைட்டோக்ரோம்கள் போன்றவை.

எனவே, ஆரோக்கியமான பச்சை இலைகளில், ADP மற்றும் ATP ஒளியின் செல்வாக்கின் கீழ் உருவாகின்றன மற்றும் ஹைட்ரோபண்டுகளின் ஆற்றல் CO2 ஐ கார்போஹைட்ரேட்டுகளாக நொதிகளின் முன்னிலையில் குறைக்கப் பயன்படுகிறது, மேலும் நொதிகளின் செயல்பாடு ஒளியால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.

கட்டுப்படுத்தும் காரணிகள்

ஒரு தாவரத்தில் ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறையின் தீவிரம் அல்லது வேகம் பல உள் மற்றும் வெளிப்புற காரணிகளைப் பொறுத்தது. உள் காரணிகளில், மிக முக்கியமானவை இலையின் அமைப்பு மற்றும் அதில் உள்ள குளோரோபிலின் உள்ளடக்கம், குளோரோபிளாஸ்ட்களில் ஒளிச்சேர்க்கை தயாரிப்புகளின் குவிப்பு விகிதம், என்சைம்களின் செல்வாக்கு, அத்துடன் தேவையான கனிம பொருட்களின் சிறிய செறிவுகள் உள்ளன. வெளிப்புற அளவுருக்கள் இலைகளில் விழும் ஒளியின் அளவு மற்றும் தரம், சுற்றுப்புற வெப்பநிலை, கார்பன் டை ஆக்சைட்டின் செறிவு மற்றும் ஆலைக்கு அருகிலுள்ள வளிமண்டலத்தில் ஆக்ஸிஜன்.

ஒளிச்சேர்க்கையின் வீதம் நேரியல் அல்லது ஒளியின் தீவிரத்தின் அதிகரிப்புக்கு நேர் விகிதாசாரமாக அதிகரிக்கிறது. ஒளியின் தீவிரம் மேலும் அதிகரிக்கும் போது, ​​ஒளிச்சேர்க்கையின் அதிகரிப்பு குறைவாகவும் குறைவாகவும் உச்சரிக்கப்படுகிறது, மேலும் வெளிச்சம் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவை 10,000 லக்ஸ் அடையும் போது நிறுத்தப்படும். ஒளியின் தீவிரத்தில் மேலும் அதிகரிப்பு ஒளிச்சேர்க்கை விகிதத்தை இனி பாதிக்காது. நிலையான ஒளிச்சேர்க்கை வீதத்தின் பகுதி ஒளி செறிவூட்டல் பகுதி என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த பகுதியில் ஒளிச்சேர்க்கை விகிதத்தை அதிகரிக்க விரும்பினால், ஒளியின் தீவிரத்தை மாற்ற வேண்டிய அவசியமில்லை, ஆனால் வேறு சில காரணிகள். நமது கிரகத்தின் பல இடங்களில் தெளிவான கோடை நாளில் பூமியின் மேற்பரப்பில் விழும் சூரிய ஒளியின் தீவிரம் தோராயமாக 100,000 லக்ஸ் ஆகும். இதன் விளைவாக, தாவரங்களுக்கு, அடர்ந்த காடுகளிலும் நிழலிலும் வளரும் தாவரங்களைத் தவிர, அவற்றின் ஒளிச்சேர்க்கை செயல்பாட்டை நிறைவு செய்ய, சூரிய ஒளி போதுமானது இரண்டு காரணிகளால், மற்றும் இந்த வரம்பில் உள்ள அனைத்து ஃபோட்டான்களும், கொள்கையளவில், ஒளிச்சேர்க்கையைத் தொடங்கும் திறன் கொண்டவை).

குறைந்த ஒளி தீவிரத்தில், 15 மற்றும் 25 ° C இல் ஒளிச்சேர்க்கை விகிதம் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். உண்மையான ஒளி வேதியியல் எதிர்வினைகள் போன்ற ஒளி-கட்டுப்படுத்தும் பகுதியுடன் தொடர்புடைய ஒளி தீவிரத்தில் நிகழும் எதிர்வினைகள் வெப்பநிலைக்கு உணர்திறன் இல்லை. இருப்பினும், அதிக தீவிரத்தில், 25 ° C இல் ஒளிச்சேர்க்கை விகிதம் 15 ° C ஐ விட அதிகமாக உள்ளது. இதன் விளைவாக, ஒளி செறிவூட்டல் பகுதியில், ஒளிச்சேர்க்கையின் நிலை ஃபோட்டான்களை உறிஞ்சுவதை மட்டுமல்ல, பிற காரணிகளையும் சார்ந்துள்ளது. மிதமான காலநிலையில் உள்ள பெரும்பாலான தாவரங்கள் 10 முதல் 35 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலை வரம்பில் நன்றாகச் செயல்படுகின்றன, சுமார் 25 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலை மிகவும் சாதகமான நிலையாகும்.

ஒளி வரம்பு பகுதியில், CO2 செறிவு குறைவதால் ஒளிச்சேர்க்கை விகிதம் மாறாது. இதிலிருந்து CO2 ஒளி வேதியியல் எதிர்வினையில் நேரடியாக ஈடுபட்டுள்ளது என்று முடிவு செய்யலாம். அதே நேரத்தில், கட்டுப்படுத்தும் பகுதிக்கு வெளியே இருக்கும் அதிக ஒளி தீவிரத்தில், CO2 செறிவு அதிகரிப்பதன் மூலம் ஒளிச்சேர்க்கை கணிசமாக அதிகரிக்கிறது. சில தானிய பயிர்களில், CO2 செறிவு 0.5% ஆக அதிகரித்ததால் ஒளிச்சேர்க்கை நேரியல் முறையில் அதிகரித்தது. (இந்த அளவீடுகள் குறுகிய கால சோதனைகளில் மேற்கொள்ளப்பட்டன, ஏனெனில் CO2 அதிக செறிவுகளுக்கு நீண்ட கால வெளிப்பாடு தாள்களை சேதப்படுத்தும்). ஒளிச்சேர்க்கை விகிதம் சுமார் 0.1% CO2 உள்ளடக்கத்தில் உயர் மதிப்புகளை அடைகிறது. வளிமண்டலத்தில் கார்பன் டை ஆக்சைட்டின் சராசரி செறிவு 0.03% ஆகும். எனவே, சாதாரண நிலைமைகளின் கீழ், தாவரங்களில் சூரிய ஒளியை அதிகபட்ச செயல்திறனுடன் பயன்படுத்துவதற்கு போதுமான CO2 இல்லை. ஒரு மூடிய தொகுதியில் வைக்கப்படும் ஒரு ஆலை செறிவூட்டும் தீவிரத்தின் ஒளியால் ஒளிரச் செய்யப்பட்டால், காற்றின் அளவுகளில் CO2 செறிவு படிப்படியாக குறைந்து, "CO2 இழப்பீடு புள்ளி" எனப்படும் நிலையான நிலையை அடையும். இந்த கட்டத்தில், ஒளிச்சேர்க்கையின் போது CO2 தோற்றமானது சுவாசத்தின் விளைவாக (இருண்ட மற்றும் ஒளி) O2 வெளியீட்டின் மூலம் சமப்படுத்தப்படுகிறது. வெவ்வேறு இனங்களின் தாவரங்களில், இழப்பீட்டு புள்ளிகளின் நிலைகள் வேறுபட்டவை.

ஒளி மற்றும் இருண்ட எதிர்வினைகள்.

1905 ஆம் ஆண்டில், ஆங்கில தாவர உடலியல் நிபுணர் F. F. பிளாக்மேன், ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளி செறிவூட்டல் வளைவின் வடிவத்தை விளக்கி, ஒளிச்சேர்க்கை என்பது ஒளி வேதியியல் உட்பட இரண்டு-நிலை செயல்முறையாகும், அதாவது. ஒரு ஒளிச்சேர்க்கை எதிர்வினை மற்றும் ஒளிவேதியியல் அல்லாத, அதாவது இருண்ட எதிர்வினை. இருண்ட எதிர்வினை, நொதியாக இருப்பதால், ஒளி எதிர்வினையை விட மெதுவாக செல்கிறது, எனவே, அதிக ஒளி தீவிரத்தில், ஒளிச்சேர்க்கை விகிதம் முற்றிலும் இருண்ட எதிர்வினையின் விகிதத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. ஒளி எதிர்வினை வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது அல்ல, அல்லது இந்த சார்பு மிகவும் பலவீனமாக வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, பின்னர் இருண்ட எதிர்வினை, அனைத்து நொதி செயல்முறைகளைப் போலவே, வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது. இருள் என்று அழைக்கப்படும் எதிர்வினை இருளிலும் வெளிச்சத்திலும் ஏற்படலாம் என்பதை தெளிவாக புரிந்து கொள்ள வேண்டும். ஒளி மற்றும் இருண்ட எதிர்வினைகளை ஒரு நொடியின் சுருக்கமான பின்னங்கள் நீடித்திருக்கும் ஒளியின் ஃப்ளாஷ்களைப் பயன்படுத்தி பிரிக்கலாம். ஒரு மில்லி விநாடிக்கும் (10-3 வினாடிகள்) குறைவான ஒளிப் பளிச்சிடுதல்களை இயந்திர ரீதியில், நிலையான ஒளிக்கற்றையின் பாதையில் ஒரு பிளவுடன் சுழலும் வட்டை வைப்பதன் மூலமோ அல்லது மின்தேக்கியை சார்ஜ் செய்து ஒரு வழியாக வெளியேற்றுவதன் மூலமோ பெறலாம். வெற்றிட அல்லது வாயு-வெளியேற்ற விளக்கு. 694 nm கதிர்வீச்சு அலைநீளம் கொண்ட ரூபி லேசர்களும் ஒளி மூலங்களாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. 1932 ஆம் ஆண்டில், எமர்சன் மற்றும் அர்னால்ட் ஆகியோர் சுமார் 10-3 வினாடிகள் கொண்ட ஒரு வாயு-வெளியேற்ற விளக்கிலிருந்து ஒளியின் ஃப்ளாஷ்களுடன் ஒரு செல் இடைநீக்கத்தை ஒளிரச் செய்தனர். ஃப்ளாஷ்களின் ஆற்றல், ஃப்ளாஷ்களுக்கு இடையிலான இருண்ட இடைவெளியின் காலம் மற்றும் செல் இடைநீக்கத்தின் வெப்பநிலை ஆகியவற்றைப் பொறுத்து அவை ஆக்ஸிஜன் வெளியீட்டின் வீதத்தை அளந்தன. எரிப்புகளின் தீவிரம் அதிகரித்ததால், 2500 குளோரோபில் மூலக்கூறுகளுக்கு ஒரு O2 மூலக்கூறு வெளியிடப்படும் போது சாதாரண செல்களில் ஒளிச்சேர்க்கை செறிவு ஏற்பட்டது. ஒளிச்சேர்க்கையின் அதிகபட்ச மகசூல் ஒளியை உறிஞ்சும் குளோரோபில் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கையால் அல்ல, ஆனால் இருண்ட எதிர்வினைக்கு ஊக்கமளிக்கும் என்சைம் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது என்று எமர்சனும் அர்னால்டும் முடிவு செய்தனர். அடுத்தடுத்த ஃப்ளாஷ்களுக்கு இடையேயான இருண்ட இடைவெளிகள் 0.06 வினாடிகளுக்கு அப்பால் அதிகரிக்கும் போது, ​​ஒரு ஃபிளாஷிற்கான ஆக்ஸிஜன் மகசூல் இருண்ட இடைவெளியின் காலத்தைச் சார்ந்து இருக்காது, அதேசமயம் குறுகிய இடைவெளியில் இருண்ட இடைவெளியின் கால அளவு (0 முதல் 0 வரை) அதிகரிக்கும். 0.06 வி). இவ்வாறு, ஒளிச்சேர்க்கையின் செறிவூட்டல் அளவை நிர்ணயிக்கும் இருண்ட எதிர்வினை, தோராயமாக 0.06 வினாடிகளில் நிறைவடைகிறது. இந்தத் தரவுகளின் அடிப்படையில், எதிர்வினை வீதத்தை வகைப்படுத்தும் சராசரி நேரம் 25 டிகிரி செல்சியஸில் சுமார் 0.02 வி என்று கணக்கிடப்பட்டது.

ஒளிச்சேர்க்கை கருவியின் கட்டமைப்பு மற்றும் உயிர்வேதியியல் அமைப்பு

ஒளிச்சேர்க்கை கருவியின் கட்டமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டு அமைப்பு பற்றிய நவீன கருத்துக்கள், பிளாஸ்டிட்களின் வேதியியல் கலவையின் பண்புகள், அவற்றின் கட்டமைப்பு அமைப்பின் பிரத்தியேகங்கள், இந்த உறுப்புகளின் உயிரியக்கத்தின் உடலியல் மற்றும் மரபணு வடிவங்கள் மற்றும் அவற்றின் உறவுகள் தொடர்பான பரந்த அளவிலான சிக்கல்கள் அடங்கும். செல்லின் பிற செயல்பாட்டு கட்டமைப்புகளுடன். நிலப்பரப்பு தாவரங்களில், ஒளிச்சேர்க்கை செயல்பாட்டின் சிறப்பு உறுப்பு இலை, அங்கு சிறப்பு செல் கட்டமைப்புகள் உள்ளூர்மயமாக்கப்படுகின்றன - குளோரோபிளாஸ்ட்கள், நிறமிகள் மற்றும் ஒளி ஆற்றலை இரசாயன ஆற்றலாக மாற்றும் செயல்முறைகளுக்குத் தேவையான நிறமிகள் மற்றும் பிற கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது. இலைக்கு கூடுதலாக, செயல்பாட்டு ரீதியாக செயல்படும் குளோரோபிளாஸ்ட்கள் தாவர தண்டுகள், இலைக்காம்புகள், வெய்யில்கள் மற்றும் காதுகளின் பசைகள் மற்றும் பல தாவரங்களின் ஒளிரும் வேர்களில் கூட உள்ளன. இருப்பினும், இது ஒரு பச்சை தாவரத்தின் முக்கிய செயல்பாட்டைச் செய்வதற்கான ஒரு சிறப்பு உறுப்பாக நீண்ட பரிணாம வளர்ச்சியின் போது உருவானது - ஒளிச்சேர்க்கை, எனவே இலையின் உடற்கூறியல், குளோரோபில் கொண்ட செல்கள் மற்றும் திசுக்களின் இருப்பிடம், மற்றவற்றுடன் அவற்றின் உறவு இலையின் மார்பெமிக் கட்டமைப்பின் கூறுகள் ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறையின் மிகவும் திறமையான போக்கிற்கு கீழ்ப்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் அவை சுற்றுச்சூழல் அழுத்தத்தின் நிலைமைகளின் கீழ் தீவிர மாற்றங்களுக்கு உட்பட்டுள்ளன.

இது சம்பந்தமாக, ஒளிச்சேர்க்கை கருவியின் கட்டமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டு அமைப்பின் சிக்கலை இரண்டு முக்கிய நிலைகளில் கருத்தில் கொள்வது நல்லது - ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒரு உறுப்பு மற்றும் குளோரோபிளாஸ்ட்கள் என இலையின் மட்டத்தில், ஒளிச்சேர்க்கையின் முழு பொறிமுறையும் குவிந்துள்ளது.

இலை மட்டத்தில் ஒளிச்சேர்க்கை கருவியின் அமைப்பு அதன் மீசோஸ்ட்ரக்சரின் பகுப்பாய்வின் அடிப்படையில் கருதப்படலாம். "மீசோஸ்ட்ரக்சர்" என்ற கருத்து 1975 இல் முன்மொழியப்பட்டது. வேதியியல் கலவை, கட்டமைப்பு அமைப்பு, இந்த உறுப்புகளின் உயிரியக்கத்தின் உடலியல் மற்றும் மரபணு பண்புகள் மற்றும் பிற செயல்பாட்டு கட்டமைப்புகளுடன் அவற்றின் உறவுகள் ஆகியவற்றின் சிறப்பியல்புகளுடன் ஒளிச்சேர்க்கை கருவியின் கட்டமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டு அம்சங்கள் பற்றிய கருத்துக்களின் படி, ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறையின் சிறப்பு உறுப்பு இலை, சிறப்பு வடிவங்கள் உள்ளூர்மயமாக்கப்படுகின்றன - ஒளியை உறிஞ்சுதல் மற்றும் இரசாயன ஆற்றலாக மாற்றும் செயல்முறைகளுக்குத் தேவையான நிறமிகளைக் கொண்ட குளோரோபிளாஸ்ட்கள். கூடுதலாக, செயலில் உள்ள குளோரோபிளாஸ்ட்கள் தண்டுகள், வெய்யில்கள் மற்றும் காதுகளின் பசைகள் மற்றும் சில தாவரங்களின் வேர்களின் ஒளிரும் பகுதிகளிலும் கூட உள்ளன. இருப்பினும், இது ஒரு பச்சை தாவரத்தின் முக்கிய செயல்பாட்டைச் செய்ய ஒரு சிறப்பு உறுப்பாக பரிணாம வளர்ச்சியின் போது உருவானது - ஒளிச்சேர்க்கை.

மீசோஸ்ட்ரக்சர் இலை, குளோரென்கிமா மற்றும் க்ளெசோபில் ஆகியவற்றின் ஒளிச்சேர்க்கை கருவியின் உருவவியல் பண்புகளின் அமைப்பை உள்ளடக்கியது. ஒளிச்சேர்க்கை மீசோஸ்ட்ரக்சரின் முக்கிய குறிகாட்டிகள்

டிகல் எந்திரம் (ஏ.டி. மோக்ரோனோசோவின் கூற்றுப்படி) பின்வருவனவற்றை உள்ளடக்கியது: பரப்பளவு, உயிரணுக்களின் எண்ணிக்கை, குளோரோபில், புரதம், செல் அளவு, ஒரு கலத்தில் உள்ள குளோரோபிளாஸ்ட்களின் எண்ணிக்கை, குளோரோபிளாஸ்ட் தொகுதி, குளோரோபிளாஸ்டின் குறுக்கு வெட்டு பகுதி மற்றும் அதன் மேற்பரப்பு. பல தாவர இனங்களில் ஒளிச்சேர்க்கை கருவியின் மீசோஸ்ட்ரக்சர் மற்றும் செயல்பாட்டு செயல்பாடுகளின் பகுப்பாய்வு ஆய்வு செய்யப்பட்ட அளவுருக்களின் மிகவும் பொதுவான மதிப்புகள் மற்றும் தனிப்பட்ட குணாதிசயங்களின் மாறுபாட்டின் வரம்புகளை தீர்மானிக்க உதவுகிறது. இந்தத் தரவுகளின்படி, ஒளிச்சேர்க்கை கருவியின் மீசோஸ்ட்ரக்சரின் முக்கிய குறிகாட்டிகள் (மொக்ரோனோசோவ், 19 வி 1):

நான் - இலை பகுதி;

II - 1 செ.மீ.க்கு செல்களின் எண்ணிக்கை,

III - 1 dm2 க்கு குளோரோபில், 1 dm2 க்கு முக்கிய நொதிகள், செல் அளவு, ஆயிரம் மைக்ரான்கள், கலத்தில் உள்ள குளோரோபிளாஸ்ட்களின் எண்ணிக்கை;

IV - குளோரோபிளாஸ்ட் தொகுதி, குளோரோபிளாஸ்ட் திட்ட பகுதி, µm2, குளோரோபிளாஸ்ட் மேற்பரப்பு, µm2.

வளர்ச்சியை முடித்த இலையில் உள்ள குளோரோபிளாஸ்ட்களின் சராசரி எண்ணிக்கை பொதுவாக 10-30ஐ எட்டும்; சில இனங்களில் இது 400ஐத் தாண்டுகிறது. இது இலைப் பரப்பின் 1 செமீ2க்கு மில்லியன் கணக்கான குளோரோபிளாஸ்ட்களுக்கு ஒத்திருக்கிறது. குளோரோபிளாஸ்ட்கள் ஒரு கலத்திற்கு 15 - 80 துண்டுகள் அளவில் பல்வேறு திசுக்களின் செல்களில் குவிந்துள்ளன. குளோரோபிளாஸ்டின் சராசரி அளவு ஒரு மைக்ரான்2 ஆகும். பெரும்பாலான தாவரங்களில், அனைத்து குளோரோபிளாஸ்ட்களின் மொத்த அளவு 10-20%, மரத்தாலான தாவரங்களில் - செல் அளவின் 35% வரை. குளோரோபிளாஸ்ட்களின் மொத்த மேற்பரப்பிற்கும் இலை பகுதிக்கும் உள்ள விகிதம் 3-8 வரம்பில் உள்ளது. ஒரு குளோரோபிளாஸ்டில் வெவ்வேறு எண்ணிக்கையிலான குளோரோபில் மூலக்கூறுகள் உள்ளன; நிழல் விரும்பும் இனங்களில், அவற்றின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கிறது. தாவர வளர்ச்சியின் உடலியல் நிலை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளைப் பொறுத்து மேலே உள்ள குறிகாட்டிகள் கணிசமாக வேறுபடலாம். ஏ.டி. மொக்ரோனோசோவின் கூற்றுப்படி, ஒரு இளம் இலையில், 50-80% இலைகள் அகற்றப்படும்போது ஒளிச்சேர்க்கை செயல்படுத்தப்படுவது, அவற்றின் தனிப்பட்ட செயல்பாட்டை மாற்றாமல், ஒரு இலையில் இருக்கும்போது குளோரோபிளாஸ்ட்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பதன் மூலம் உறுதி செய்யப்படுகிறது. வளர்ச்சி, ஒவ்வொரு குளோரோபிளாஸ்ட்டின் எண்ணிக்கையை மாற்றாமல் அதிகரித்த செயல்பாட்டின் காரணமாக இலையுதிர்த்திற்குப் பிறகு ஒளிச்சேர்க்கையில் அதிகரிப்பு ஏற்படுகிறது. மீசோஸ்ட்ரக்சரின் பகுப்பாய்வு, லைட்டிங் நிலைமைகளுக்கு ஏற்ப மறுகட்டமைப்பை ஏற்படுத்துகிறது, இது இலையின் ஒளி-உறிஞ்சும் பண்புகளை மேம்படுத்துகிறது.

மற்ற உயிரணு உறுப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது குளோரோபிளாஸ்ட்கள் உள் சவ்வு கட்டமைப்புகளின் மிக உயர்ந்த அளவிலான அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன. அவற்றின் கட்டமைப்புகளின் வரிசைப்படுத்தும் அளவைப் பொறுத்தவரை, குளோரோபிளாஸ்ட்களை விழித்திரையின் ஏற்பி செல்களுடன் மட்டுமே ஒப்பிட முடியும், இது ஒளி ஆற்றலை மாற்றும் செயல்பாட்டையும் செய்கிறது. குளோரோபிளாஸ்டின் உள் கட்டமைப்பின் உயர் நிலை அமைப்பு பல புள்ளிகளால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது:

1) எதிர்வினை மையத்தில் சார்ஜ் பிரித்தலின் முதன்மை செயல்களின் விளைவாக எழும் குறைக்கப்பட்ட மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்றப்பட்ட புகைப்பட தயாரிப்புகளின் இடஞ்சார்ந்த பிரிப்பு தேவை;

2) எதிர்வினை மையத்தின் கூறுகளை கடுமையாக வரிசைப்படுத்த வேண்டிய அவசியம், அங்கு வேகமாகப் பாயும் ஒளியியல் மற்றும் மெதுவான நொதி வினைகள் இணைக்கப்படுகின்றன: ஒரு ஒளிச்சேர்க்கை நிறமி மூலக்கூறின் ஆற்றலை மாற்றுவதற்கு இரசாயன ஆற்றல் ஏற்பியுடன் தொடர்புடைய அதன் குறிப்பிட்ட நோக்குநிலை தேவைப்படுகிறது. நிறமி மற்றும் ஏற்பி ஆகியவை ஒன்றுக்கொன்று தொடர்புடையதாக இருக்கும் சில கட்டமைப்புகள் இருப்பதை முன்னறிவிக்கிறது;

3) எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து சங்கிலியின் இடஞ்சார்ந்த அமைப்புக்கு மென்படலத்தில் உள்ள கேரியர்களின் நிலையான மற்றும் கண்டிப்பாக சார்ந்த அமைப்பு தேவைப்படுகிறது, இது எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் புரோட்டான்களின் விரைவான மற்றும் ஒழுங்குபடுத்தப்பட்ட போக்குவரத்தின் சாத்தியத்தை வழங்குகிறது;

4) எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து மற்றும் ஏடிபி தொகுப்புக்கு, ஒரு குறிப்பிட்ட ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட குளோரோபிளாஸ்ட் அமைப்பு தேவைப்படுகிறது.

ஆற்றல் செயல்முறைகளின் கட்டமைப்பு அடிப்படையாக லிப்போபுரோட்டீன் சவ்வுகள் பரிணாம வளர்ச்சியின் ஆரம்ப கட்டங்களில் எழுகின்றன, இது சவ்வுகளின் முக்கிய லிப்பிட் கூறுகள் - பாஸ்போலிப்பிட்கள் - சில உயிரியல் நிலைமைகளின் கீழ் உருவாக்கப்பட்டன. லிப்பிட் வளாகங்களின் உருவாக்கம் அவற்றில் பல்வேறு சேர்மங்களைச் சேர்ப்பதை சாத்தியமாக்கியது, இது இந்த கட்டமைப்புகளின் முதன்மை வினையூக்க செயல்பாடுகளுக்கு அடிப்படையாக இருந்தது.

இல் நடத்தப்பட்டது கடந்த ஆண்டுகள்எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி ஆய்வுகள் பரிணாம வளர்ச்சியின் மிகக் குறைந்த கட்டத்தில் உயிரினங்களில் ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட சவ்வு கட்டமைப்புகளைக் கண்டறிந்துள்ளன. சில பாக்டீரியாக்களில், நெருக்கமாக நிரம்பிய உறுப்புகளின் உயிரணுக்களின் சவ்வு ஒளிச்சேர்க்கை கட்டமைப்புகள் செல்லின் சுற்றளவில் அமைந்துள்ளன மற்றும் சைட்டோபிளாஸ்மிக் சவ்வுகளுடன் தொடர்புடையவை; கூடுதலாக, பச்சை ஆல்காவின் உயிரணுக்களில், ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறை இரட்டை மூடிய சவ்வுகளின் அமைப்புடன் தொடர்புடையது - தைலகாய்டுகள், செல்லின் புறப் பகுதியில் மொழிபெயர்க்கப்பட்டுள்ளது. ஒளிச்சேர்க்கை உயிரினங்களின் இந்த குழுவில், குளோரோபில் முதல் முறையாக தோன்றுகிறது, மேலும் சிறப்பு உறுப்புகளின் உருவாக்கம் - குளோரோபிளாஸ்ட்கள் - கிரிப்டோஃபைட் ஆல்காவில் நிகழ்கிறது. அவற்றில் ஒன்று முதல் பல தைலகாய்டுகளைக் கொண்ட இரண்டு குளோரோபிளாஸ்ட்கள் உள்ளன. ஒளிச்சேர்க்கை கருவியின் இதே போன்ற அமைப்பு ஆல்காவின் மற்ற குழுக்களில் ஏற்படுகிறது: சிவப்பு, பழுப்பு, முதலியன. பரிணாம வளர்ச்சியில், ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறையின் சவ்வு அமைப்பு மிகவும் சிக்கலானதாகிறது.

குளோரோபிளாஸ்ட் மற்றும் கிரையோஸ்கோபி நுட்பங்களின் நுண்ணிய ஆய்வுகள் குளோரோபிளாஸ்ட்களின் முப்பரிமாண அமைப்பின் இடஞ்சார்ந்த மாதிரியை உருவாக்குவதை சாத்தியமாக்கியது. ஜே. ஹெஸ்லாப்-ஹாரிசனின் (1964) கிரானுலர் லட்டு மாதிரி மிகவும் பிரபலமானது.

எனவே, ஒளிச்சேர்க்கை என்பது ஒளிச்சேர்க்கை உயிரினங்கள் மற்றும் கரிமப் பொருட்களை சுயாதீனமாக ஒருங்கிணைக்கும் திறன் இல்லாத பிற உயிரினங்களின் வாழ்க்கைக்குத் தேவையான கரிமப் பொருட்களின் வேதியியல் பிணைப்புகளின் ஆற்றலாக ஒளி ஆற்றலை மாற்றும் ஒரு சிக்கலான செயல்முறையாகும்.

ஒளிச்சேர்க்கை சிக்கல்கள் பற்றிய ஆய்வு, பொதுவான உயிரியல் சிக்கல்களுக்கு கூடுதலாக, நடைமுறை முக்கியத்துவமும் உள்ளது. குறிப்பாக, ஊட்டச்சத்து சிக்கல்கள், விண்வெளி ஆராய்ச்சிக்கான வாழ்க்கை ஆதரவு அமைப்புகளை உருவாக்குதல் மற்றும் பல்வேறு உயிரி தொழில்நுட்ப சாதனங்களை உருவாக்க ஒளிச்சேர்க்கை உயிரினங்களைப் பயன்படுத்துதல் ஆகியவை ஒளிச்சேர்க்கையுடன் நேரடியாக தொடர்புடையவை.

நூல் பட்டியல்

1. டி. ஹல், கே. ராவ் "ஒளிச்சேர்க்கை". எம்., 1983

2. மொக்ரோனோசோவ் ஏ.ஜி. "ஒளிச்சேர்க்கை எதிர்வினை மற்றும் தாவர உயிரினத்தின் ஒருமைப்பாடு." எம்., 1983

3. மொக்ரோனோசோவ் ஏ.ஜி., கவ்ரிலென்கோ வி.எஃப். "ஒளிச்சேர்க்கை: உடலியல், சுற்றுச்சூழல் மற்றும் உயிர்வேதியியல் அம்சங்கள்" எம்., 1992

4. "ஒளிச்சேர்க்கையின் உடலியல்", பதிப்பு. நிச்சிபோரோவிச் ஏ.ஏ., எம்., 1982

5. மாலை ஏ.எஸ். "பிளாஸ்ட் பிளாஸ்டிட்ஸ்"

6. வினோகிராடோவ் ஏ.பி. "ஆக்ஸிஜன் ஐசோடோப்புகள் மற்றும் ஒளிச்சேர்க்கை"

7. காட்னெவ் டி.என். "குளோரோபில் மற்றும் அதன் அமைப்பு."

8. குரினோவிச் ஜி.பி., செவ்செங்கோ ஏ.என்., சோலோவிவ் கே.என். "குளோரோபில் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி"

9. க்ராஸ்னோவ்ஸ்கி ஏ.ஏ. "ஒளிச்சேர்க்கையின் போது ஒளி ஆற்றலை மாற்றுதல்"

ஒளிச்சேர்க்கை என்பது பச்சை தாவரங்களின் வாழ்க்கை செயல்முறையாகும், இது சூரிய சக்தியின் குவிப்புடன் தொடர்புடைய உயிர்க்கோளத்தில் மட்டுமே உள்ளது. அதன் முக்கியத்துவம் பூமியில் உயிர்களின் பன்முகப்படுத்தப்பட்ட ஏற்பாட்டில் உள்ளது.

பயோமாஸ் உருவாக்கம்

உயிரினங்கள் - தாவரங்கள், பூஞ்சை, பாக்டீரியா மற்றும் விலங்குகள் - கரிம பொருட்கள் உள்ளன. கரிமப் பொருட்களின் முழு நிறை ஆரம்பத்தில் ஒளிச்சேர்க்கையின் போது உருவாகிறது, இது ஆட்டோட்ரோபிக் உயிரினங்களில் - தாவரங்கள் மற்றும் சில பாக்டீரியாக்களில் நிகழ்கிறது.

அரிசி. 1. ஆட்டோ மற்றும் ஹெட்டோரோட்ரோபிக் உயிரினங்கள்.

ஹீட்டோரோட்ரோபிக் உயிரினங்கள், உணவுக்காக தாவரங்களை உட்கொள்கின்றன, கிரகத்தின் மொத்த உயிரியலை அதிகரிக்காமல் கரிமப் பொருட்களை மட்டுமே மாற்றியமைக்கின்றன. ஒளிச்சேர்க்கையின் தனித்தன்மை என்னவென்றால், கரிமப் பொருட்களின் தொகுப்பின் போது, ​​சூரிய ஆற்றல் அவற்றின் இரசாயன பிணைப்புகளில் சேமிக்கப்படுகிறது. உண்மையில், ஒளிச்சேர்க்கை உயிரினங்கள் சூரிய சக்தியை பூமிக்கு "டெதர்" செய்கின்றன.

வாழ்க்கை ஆதரவு

ஒளிச்சேர்க்கை தொடர்ந்து கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் தண்ணீரிலிருந்து கரிமப் பொருட்களை உற்பத்தி செய்கிறது, இது பல்வேறு விலங்குகள் மற்றும் மனிதர்களுக்கு உணவு மற்றும் வாழ்விடத்தை வழங்குகிறது.

உயிரினங்களின் வாழ்க்கையில் பயன்படுத்தப்படும் அனைத்து ஆற்றலும் ஆரம்பத்தில் சூரிய சக்தியாகும். ஒளிச்சேர்க்கை இந்த ஆற்றலை பூமியில் நிலைநிறுத்தி கிரகத்தின் அனைத்து மக்களுக்கும் கடத்துகிறது.

ஒளிச்சேர்க்கையின் போது சேமிக்கப்படும் பொருள் மற்றும் ஆற்றல் மனிதர்களால் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது:

முதல் 3 கட்டுரைகள்யார் இதையும் சேர்த்து படிக்கிறார்கள்

• புதைபடிவ ஆற்றல் வளங்கள்;
• மரம்;
• மூலப்பொருட்கள் மற்றும் அழகியல் வளங்களாக காட்டு தாவரங்கள்;
• உணவு மற்றும் தொழில்நுட்ப பயிர் பொருட்கள்.

1 ஹெக்டேர் காடு அல்லது பூங்கா கோடையில் 1 மணிநேரத்தில் 8 கிலோ கார்பன் டை ஆக்சைடை உறிஞ்சுகிறது. இந்தத் தொகை இருநூறு பேருக்கு ஒரே நேரத்தில் ஒதுக்கப்படுகிறது.

வளிமண்டலம்

ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறையின் காரணமாக வளிமண்டலத்தின் கலவை துல்லியமாக மாறியது. ஆக்ஸிஜனின் அளவு படிப்படியாக அதிகரித்து, உயிரினங்களின் உயிர்வாழும் திறனை அதிகரிக்கிறது. ஆரம்பத்தில், ஆக்ஸிஜனை உருவாக்குவதில் முதல் பங்கு பச்சை ஆல்காவுக்கு சொந்தமானது, இப்போது காடுகள்.

அரிசி. 2. பரிணாம வளர்ச்சியின் போது வளிமண்டலத்தில் O₂ உள்ளடக்கத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களின் வரைபடம்.

வளிமண்டலத்தில் ஆக்ஸிஜன் உள்ளடக்கத்தை அதிகரிப்பதன் விளைவுகளில் ஒன்று ஓசோன் அடுக்கு உருவாக்கம் ஆகும், இது உயிரினங்களை தீங்கு விளைவிக்கும் சூரிய கதிர்வீச்சிலிருந்து பாதுகாக்கிறது.

ஓசோன் படலம் உருவான பிறகுதான் நிலத்தில் வாழ்வது சாத்தியமாயிற்று என்று நம்பப்படுகிறது.

ஒளிச்சேர்க்கை என்பது பூமியில் உயிரினங்களின் வளர்ச்சியில் முதன்மையான ஆதாரமாகவும் காரணியாகவும் உள்ளது.

தற்போதைய நிலையில் ஒளிச்சேர்க்கையின் முக்கியத்துவம் ஒரு புதிய அம்சத்தைப் பெற்றுள்ளது. போக்குவரத்து மற்றும் தொழிற்துறையில் எரிபொருளின் எரிப்பு காரணமாக காற்றில் CO₂ செறிவு அதிகரிப்பதை ஒளிச்சேர்க்கை தடுக்கிறது. இது கிரீன்ஹவுஸ் விளைவைக் குறைக்கிறது. ஒளிச்சேர்க்கையின் தீவிரம் ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பு வரை அதிகரிக்கும் CO₂ செறிவு அதிகரிக்கிறது.

அரிசி. 3. காற்றில் உள்ள CO₂ உள்ளடக்கத்தைப் பொறுத்து ஒளிச்சேர்க்கையின் வரைபடம்.

நாம் என்ன கற்றுக்கொண்டோம்?

இயற்கையில் ஒளிச்சேர்க்கையின் முக்கியத்துவத்தைப் புரிந்து கொள்ள, பூமியில் உருவாகும் உயிர்ப்பொருளின் அளவையும் அனைத்து உயிரினங்களின் வாழ்க்கைக்கு ஆக்ஸிஜனின் பங்கையும் நீங்கள் மதிப்பீடு செய்ய வேண்டும். ஒளிச்சேர்க்கை என்பது கிரகத்தின் நவீன தோற்றத்தை உருவாக்கிய சக்திகளில் ஒன்றாகும் மற்றும் ஊட்டச்சத்து மற்றும் சுவாசத்தின் முக்கிய செயல்முறைகளை தொடர்ந்து வழங்குகிறது.

தலைப்பில் சோதனை

அறிக்கையின் மதிப்பீடு

சராசரி மதிப்பீடு: 4.7. பெறப்பட்ட மொத்த மதிப்பீடுகள்: 168.

இயற்கையில் ஒளிச்சேர்க்கையின் முக்கியத்துவம் நீண்ட காலமாக துல்லியமாக மதிப்பிடப்படவில்லை. ஆய்வின் ஆரம்ப கட்டத்தில், பல விஞ்ஞானிகள் தாவரங்கள் உறிஞ்சும் அளவுக்கு ஆக்ஸிஜனை வெளியிடுவதாக நம்பினர். உண்மையில், தாவரங்கள் செய்யும் வேலை பெரிய அளவில் உள்ளது என்பதை கவனமாக ஆராய்ச்சி காட்டுகிறது. ஒப்பீட்டளவில் சிறிய அளவு இருந்தபோதிலும், பசுமையான இடங்கள் பூமியில் உயிர்களை ஆதரிப்பதை நோக்கமாகக் கொண்ட பல பயனுள்ள செயல்பாடுகளைச் செய்கின்றன.

ஒளிச்சேர்க்கையின் மிக முக்கியமான முக்கியத்துவம், மனிதர்கள் உட்பட கிரகத்தில் உள்ள அனைத்து உயிரினங்களுக்கும் ஆற்றலை வழங்குவதாகும். தாவரங்களின் பச்சை பகுதிகளில், சூரிய ஒளியின் செல்வாக்கின் கீழ், ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஒரு பெரிய அளவு ஆற்றல் உருவாகத் தொடங்குகிறது. இந்த ஆற்றலை தாவரங்கள் தங்கள் சொந்த தேவைகளுக்கு ஓரளவு மட்டுமே பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் செலவழிக்கப்படாத திறன் குவிகிறது. பின்னர் தாவரங்கள் தாவரவகைகளுக்கு உணவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவை தேவையான உணவைப் பெறுகின்றன, இது இல்லாமல் அவற்றின் வளர்ச்சி சாத்தியமற்றது. பின்னர் தாவரவகைகள் வேட்டையாடுபவர்களுக்கு உணவாகின்றன; அவர்களுக்கு ஆற்றல் தேவை, அது இல்லாமல் வாழ்க்கை வெறுமனே நின்றுவிடும்.

ஒரு நபர் இதிலிருந்து சற்று தொலைவில் இருக்கிறார், எனவே அவருக்கு ஒளிச்சேர்க்கையின் உண்மையான பொருள் உடனடியாகத் தோன்றாது. அவர்கள் நமது கிரகத்தின் விலங்கு உலகின் ஒரு பகுதியாக இல்லை என்பதை பலர் தங்களை நிரூபிக்க முயற்சிக்கிறார்கள். துரதிர்ஷ்டவசமாக, அத்தகைய மறுப்பு எங்கும் வழிவகுக்காது, ஏனெனில் அனைத்து உயிரினங்களும் ஒருவரையொருவர் சார்ந்துள்ளது. பல வகையான விலங்குகள் அல்லது தாவரங்கள் மறைந்து விட்டால், இயற்கையின் சமநிலை பெரிதும் பாதிக்கப்படும். புதிய வாழ்க்கை நிலைமைகளுக்கு ஏற்ப, பிற உயிரினங்கள் மாற்று உணவு ஆதாரங்களைத் தேட வேண்டிய கட்டாயம் ஏற்படும். உண்மை, சில இனங்கள் காணாமல் போவது மற்றவற்றின் அழிவுக்கு வழிவகுக்கும் சந்தர்ப்பங்கள் உள்ளன.

ஒளிச்சேர்க்கையின் முக்கியத்துவம் ஆற்றல் உற்பத்தியில் மட்டுமல்ல, அழிவிலிருந்து பாதுகாப்பதிலும் உள்ளது. நமது கிரகத்தில் வாழ்க்கை எவ்வாறு தொடங்கியது என்பதைக் கண்டுபிடிக்க விஞ்ஞானிகள் நீண்ட காலமாக முயற்சித்துள்ளனர் - மேலும் அவர்கள் மிகவும் நம்பத்தகுந்த கோட்பாட்டை உருவாக்கினர். ஒரு பாதுகாப்பு வளிமண்டலம் இருப்பதால் மட்டுமே உயிரினங்களின் பன்முகத்தன்மை சாத்தியமானது, இது ஏராளமான தாவரங்களின் தீவிர வேலை காரணமாக உருவானது. நிச்சயமாக, நவீன காடுகள் மற்றும் தனிப்பட்ட தாவரங்களின் அளவு கொடுக்கப்பட்டால், அத்தகைய அதிசயத்தை ஒருவர் நம்ப முடியாது, ஆனால் பண்டைய தாவரங்கள் மிகப்பெரிய அளவில் இருந்தன.

தாவர உலகின் பழைய ராட்சதர்கள் இறந்துவிட்டார்கள், ஆனால் இறந்த பிறகும் அவை மனிதகுலம் அனைவருக்கும் பயனளிக்கின்றன. அவற்றில் குவிந்திருக்கும் ஆற்றல் இப்போது நிலக்கரி வடிவில் நம் வீடுகளுக்குள் நுழைகிறது. இன்று, இந்த வகை எரிபொருளின் பங்கு கணிசமாகக் குறைந்துள்ளது, ஆனால் நீண்ட காலமாக மனிதகுலம் அதன் உதவியுடன் குளிர்ச்சியிலிருந்து தப்பித்தது.

மேலும், பழங்கால தாவரங்கள் வளிமண்டலத்தைப் பாதுகாக்கும் நவீன மரங்கள் மற்றும் பூக்களுக்கு தங்கள் தடியை கடந்து சென்றன என்பதை மறந்துவிடாதீர்கள். நமது கிரகத்தில் அதிக பசுமையான இடங்கள் உள்ளதால், நாம் சுவாசிக்கும் காற்று சுத்தமாகும். தீங்கு விளைவிப்பவர்களின் அழிவு மற்றும் அதிகரிப்பு ஓசோன் படலத்தில் துளைகள் தோன்றுவதற்கு வழிவகுத்தது. ஒளிச்சேர்க்கையின் உண்மையான பங்கை மனிதகுலம் புரிந்து கொள்ளவில்லை என்றால், அது தன்னைத்தானே அழிவுக்கு இட்டுச் செல்லும். ஆக்ஸிஜன் மற்றும் பாதுகாப்பு இல்லாமல் நாம் வெறுமனே வாழ முடியாது, மேலும் வெப்பமண்டல காடுகளின் எண்ணிக்கை தொடர்ந்து வேகமாக குறைந்து வருகிறது.

மக்கள் உண்மையிலேயே தங்கள் கிரகத்தில் உயிரைப் பாதுகாக்க விரும்பினால், அவர்கள் ஒளிச்சேர்க்கையின் முக்கியத்துவத்தை முழுமையாக புரிந்து கொள்ள வேண்டும். ஒவ்வொரு நபரும் தாவரங்களின் முக்கியத்துவத்தை உணர்ந்தால், சிந்தனையின்றி காடுகளை வெட்டுவதை நிறுத்தும்போது, ​​பூமியில் வாழ்க்கை சிறப்பாகவும் தூய்மையாகவும் மாறும். இல்லையெனில், சூரியனின் எரியும் கதிர்களைத் தாங்கவும், புகைமூட்டம், தீங்கு விளைவிக்கும் உமிழ்வுகளை சுவாசிக்கவும் மற்றும் மாற்று மூலங்களிலிருந்து ஆற்றலைப் பெறவும் மக்கள் கற்றுக்கொள்ள வேண்டும்.

நமது எதிர்காலம் எப்படி இருக்கும் என்பது நம்மை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது - மேலும் மக்கள் சரியான தேர்வு செய்வார்கள் என்று நாங்கள் நம்ப விரும்புகிறோம்.

- ஒளி ஆற்றலின் கட்டாய பயன்பாட்டுடன் கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் நீரிலிருந்து கரிமப் பொருட்களின் தொகுப்பு:

6CO 2 + 6H 2 O + Q ஒளி → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

உயர் தாவரங்களில், ஒளிச்சேர்க்கையின் உறுப்பு இலை, மற்றும் ஒளிச்சேர்க்கையின் உறுப்புகள் குளோரோபிளாஸ்ட்கள் (குளோரோபிளாஸ்ட்களின் அமைப்பு - விரிவுரை எண். 7). குளோரோபிளாஸ்ட் தைலகாய்டுகளின் சவ்வுகளில் ஒளிச்சேர்க்கை நிறமிகள் உள்ளன: குளோரோபில்ஸ் மற்றும் கரோட்டினாய்டுகள். குளோரோபில் பல்வேறு வகைகள் உள்ளன ( ஏ பி சி டி), முக்கியமானது குளோரோபில் அ. குளோரோபில் மூலக்கூறில், மையத்தில் ஒரு மெக்னீசியம் அணுவுடன் ஒரு போர்பிரின் "தலை" மற்றும் ஒரு பைட்டோல் "வால்" ஆகியவற்றை வேறுபடுத்தி அறியலாம். போர்பிரின் "தலை" என்பது ஒரு தட்டையான அமைப்பு, ஹைட்ரோஃபிலிக் மற்றும் எனவே ஸ்ட்ரோமாவின் நீர் சூழலை எதிர்கொள்ளும் சவ்வின் மேற்பரப்பில் உள்ளது. பைட்டோல் "வால்" ஹைட்ரோபோபிக் மற்றும் இதன் காரணமாக மென்படலத்தில் குளோரோபில் மூலக்கூறைத் தக்க வைத்துக் கொள்கிறது.

குளோரோபில்கள் சிவப்பு மற்றும் நீல-வயலட் ஒளியை உறிஞ்சி, பச்சை ஒளியைப் பிரதிபலிக்கின்றன, எனவே தாவரங்களுக்கு அவற்றின் சிறப்பியல்பு பச்சை நிறத்தை அளிக்கிறது. தைலகாய்டு சவ்வுகளில் உள்ள குளோரோபில் மூலக்கூறுகள் ஒழுங்கமைக்கப்படுகின்றன புகைப்பட அமைப்புகள். தாவரங்கள் மற்றும் நீல-பச்சை பாசிகள் ஒளி அமைப்பு-1 மற்றும் ஒளி அமைப்பு-2, ஒளிச்சேர்க்கை பாக்டீரியா ஒளி அமைப்பு-1 உள்ளது. ஃபோட்டோசிஸ்டம்-2 மட்டுமே தண்ணீரை சிதைத்து ஆக்ஸிஜனை வெளியிடவும், நீரின் ஹைட்ரஜனில் இருந்து எலக்ட்ரான்களை எடுக்கவும் முடியும்.

ஒளிச்சேர்க்கை ஒரு சிக்கலான பல-படி செயல்முறை; ஒளிச்சேர்க்கை எதிர்வினைகள் இரண்டு குழுக்களாக பிரிக்கப்படுகின்றன: எதிர்வினைகள் ஒளி கட்டம்மற்றும் எதிர்வினைகள் இருண்ட கட்டம்.

ஒளி கட்டம்

குளோரோபில், எலக்ட்ரான் டிரான்ஸ்போர்ட் புரோட்டீன்கள் மற்றும் ஏடிபி சின்தேடேஸ் என்சைம் ஆகியவற்றின் பங்கேற்புடன் தைலகாய்டு சவ்வுகளில் ஒளியின் முன்னிலையில் மட்டுமே இந்த கட்டம் நிகழ்கிறது. குவாண்டம் ஒளியின் செல்வாக்கின் கீழ், குளோரோபில் எலக்ட்ரான்கள் உற்சாகமடைந்து, மூலக்கூறை விட்டு வெளியேறி, தைலகாய்டு சவ்வின் வெளிப்புறத்தில் நுழைகின்றன, இது இறுதியில் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது. ஆக்ஸிஜனேற்றப்பட்ட குளோரோபில் மூலக்கூறுகள் குறைக்கப்பட்டு, இன்ட்ராதிலாகாய்டு இடத்தில் அமைந்துள்ள நீரிலிருந்து எலக்ட்ரான்களை எடுத்துக் கொள்கின்றன. இது நீரின் முறிவு அல்லது ஒளிச்சேர்க்கைக்கு வழிவகுக்கிறது:

H 2 O + Q ஒளி → H + + OH - .

ஹைட்ராக்சில் அயனிகள் தங்கள் எலக்ட்ரான்களை விட்டுக்கொடுத்து, வினைத்திறன் ரேடிக்கல்களாக மாறுகின்றன.OH:

OH - → .OH + e - .

OH தீவிரவாதிகள் இணைந்து நீர் மற்றும் இலவச ஆக்ஸிஜனை உருவாக்குகின்றன:

4 எண். → 2H 2 O + O 2.

இந்த வழக்கில், ஆக்ஸிஜன் வெளிப்புற சூழலுக்கு அகற்றப்படுகிறது, மேலும் புரோட்டான்கள் "புரோட்டான் நீர்த்தேக்கத்தில்" தைலகாய்டுக்குள் குவிகின்றன. இதன் விளைவாக, தைலகாய்டு சவ்வு, ஒருபுறம், H + காரணமாக நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது, மறுபுறம், எலக்ட்ரான்கள் காரணமாக, எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது. தைலகாய்டு சவ்வின் வெளிப்புற மற்றும் உள் பக்கங்களுக்கு இடையே உள்ள சாத்தியமான வேறுபாடு 200 mV ஐ அடையும் போது, ​​புரோட்டான்கள் ATP சின்தேடேஸ் சேனல்கள் மூலம் தள்ளப்படுகின்றன மற்றும் ADP ஆனது ATP க்கு பாஸ்போரிலேட் செய்யப்படுகிறது; குறிப்பிட்ட கேரியர் NADP + (நிகோடினமைடு அடினைன் டைனுக்ளியோடைடு பாஸ்பேட்) ஐ NADPH 2க்கு மீட்டமைக்க அணு ஹைட்ரஜன் பயன்படுத்தப்படுகிறது:

2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.

இவ்வாறு, இல் ஒளி கட்டம்நீரின் ஒளிச்சேர்க்கை ஏற்படுகிறது, இது மூன்றுடன் சேர்ந்துள்ளது மிக முக்கியமான செயல்முறைகள்: 1) ஏடிபி தொகுப்பு; 2) NADPH 2 உருவாக்கம்; 3) ஆக்ஸிஜன் உருவாக்கம். ஆக்ஸிஜன் வளிமண்டலத்தில் பரவுகிறது, ATP மற்றும் NADPH 2 ஆகியவை குளோரோபிளாஸ்டின் ஸ்ட்ரோமாவிற்கு கொண்டு செல்லப்படுகின்றன மற்றும் இருண்ட கட்டத்தின் செயல்முறைகளில் பங்கேற்கின்றன.

1 - குளோரோபிளாஸ்ட் ஸ்ட்ரோமா; 2 - கிரானா தைலகாய்டு.

இருண்ட கட்டம்

இந்த கட்டம் குளோரோபிளாஸ்டின் ஸ்ட்ரோமாவில் ஏற்படுகிறது. அதன் எதிர்வினைகளுக்கு ஒளி ஆற்றல் தேவையில்லை, எனவே அவை வெளிச்சத்தில் மட்டுமல்ல, இருளிலும் நிகழ்கின்றன. இருண்ட கட்ட எதிர்வினைகள் என்பது கார்பன் டை ஆக்சைட்டின் (காற்றிலிருந்து வரும்) தொடர்ச்சியான மாற்றங்களின் சங்கிலியாகும், இது குளுக்கோஸ் மற்றும் பிற கரிமப் பொருட்களின் உருவாக்கத்திற்கு வழிவகுக்கிறது.

இந்த சங்கிலியின் முதல் எதிர்வினை கார்பன் டை ஆக்சைடை நிலைநிறுத்துவதாகும்; கார்பன் டை ஆக்சைடு ஏற்பி ஐந்து கார்பன் சர்க்கரை ஆகும். ரிபுலோஸ் பைபாஸ்பேட்(RiBF); நொதி எதிர்வினையை ஊக்குவிக்கிறது ரிபுலோஸ் பைபாஸ்பேட் கார்பாக்சிலேஸ்(RiBP கார்பாக்சிலேஸ்). ரிபுலோஸ் பிஸ்பாஸ்பேட்டின் கார்பாக்சிலேஷனின் விளைவாக, ஒரு நிலையற்ற ஆறு-கார்பன் கலவை உருவாகிறது, இது உடனடியாக இரண்டு மூலக்கூறுகளாக உடைகிறது. பாஸ்போகிளிசரிக் அமிலம்(FGK). எதிர்விளைவுகளின் சுழற்சி பின்னர் நிகழ்கிறது, இதில் பாஸ்போகிளிசெரிக் அமிலம் தொடர்ச்சியான இடைநிலைகள் மூலம் குளுக்கோஸாக மாற்றப்படுகிறது. இந்த எதிர்வினைகள் ஒளி கட்டத்தில் உருவாக்கப்பட்ட ATP மற்றும் NADPH 2 இன் ஆற்றலைப் பயன்படுத்துகின்றன; இந்த எதிர்வினைகளின் சுழற்சி "கால்வின் சுழற்சி" என்று அழைக்கப்படுகிறது:

6CO 2 + 24H + + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O.

குளுக்கோஸைத் தவிர, ஒளிச்சேர்க்கையின் போது சிக்கலான கரிம சேர்மங்களின் பிற மோனோமர்கள் உருவாகின்றன - அமினோ அமிலங்கள், கிளிசரால் மற்றும் கொழுப்பு அமிலங்கள், நியூக்ளியோடைடுகள். தற்போது, ​​ஒளிச்சேர்க்கையில் இரண்டு வகைகள் உள்ளன: C 3 - மற்றும் C 4 ஒளிச்சேர்க்கை.

சி 3-ஒளிச்சேர்க்கை

இது ஒரு வகையான ஒளிச்சேர்க்கை ஆகும், இதில் முதல் தயாரிப்பு மூன்று கார்பன் (C3) கலவைகள் ஆகும். சி 3 ஒளிச்சேர்க்கை சி 4 ஒளிச்சேர்க்கைக்கு முன் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது (எம். கால்வின்). இது "இருண்ட கட்டம்" என்ற தலைப்பின் கீழ் மேலே விவரிக்கப்பட்ட சி 3 ஒளிச்சேர்க்கை ஆகும். C 3 ஒளிச்சேர்க்கையின் சிறப்பியல்பு அம்சங்கள்: 1) கார்பன் டை ஆக்சைடு ஏற்பி RiBP, 2) RiBP இன் கார்பாக்சிலேஷன் எதிர்வினை RiBP கார்பாக்சிலேஸால் வினையூக்கப்படுகிறது, 3) RiBP இன் கார்பாக்சிலேசனின் விளைவாக, ஆறு கார்பன் கலவை உருவாகிறது, இது சிதைகிறது. இரண்டு PGAகள். FGK மீட்டமைக்கப்பட்டது ட்ரையோஸ் பாஸ்பேட்ஸ்(TF). ரிபிபியின் மீளுருவாக்கம் செய்ய சில டிஎஃப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் சில குளுக்கோஸாக மாற்றப்படுகிறது.

1 - குளோரோபிளாஸ்ட்; 2 - பெராக்ஸிசோம்; 3 - மைட்டோகாண்ட்ரியா.

இது ஆக்சிஜனை ஒளி சார்ந்து உறிஞ்சுதல் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு வெளியீடு ஆகும். கடந்த நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில், ஆக்ஸிஜன் ஒளிச்சேர்க்கையை அடக்குகிறது என்று நிறுவப்பட்டது. அது முடிந்தவுடன், ரிபிபி கார்பாக்சிலேஸுக்கு அடி மூலக்கூறு கார்பன் டை ஆக்சைடு மட்டுமல்ல, ஆக்ஸிஜனாகவும் இருக்கலாம்:

O 2 + RiBP → பாஸ்போகிளைகோலேட் (2C) + PGA (3C).

என்சைம் ரிபிபி ஆக்சிஜனேஸ் என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஆக்சிஜன் என்பது கார்பன் டை ஆக்சைடு பொருத்துதலின் போட்டித் தடுப்பானாகும். பாஸ்பேட் குழு பிரிக்கப்பட்டு, பாஸ்போகிளைகோலேட் கிளைகோலேட்டாக மாறுகிறது, அதை ஆலை பயன்படுத்த வேண்டும். இது பெராக்ஸிசோம்களில் நுழைகிறது, அங்கு அது கிளைசினுக்கு ஆக்ஸிஜனேற்றப்படுகிறது. கிளைசின் மைட்டோகாண்ட்ரியாவுக்குள் நுழைகிறது, அங்கு அது செரினாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்படுகிறது, CO 2 வடிவத்தில் ஏற்கனவே நிலையான கார்பனை இழக்கிறது. இதன் விளைவாக, இரண்டு கிளைகோலேட் மூலக்கூறுகள் (2C + 2C) ஒரு PGA (3C) மற்றும் CO 2 ஆக மாற்றப்படுகின்றன. ஒளிச்சேர்க்கை C3 தாவரங்களின் மகசூலில் 30-40% குறைவதற்கு வழிவகுக்கிறது ( 3 செடிகளுடன்- C 3 ஒளிச்சேர்க்கையால் வகைப்படுத்தப்படும் தாவரங்கள்).

C 4 ஒளிச்சேர்க்கை என்பது ஒளிச்சேர்க்கை ஆகும், இதில் முதல் தயாரிப்பு நான்கு கார்பன் (C 4) கலவைகள் ஆகும். 1965 ஆம் ஆண்டில், சில தாவரங்களில் (கரும்பு, சோளம், சோளம், தினை) ஒளிச்சேர்க்கையின் முதல் தயாரிப்புகள் நான்கு கார்பன் அமிலங்கள் என்று கண்டறியப்பட்டது. இந்த தாவரங்கள் அழைக்கப்பட்டன 4 செடிகளுடன். 1966 ஆம் ஆண்டில், ஆஸ்திரேலிய விஞ்ஞானிகளான ஹட்ச் மற்றும் ஸ்லாக், C4 தாவரங்கள் கிட்டத்தட்ட ஒளிச்சேர்க்கை இல்லை மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடை மிகவும் திறமையாக உறிஞ்சுகின்றன என்பதைக் காட்டியது. சி 4 ஆலைகளில் கார்பன் மாற்றங்களின் பாதை என்று அழைக்கப்பட்டது ஹாட்ச்-ஸ்லாக் மூலம்.

சி 4 தாவரங்கள் இலையின் சிறப்பு உடற்கூறியல் கட்டமைப்பால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. அனைத்து வாஸ்குலர் மூட்டைகளும் இரட்டை அடுக்கு செல்களால் சூழப்பட்டுள்ளன: வெளிப்புற அடுக்கு மீசோபில் செல்கள், உள் அடுக்கு உறை செல்கள். கார்பன் டை ஆக்சைடு மீசோபில் செல்களின் சைட்டோபிளாஸில் நிலையாக உள்ளது, ஏற்பி பாஸ்போஎனோல்பைருவேட்(PEP, 3C), PEP இன் கார்பாக்சிலேஷனின் விளைவாக, ஆக்சலோஅசெட்டேட் (4C) உருவாகிறது. செயல்முறை வினையூக்கப்படுகிறது PEP கார்பாக்சிலேஸ். RiBP கார்பாக்சிலேஸைப் போலல்லாமல், PEP கார்பாக்சிலேஸ் CO 2 உடன் அதிக ஈடுபாட்டைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் மிக முக்கியமாக, O 2 உடன் தொடர்பு கொள்ளாது. மெசோபில் குளோரோபிளாஸ்ட்களில் பல தானியங்கள் உள்ளன, அங்கு ஒளி நிலை எதிர்வினைகள் தீவிரமாக நிகழ்கின்றன. உறை செல்களின் குளோரோபிளாஸ்ட்களில் இருண்ட கட்ட எதிர்வினைகள் ஏற்படுகின்றன.

ஆக்ஸலோஅசெட்டேட் (4C) மாலேட்டாக மாற்றப்படுகிறது, இது பிளாஸ்மோடெஸ்மாட்டா மூலம் உறை செல்களுக்கு கொண்டு செல்லப்படுகிறது. இங்கே இது டிகார்பாக்சிலேட்டட் மற்றும் டீஹைட்ரஜனேற்றம் செய்யப்பட்டு பைருவேட், CO 2 மற்றும் NADPH 2 ஆகியவற்றை உருவாக்குகிறது.

பைருவேட் மீசோபில் செல்களுக்குத் திரும்புகிறது மற்றும் PEP இல் உள்ள ATP இன் ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி மீண்டும் உருவாக்கப்படுகிறது. CO 2 மீண்டும் ரிபிபி கார்பாக்சிலேஸ் மூலம் பிஜிஏவை உருவாக்குகிறது. PEP மீளுருவாக்கம் ATP ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது, எனவே இதற்கு C 3 ஒளிச்சேர்க்கையை விட இரண்டு மடங்கு ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது.

ஒளிச்சேர்க்கையின் பொருள்

ஒளிச்சேர்க்கைக்கு நன்றி, பில்லியன் கணக்கான டன் கார்பன் டை ஆக்சைடு ஒவ்வொரு ஆண்டும் வளிமண்டலத்தில் இருந்து உறிஞ்சப்படுகிறது மற்றும் பில்லியன் கணக்கான டன் ஆக்ஸிஜன் வெளியிடப்படுகிறது; கரிமப் பொருட்களின் உருவாக்கத்தின் முக்கிய ஆதாரமாக ஒளிச்சேர்க்கை உள்ளது. ஆக்ஸிஜன் ஓசோன் படலத்தை உருவாக்குகிறது, இது உயிரினங்களை குறுகிய அலை புற ஊதா கதிர்வீச்சிலிருந்து பாதுகாக்கிறது.

ஒளிச்சேர்க்கையின் போது, ​​ஒரு பச்சை இலை அதன் மீது விழும் சூரிய சக்தியில் சுமார் 1% மட்டுமே பயன்படுத்துகிறது; உற்பத்தித்திறன் ஒரு மணி நேரத்திற்கு 1 மீ 2 மேற்பரப்பில் 1 கிராம் கரிமப் பொருளாகும்.

வேதியியல் தொகுப்பு

கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் நீரிலிருந்து கரிம சேர்மங்களின் தொகுப்பு, ஒளியின் ஆற்றலால் அல்ல, ஆனால் கனிம பொருட்களின் ஆக்சிஜனேற்றத்தின் ஆற்றல் காரணமாக அழைக்கப்படுகிறது. வேதியியல் தொகுப்பு. வேதியியல் உயிரினங்களில் சில வகையான பாக்டீரியாக்கள் அடங்கும்.

நைட்ரைஃப் பாக்டீரியாஅம்மோனியா நைட்ரஸாகவும் பின்னர் நைட்ரிக் அமிலமாகவும் ஆக்ஸிஜனேற்றப்படுகிறது (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).

இரும்பு பாக்டீரியாஇரும்பு இரும்பை ஆக்சைடு இரும்பாக மாற்றவும் (Fe 2+ → Fe 3+).

சல்பர் பாக்டீரியாஹைட்ரஜன் சல்பைடை சல்பர் அல்லது சல்பூரிக் அமிலமாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யவும் (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).

கனிம பொருட்களின் ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்வினைகளின் விளைவாக, ஆற்றல் வெளியிடப்படுகிறது, இது அதிக ஆற்றல் கொண்ட ஏடிபி பிணைப்புகளின் வடிவத்தில் பாக்டீரியாவால் சேமிக்கப்படுகிறது. கரிமப் பொருட்களின் தொகுப்புக்கு ATP பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது ஒளிச்சேர்க்கையின் இருண்ட கட்டத்தின் எதிர்வினைகளைப் போலவே தொடர்கிறது.

வேதியியல் பாக்டீரியாக்கள் மண்ணில் தாதுக்கள் குவிவதற்கும், மண் வளத்தை மேம்படுத்துவதற்கும், கழிவு நீர் சுத்திகரிப்புக்கு ஊக்கமளிப்பதற்கும் பங்களிக்கின்றன.

செல்க விரிவுரைகள் எண். 11"வளர்சிதை மாற்றத்தின் கருத்து. புரதங்களின் உயிரியக்கவியல்"

செல்க விரிவுரைகள் எண். 13"யூகாரியோடிக் செல்களைப் பிரிக்கும் முறைகள்: மைட்டோசிஸ், ஒடுக்கற்பிரிவு, அமிடோசிஸ்"