ஒளி மற்றும் இருண்ட கட்டங்கள். ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறை: குழந்தைகளுக்கு சுருக்கமான மற்றும் புரிந்துகொள்ளக்கூடியது. ஒளிச்சேர்க்கை: ஒளி மற்றும் இருண்ட கட்டங்கள். தாவரங்களுக்கு நீரின் முக்கியத்துவம் என்ன?

ஒளிச்சேர்க்கை- ஒளி ஆற்றல் (hv) காரணமாக கனிம பொருட்களிலிருந்து கரிம சேர்மங்களின் தொகுப்பு. ஒட்டுமொத்த ஒளிச்சேர்க்கை சமன்பாடு:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

ஒளிச்சேர்க்கையானது ஒளிச்சேர்க்கை நிறமிகளின் பங்கேற்புடன் தொடர்கிறது, அவை சூரிய ஒளி ஆற்றலை ஏடிபி வடிவத்தில் இரசாயன பிணைப்பு ஆற்றலாக மாற்றும் தனித்துவமான பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. ஒளிச்சேர்க்கை நிறமிகள் புரதம் போன்ற பொருட்கள். இதில் முக்கியமானது குளோரோபில் நிறமி. யூகாரியோட்களில், ஒளிச்சேர்க்கை நிறமிகள் பிளாஸ்டிட்களின் உள் மென்படலத்தில் உட்பொதிக்கப்படுகின்றன; புரோகாரியோட்டுகளில், அவை சைட்டோபிளாஸ்மிக் மென்படலத்தின் ஊடுருவல்களில் உட்பொதிக்கப்படுகின்றன.

குளோரோபிளாஸ்டின் அமைப்பு மைட்டோகாண்ட்ரியாவின் அமைப்புடன் மிகவும் ஒத்திருக்கிறது. கிரானா தைலகாய்டுகளின் உள் சவ்வு ஒளிச்சேர்க்கை நிறமிகள், அத்துடன் எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து சங்கிலி புரதங்கள் மற்றும் ஏடிபி சின்தேடேஸ் என்சைம் மூலக்கூறுகள் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது.

ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறை இரண்டு கட்டங்களைக் கொண்டுள்ளது: ஒளி மற்றும் இருண்ட.

ஒளி கட்டம் ஒளிச்சேர்க்கை தைலகாய்டு கிரானா படலத்தில் ஒளியின் முன்னிலையில் மட்டுமே நடைபெறுகிறது. இந்த கட்டத்தில், குளோரோபில் மூலம் ஒளி குவாண்டாவை உறிஞ்சுதல், ஏடிபி மூலக்கூறு உருவாக்கம் மற்றும் நீரின் ஒளிச்சேர்க்கை ஆகியவை நிகழ்கின்றன.

ஒளி குவாண்டம் (hv) செயல்பாட்டின் கீழ், குளோரோபில் எலக்ட்ரான்களை இழந்து, உற்சாகமான நிலைக்கு செல்கிறது:

Chl → Chl + e —

இந்த எலக்ட்ரான்கள் கேரியர்களால் வெளிப்புறத்திற்கு மாற்றப்படுகின்றன, அதாவது. மேட்ரிக்ஸை எதிர்கொள்ளும் தைலகாய்டு மென்படலத்தின் மேற்பரப்பு, அங்கு அவை குவிந்து கிடக்கின்றன.

அதே நேரத்தில், தைலகாய்டுகளுக்குள் நீரின் ஒளிச்சேர்க்கை ஏற்படுகிறது, அதாவது. ஒளியின் செல்வாக்கின் கீழ் அதன் சிதைவு

2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e -

இதன் விளைவாக வரும் எலக்ட்ரான்கள் கேரியர்களால் குளோரோபில் மூலக்கூறுகளுக்கு மாற்றப்பட்டு அவற்றை மீட்டெடுக்கின்றன: குளோரோபில் மூலக்கூறுகள் நிலையான நிலைக்குத் திரும்புகின்றன.

ஹைட்ரஜன் புரோட்டான்கள், நீரின் ஒளிச்சேர்க்கையின் போது உருவாகின்றன, தைலகாய்டுக்குள் குவிந்து, H + - நீர்த்தேக்கத்தை உருவாக்குகிறது. இதன் விளைவாக, தைலகாய்டு சவ்வின் உள் மேற்பரப்பு நேர்மறையாக (H + காரணமாக) சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது, மேலும் வெளிப்புற மேற்பரப்பு எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது (e - காரணமாக). மென்படலத்தின் இருபுறமும் எதிரெதிர் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்கள் குவிவதால், சாத்தியமான வேறுபாடு அதிகரிக்கிறது. சாத்தியமான வேறுபாட்டின் முக்கிய மதிப்பை அடைந்ததும், மின்சார புலத்தின் வலிமை ATP சின்தேடேஸ் சேனல் மூலம் புரோட்டான்களை தள்ளத் தொடங்குகிறது. இந்த வழக்கில் வெளியிடப்படும் ஆற்றல் ADP மூலக்கூறுகளை பாஸ்போரிலேட் செய்யப் பயன்படுகிறது:

ADP + F → ATP

ஒளி ஆற்றலின் செல்வாக்கின் கீழ் ஒளிச்சேர்க்கையின் போது ஏடிபி உருவாக்கம் அழைக்கப்படுகிறது ஃபோட்டோபாஸ்ஃபோரிலேஷன்.

ஹைட்ரஜன் அயனிகள், தைலகாய்டு சவ்வின் வெளிப்புற மேற்பரப்பில் ஒருமுறை, எலக்ட்ரான்களைச் சந்தித்து அணு ஹைட்ரஜனை உருவாக்குகின்றன, இது ஹைட்ரஜன் கேரியர் மூலக்கூறு NADP (நிகோடினமைடு அடினைன் டைனுக்ளியோடைடு பாஸ்பேட்) உடன் பிணைக்கிறது:

2H + + 4e - + NADP + → NADP H 2

இவ்வாறு, ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளி கட்டத்தில், மூன்று செயல்முறைகள் நிகழ்கின்றன: நீரின் சிதைவின் காரணமாக ஆக்ஸிஜன் உருவாக்கம், ATP இன் தொகுப்பு, NADP H 2 வடிவத்தில் ஹைட்ரஜன் அணுக்களின் உருவாக்கம். வளிமண்டலத்தில் ஆக்ஸிஜன் பரவுகிறது, ATP மற்றும் NADP H 2 இருண்ட கட்டத்தின் செயல்முறைகளில் ஈடுபட்டுள்ளன.

இருண்ட கட்டம்ஒளிச்சேர்க்கை குளோரோபிளாஸ்ட் மேட்ரிக்ஸில் ஒளி மற்றும் இருட்டிலும் நடைபெறுகிறது மற்றும் கால்வின் சுழற்சியில் காற்றில் இருந்து வரும் CO 2 இன் தொடர்ச்சியான மாற்றங்கள் ஆகும். இருண்ட கட்டத்தின் எதிர்வினைகள் ATP இன் ஆற்றல் காரணமாக மேற்கொள்ளப்படுகின்றன. கால்வின் சுழற்சியில், CO 2 NADP H 2 இலிருந்து ஹைட்ரஜனுடன் பிணைக்கப்பட்டு குளுக்கோஸை உருவாக்குகிறது.

ஒளிச்சேர்க்கையின் செயல்பாட்டில், மோனோசாக்கரைடுகள் (குளுக்கோஸ், முதலியன) கூடுதலாக, பிற கரிம சேர்மங்களின் மோனோமர்கள் ஒருங்கிணைக்கப்படுகின்றன - அமினோ அமிலங்கள், கிளிசரால் மற்றும் கொழுப்பு அமிலங்கள். இவ்வாறு, ஒளிச்சேர்க்கைக்கு நன்றி, தாவரங்கள் தங்களுக்கும் பூமியிலுள்ள அனைத்து உயிர்களுக்கும் தேவையான கரிம பொருட்கள் மற்றும் ஆக்ஸிஜனை வழங்குகின்றன.

ஒப்பீட்டு பண்புகள்யூகாரியோட்டுகளின் ஒளிச்சேர்க்கை மற்றும் சுவாசம் அட்டவணையில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது:

• சூரிய ஒளியின் பங்கேற்புடன் மட்டுமே தொடர்கிறது;
• ப்ரோகாரியோட்டுகளில், ஒளி நிலை சைட்டோபிளாஸில் தொடர்கிறது; யூகாரியோட்களில், குளோரோபில் அமைந்துள்ள கிரான் குளோரோபிளாஸ்ட்களின் சவ்வுகளில் எதிர்வினைகள் நிகழ்கின்றன;
• சூரிய ஒளியின் ஆற்றல் காரணமாக, ஏடிபி மூலக்கூறுகள் (அடினோசின் ட்ரைபாஸ்பேட்) உருவாக்கம் ஏற்படுகிறது, அதில் அது சேமிக்கப்படுகிறது.

ஒளி கட்டத்தில் நடைபெறும் எதிர்வினைகள்

ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளி கட்டம் தொடங்குவதற்கு தேவையான நிபந்தனை சூரிய ஒளியின் இருப்பு ஆகும். ஒளியின் ஃபோட்டான் குளோரோபில் (குளோரோபிளாஸ்ட்களில்) தாக்கி, அதன் மூலக்கூறுகளை உற்சாகமான நிலைக்கு மொழிபெயர்க்கிறது என்ற உண்மையுடன் இது தொடங்குகிறது. நிறமியின் கலவையில் உள்ள எலக்ட்ரான், ஒளியின் ஃபோட்டானைப் பிடித்து, அதிக ஆற்றல் நிலைக்குச் செல்வதால் இது நிகழ்கிறது.

இந்த எலக்ட்ரான், கேரியர்களின் சங்கிலி வழியாக செல்கிறது (அவை குளோரோபிளாஸ்ட் சவ்வுகளில் அமர்ந்திருக்கும் புரதங்கள்), ஏடிபி தொகுப்பு எதிர்வினைக்கு அதிகப்படியான ஆற்றலை அளிக்கிறது.

ATP மிகவும் வசதியான ஆற்றல் சேமிப்பு மூலக்கூறு ஆகும். இது உயர் ஆற்றல் சேர்மங்களைக் குறிக்கிறது - இவை நீராற்பகுப்பின் போது பொருட்கள் ஒரு பெரிய எண்ஆற்றல்.

ஏடிபி மூலக்கூறானது இரண்டு நிலைகளில் அதிலிருந்து ஆற்றலைப் பிரித்தெடுக்க முடியும் என்பதில் வசதியானது: ஒரு நேரத்தில் ஒரு பாஸ்போரிக் அமில எச்சத்தை பிரிக்க, ஒவ்வொரு முறையும் ஆற்றலின் ஒரு பகுதியைப் பெறுகிறது. இது செல் மற்றும் ஒட்டுமொத்த உயிரினத்தின் எந்த தேவைகளுக்கும் மேலும் செல்கிறது.

நீர் பிரித்தல்

ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளி கட்டம் சூரிய ஒளியிலிருந்து ஆற்றலைப் பெற உங்களை அனுமதிக்கிறது. இது ஏடிபி உருவாவதற்கு மட்டுமல்ல, நீரை பிரிப்பதற்கும் செல்கிறது:

இந்த செயல்முறை ஒளிச்சேர்க்கை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது (புகைப்படம் - ஒளி, சிதைவு - பிளவு). நீங்கள் பார்க்க முடியும் என, இதன் விளைவாக, ஆக்ஸிஜன் வெளியிடப்படுகிறது, இது அனைத்து விலங்குகளுக்கும் தாவரங்களுக்கும் சுவாசிக்க அனுமதிக்கப்படுகிறது.

NADP-H ஐ உருவாக்க புரோட்டான்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இது அதே புரோட்டான்களின் ஆதாரமாக இருண்ட கட்டத்தில் பயன்படுத்தப்படும்.

நீரின் ஒளிப்பகுப்பின் போது உருவாகும் எலக்ட்ரான்கள் சங்கிலியின் தொடக்கத்தில் குளோரோபில் இழப்பை ஈடுசெய்யும். இவ்வாறு, எல்லாம் இடத்தில் விழுகிறது மற்றும் கணினி மீண்டும் ஒளியின் மற்றொரு ஃபோட்டானை உறிஞ்சுவதற்கு தயாராக உள்ளது.

ஒளி கட்ட மதிப்பு

தாவரங்கள் ஆட்டோட்ரோப்கள் - ஆயத்த பொருட்களின் முறிவிலிருந்து ஆற்றலைப் பெறக்கூடிய உயிரினங்கள், ஆனால் ஒளி, கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் தண்ணீரை மட்டுமே பயன்படுத்தி அதை சொந்தமாக உருவாக்குகின்றன. அதனால்தான் உணவுச் சங்கிலியில் உற்பத்தியாளர்களாக இருக்கிறார்கள். விலங்குகள், தாவரங்களைப் போலல்லாமல், அவற்றின் செல்களில் ஒளிச்சேர்க்கை செய்ய முடியாது.

ஒளிச்சேர்க்கையின் வழிமுறை - வீடியோ

ஒளிச்சேர்க்கை இரண்டு கட்டங்களைக் கொண்டுள்ளது - ஒளி மற்றும் இருண்ட.

ஒளி கட்டத்தில், ஒளி குவாண்டா (ஃபோட்டான்கள்) குளோரோபில் மூலக்கூறுகளுடன் தொடர்பு கொள்கின்றன, இதன் விளைவாக இந்த மூலக்கூறுகள் மிகக் குறுகிய காலத்திற்கு அதிக ஆற்றல் நிறைந்த "உற்சாகமான" நிலைக்கு செல்கின்றன. பின்னர் "உற்சாகமான" மூலக்கூறுகளின் ஒரு பகுதியின் அதிகப்படியான ஆற்றல் வெப்பமாக மாற்றப்படுகிறது அல்லது ஒளி வடிவில் உமிழப்படுகிறது. அதன் மற்றொரு பகுதி ஹைட்ரஜன் அயனிகளுக்கு மாற்றப்படுகிறது, இது எப்போதும் நீரின் விலகல் காரணமாக ஒரு அக்வஸ் கரைசலில் இருக்கும். உருவாக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் கரிம மூலக்கூறுகளுடன் தளர்வாக இணைக்கப்பட்டுள்ளன - ஹைட்ரஜனின் கேரியர்கள். OH ஹைட்ராக்சைடு அயனிகள் "தங்கள் எலக்ட்ரான்களை மற்ற மூலக்கூறுகளுக்கு தானம் செய்து இலவச OH ரேடிக்கல்களாக மாற்றுகின்றன. OH தீவிரவாதிகள் ஒன்றோடொன்று தொடர்பு கொள்கின்றன, இதன் விளைவாக நீர் மற்றும் மூலக்கூறு ஆக்ஸிஜன் உருவாகிறது:

4OH \u003d O2 + 2H2O இவ்வாறு, ஒளிச்சேர்க்கையின் போது உருவாகி வளிமண்டலத்தில் வெளியிடப்படும் மூலக்கூறு ஆக்ஸிஜனின் மூலமானது ஒளிச்சேர்க்கை ஆகும் - ஒளியின் செல்வாக்கின் கீழ் நீரின் சிதைவு. நீரின் ஒளிச்சேர்க்கைக்கு கூடுதலாக, சூரிய கதிர்வீச்சின் ஆற்றல் ஒளி கட்டத்தில் ஆக்ஸிஜனின் பங்கேற்பு இல்லாமல் ஏடிபி மற்றும் ஏடிபி மற்றும் பாஸ்பேட் ஆகியவற்றின் தொகுப்புக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது மிகவும் திறமையான செயல்முறையாகும்: ஆக்ஸிஜனின் பங்கேற்புடன் அதே தாவரங்களின் மைட்டோகாண்ட்ரியாவை விட குளோரோபிளாஸ்ட்களில் 30 மடங்கு அதிகமான ஏடிபி உருவாகிறது. இந்த வழியில், ஒளிச்சேர்க்கையின் இருண்ட கட்டத்தில் செயல்முறைகளுக்கு தேவையான ஆற்றல் குவிக்கப்படுகிறது.

சிக்கலானது இரசாயன எதிர்வினைகள்இருண்ட கட்டத்தில், ஒளி தேவையில்லை, முக்கிய இடம் CO2 பிணைப்பால் ஆக்கிரமிக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த எதிர்வினைகள் ஒளி கட்டத்தில் தொகுக்கப்பட்ட ATP மூலக்கூறுகள் மற்றும் நீரின் ஒளிப்பகுப்பின் போது உருவாகும் ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் மற்றும் கேரியர் மூலக்கூறுகளுடன் தொடர்புடையவை:

6CO2 + 24H - "C6H12O6 + 6NEO

எனவே சூரிய ஒளியின் ஆற்றல் சிக்கலான கரிம சேர்மங்களின் வேதியியல் பிணைப்புகளின் ஆற்றலாக மாற்றப்படுகிறது.

87. தாவரங்களுக்கும் கிரகத்திற்கும் ஒளிச்சேர்க்கையின் முக்கியத்துவம்.

ஒளிச்சேர்க்கை என்பது உயிரியல் ஆற்றலின் முக்கிய ஆதாரமாகும், ஒளிச்சேர்க்கை ஆட்டோட்ரோப்கள் கனிம பொருட்களிலிருந்து கரிமப் பொருட்களை ஒருங்கிணைக்கப் பயன்படுத்துகின்றன, ஹீட்டோரோட்ரோப்கள் இரசாயனப் பிணைப்புகள் வடிவில் சேமிக்கப்படும் ஆற்றலின் காரணமாக உள்ளன, சுவாசம் மற்றும் நொதித்தல் செயல்முறைகளில் வெளியிடுகின்றன. புதைபடிவ எரிபொருட்களின் (நிலக்கரி, எண்ணெய், இயற்கை எரிவாயு, கரி) எரிப்பிலிருந்து மனிதகுலம் பெற்ற ஆற்றல் ஒளிச்சேர்க்கையின் செயல்பாட்டில் சேமிக்கப்படுகிறது.

ஒளிச்சேர்க்கை என்பது உயிரியல் சுழற்சியில் கனிம கார்பனின் முக்கிய உள்ளீடு ஆகும். வளிமண்டலத்தில் உள்ள அனைத்து இலவச ஆக்ஸிஜனும் பயோஜெனிக் தோற்றம் கொண்டது மற்றும் ஒளிச்சேர்க்கையின் துணை தயாரிப்பு ஆகும். ஆக்ஸிஜனேற்ற வளிமண்டலத்தின் உருவாக்கம் (ஆக்ஸிஜன் பேரழிவு) பூமியின் மேற்பரப்பின் நிலையை முற்றிலுமாக மாற்றியது, சுவாசத்தின் தோற்றத்தை சாத்தியமாக்கியது, பின்னர், ஓசோன் அடுக்கு உருவான பிறகு, உயிர்கள் நிலத்திற்கு வர அனுமதித்தது. ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறை அனைத்து உயிரினங்களுக்கும் ஊட்டச்சத்தின் அடிப்படையாகும், மேலும் மனிதகுலத்திற்கு எரிபொருள் (மரம், நிலக்கரி, எண்ணெய்), இழைகள் (செல்லுலோஸ்) மற்றும் எண்ணற்ற பயனுள்ள இரசாயன கலவைகள் ஆகியவற்றை வழங்குகிறது. ஒளிச்சேர்க்கையின் போது காற்றில் இருந்து பிணைக்கப்பட்ட கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் தண்ணீரிலிருந்து, பயிரின் உலர்ந்த எடையில் சுமார் 90-95% உருவாகிறது. மீதமுள்ள 5-10% மண்ணிலிருந்து பெறப்பட்ட தாது உப்புகள் மற்றும் நைட்ரஜன் ஆகும்.

மனிதன் ஒளிச்சேர்க்கையின் 7% தயாரிப்புகளை உணவுக்காகவும், விலங்குகளின் தீவனமாகவும், எரிபொருள் மற்றும் கட்டுமானப் பொருட்களாகவும் பயன்படுத்துகிறான்.

பூமியில் மிகவும் பொதுவான செயல்முறைகளில் ஒன்றான ஒளிச்சேர்க்கை, கார்பன், ஆக்ஸிஜன் மற்றும் பிற தனிமங்களின் இயற்கை சுழற்சிகளை தீர்மானிக்கிறது மற்றும் நமது கிரகத்தில் வாழ்வதற்கான பொருள் மற்றும் ஆற்றல் அடிப்படையை வழங்குகிறது. வளிமண்டல ஆக்ஸிஜனின் ஒரே ஆதாரமாக ஒளிச்சேர்க்கை உள்ளது.

ஒளிச்சேர்க்கை என்பது பூமியில் மிகவும் பொதுவான செயல்முறைகளில் ஒன்றாகும், இது இயற்கையில் உள்ள கார்பன், O2 மற்றும் பிற கூறுகளின் சுழற்சியை தீர்மானிக்கிறது.இது கிரகத்தில் உள்ள அனைத்து உயிர்களுக்கும் பொருள் மற்றும் ஆற்றல் அடிப்படையாகும். ஒவ்வொரு ஆண்டும், ஒளிச்சேர்க்கையின் விளைவாக, சுமார் 8 1010 டன் கார்பன் கரிமப் பொருளின் வடிவத்தில் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் 1011 டன் செல்லுலோஸ் உருவாகிறது. ஒளிச்சேர்க்கையின் காரணமாக, நில தாவரங்கள் ஆண்டுக்கு சுமார் 1.8 1011 டன் உலர் உயிரிகளை உருவாக்குகின்றன; பெருங்கடல்களில் ஆண்டுதோறும் ஏறக்குறைய அதே அளவு தாவர உயிரி உருவாகிறது. நிலத்தில் ஒளிச்சேர்க்கையின் மொத்த உற்பத்தியில் மழைக்காடுகள் 29% வரை பங்களிக்கின்றன, மேலும் அனைத்து வகையான காடுகளின் பங்களிப்பு 68% ஆகும். உயர் தாவரங்கள் மற்றும் பாசிகளின் ஒளிச்சேர்க்கை மட்டுமே வளிமண்டல O2 இன் ஒரே ஆதாரமாகும். சுமார் 2.8 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு பூமியில் O2 உருவாவதோடு நீர் ஆக்சிஜனேற்றத்தின் பொறிமுறையின் தோற்றம் உயிரியல் பரிணாம வளர்ச்சியில் மிக முக்கியமான நிகழ்வாகும், இது சூரியனின் ஒளியை முக்கிய ஆதாரமாக மாற்றியது - உயிர்க்கோளத்தின் இலவச ஆற்றல், மற்றும் நீர் - ஒரு உயிரினங்களில் உள்ள பொருட்களின் தொகுப்புக்கான ஹைட்ரஜனின் கிட்டத்தட்ட வரம்பற்ற ஆதாரம். இதன் விளைவாக, நவீன கலவையின் வளிமண்டலம் உருவாக்கப்பட்டது, O2 உணவு ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கு கிடைத்தது, மேலும் இது மிகவும் ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட ஹீட்டோரோட்ரோபிக் உயிரினங்களின் தோற்றத்திற்கு வழிவகுத்தது (வெளிப்புற கரிம பொருட்கள் கார்பன் மூலமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன). ஒளிச்சேர்க்கை தயாரிப்புகளின் வடிவில் சூரிய கதிர்வீச்சு ஆற்றலின் மொத்த சேமிப்பு ஆண்டுக்கு சுமார் 1.6 1021 kJ ஆகும், இது மனிதகுலத்தின் தற்போதைய ஆற்றல் நுகர்வு விட சுமார் 10 மடங்கு அதிகமாகும். சூரிய கதிர்வீச்சின் ஆற்றலில் ஏறக்குறைய பாதி ஸ்பெக்ட்ரமின் புலப்படும் பகுதியில் விழுகிறது (அலைநீளம் l 400 முதல் 700 nm வரை), இது ஒளிச்சேர்க்கைக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது (உடலியல் ரீதியாக செயல்படும் கதிர்வீச்சு, அல்லது PAR). ஐஆர் கதிர்வீச்சு ஆக்ஸிஜன் உற்பத்தி செய்யும் உயிரினங்களின் ஒளிச்சேர்க்கைக்கு ஏற்றது அல்ல (அதிக தாவரங்கள் மற்றும் பாசிகள்), ஆனால் சில ஒளிச்சேர்க்கை பாக்டீரியாக்களால் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

S.N. வினோகிராட்ஸ்கியின் வேதியியல் செயல்முறையின் கண்டுபிடிப்பு. செயல்முறை சிறப்பியல்பு.

வேதியியல் தொகுப்பு என்பது கார்பன் டை ஆக்சைடில் இருந்து கரிமப் பொருட்களின் தொகுப்பு ஆகும், இது நுண்ணுயிரிகளின் வாழ்நாளில் அம்மோனியா, ஹைட்ரஜன் சல்பைட் மற்றும் பிற இரசாயனங்களின் ஆக்சிஜனேற்றத்தின் போது வெளிப்படும் ஆற்றலின் காரணமாக நிகழ்கிறது. வேதிச்சேர்க்கைக்கு மற்றொரு பெயரும் உண்டு - கெமோலிதோஆட்டோட்ரோபி. 1887 ஆம் ஆண்டில் எஸ்.என். வினோகிராடோவ்ஸ்கியின் வேதிச்சேர்க்கையின் கண்டுபிடிப்பு, உயிரினங்களுக்கு அடிப்படையான வளர்சிதை மாற்ற வகைகளைப் பற்றிய அறிவியலின் கருத்துக்களை தீவிரமாக மாற்றியது. பல நுண்ணுயிரிகளுக்கான வேதியியல் உருவாக்கம் மட்டுமே ஊட்டச்சத்து வகையாகும், ஏனெனில் அவை கார்பன் டை ஆக்சைடை கார்பனின் ஒரே ஆதாரமாக உறிஞ்சும் திறன் கொண்டவை. ஒளிச்சேர்க்கையைப் போலன்றி, வேதிச்சேர்க்கை ஒளி ஆற்றலுக்குப் பதிலாக ஆற்றலைப் பயன்படுத்துகிறது, இது ரெடாக்ஸ் எதிர்வினைகளின் விளைவாக உருவாகிறது.

அடினோசின் ட்ரைபாஸ்போரிக் அமிலத்தின் (ATP) தொகுப்புக்கு இந்த ஆற்றல் போதுமானதாக இருக்க வேண்டும், மேலும் அதன் அளவு 10 kcal/mol ஐ விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும். ஆக்ஸிஜனேற்றக்கூடிய சில பொருட்கள் ஏற்கனவே சைட்டோக்ரோம் மட்டத்தில் உள்ள சங்கிலிக்கு தங்கள் எலக்ட்ரான்களை நன்கொடையாக வழங்குகின்றன, இதனால் குறைக்கும் முகவரின் தொகுப்புக்கு கூடுதல் ஆற்றல் நுகர்வு உருவாக்கப்படுகிறது. வேதிச்சேர்க்கையில், கரிம சேர்மங்களின் உயிரியக்கவியல் கார்பன் டை ஆக்சைட்டின் தன்னியக்க ஒருங்கிணைப்பு காரணமாக ஏற்படுகிறது, அதாவது ஒளிச்சேர்க்கையில் அதே வழியில். செல் சவ்வுக்குள் கட்டமைக்கப்பட்ட பாக்டீரியாவின் சுவாச நொதிகளின் சங்கிலியுடன் எலக்ட்ரான்களை மாற்றுவதன் விளைவாக, ஆற்றல் ATP வடிவத்தில் பெறப்படுகிறது. மிக அதிக ஆற்றல் நுகர்வு காரணமாக, ஹைட்ரஜனைத் தவிர அனைத்து வேதியியல் பாக்டீரியாக்களும் சிறிய உயிர்ப்பொருளை உருவாக்குகின்றன, ஆனால் அதே நேரத்தில் அவை அதிக அளவு கனிமப் பொருட்களை ஆக்ஸிஜனேற்றுகின்றன. ஹைட்ரஜன் பாக்டீரியா புரதத்தை உற்பத்தி செய்வதற்கும், கார்பன் டை ஆக்சைட்டின் வளிமண்டலத்தை சுத்தம் செய்வதற்கும் விஞ்ஞானிகளால் பயன்படுத்தப்படுகிறது, குறிப்பாக மூடிய சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளில். பலவிதமான வேதியியல் பாக்டீரியாக்கள் உள்ளன, அவற்றில் பெரும்பாலானவை சூடோமோனாஸைச் சேர்ந்தவை, அவை இழை மற்றும் வளரும் பாக்டீரியா, லெப்டோஸ்பைரா, ஸ்பைரில்லம் மற்றும் கோரினேபாக்டீரியா ஆகியவற்றிலும் காணப்படுகின்றன.

புரோகாரியோட்கள் மூலம் வேதிச்சேர்க்கையைப் பயன்படுத்துவதற்கான எடுத்துக்காட்டுகள்.

வேதியியலின் சாராம்சம் (ரஷ்ய ஆராய்ச்சியாளர் செர்ஜி நிகோலாவிச் வினோகிராட்ஸ்கியால் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட ஒரு செயல்முறை) இந்த உயிரினத்தால் எளிய (கனிம) பொருட்களுடன் மேற்கொள்ளப்படும் ரெடாக்ஸ் எதிர்வினைகள் மூலம் உடல் ஆற்றலைப் பெறுகிறது. அம்மோனியத்திலிருந்து நைட்ரைட்டுக்கு ஆக்சிஜனேற்றம், அல்லது இரும்பு இரும்பிலிருந்து ஃபெரிக், ஹைட்ரஜன் சல்பைடு முதல் கந்தகம் போன்றவை இத்தகைய எதிர்விளைவுகளுக்கு எடுத்துக்காட்டுகளாக இருக்கலாம். புரோகாரியோட்டுகளின் சில குழுக்கள் (சொல்லின் பரந்த பொருளில் பாக்டீரியா) மட்டுமே வேதியியல் தொகுப்புக்கு திறன் கொண்டவை. வேதிச்சேர்க்கையின் காரணமாக, சில நீர்வெப்பங்களின் சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகள் மட்டுமே (கடலின் அடிவாரத்தில் குறைந்த பொருட்கள் நிறைந்த சூடான நிலத்தடி நீர் வெளியேறும் இடங்கள் - ஹைட்ரஜன், ஹைட்ரஜன் சல்பைட், இரும்பு சல்பைட் போன்றவை) தற்போது உள்ளன, அதே போல் மிகவும் எளிமையானவை. நிலத்தில் உள்ள பாறைப் பிழைகளில் அதிக ஆழத்தில் காணப்படும் பாக்டீரியா, சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகள் மட்டுமே.

பாக்டீரியா - வேதியியல், பாறைகளை அழிக்கவும், கழிவுநீரை சுத்திகரிக்கவும், தாதுக்களின் உருவாக்கத்தில் பங்கேற்கவும்.

தலைப்பு 3 ஒளிச்சேர்க்கையின் நிலைகள்

பிரிவு 3 ஒளிச்சேர்க்கை

1. ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளி கட்டம்

2.ஒளிச்சேர்க்கை பாஸ்போரிலேஷன்

3. ஒளிச்சேர்க்கையின் போது CO 2 ஐ சரிசெய்யும் வழிகள்

4. ஃபோட்டோரெஸ்பிரேஷன்

ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளி கட்டத்தின் சாராம்சம் கதிரியக்க ஆற்றலை உறிஞ்சுவது மற்றும் இருண்ட எதிர்வினைகளில் கார்பனைக் குறைக்க தேவையான ஒரு ஒருங்கிணைப்பு சக்தியாக (ATP மற்றும் NADP-H) மாற்றப்படுகிறது. ஒளி ஆற்றலை இரசாயன ஆற்றலாக மாற்றும் செயல்முறைகளின் சிக்கலானது அவற்றின் கடுமையான சவ்வு அமைப்பு தேவைப்படுகிறது. ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளி நிலை குளோரோபிளாஸ்டின் தானியங்களில் ஏற்படுகிறது.

எனவே, ஒளிச்சேர்க்கை சவ்வு ஒரு மிக முக்கியமான எதிர்வினையை மேற்கொள்கிறது: இது உறிஞ்சப்பட்ட ஒளி குவாண்டாவின் ஆற்றலை NADP-H இன் ரெடாக்ஸ் ஆற்றலாகவும், பாஸ்போரில் குழுவின் பரிமாற்றத்தின் எதிர்வினையின் ஆற்றலாகவும் மாற்றுகிறது. ஏடிபி மூலக்கூறுஇந்த வழக்கில், ஆற்றல் அதன் மிகக் குறுகிய கால வடிவத்திலிருந்து மிகவும் நீண்ட கால வடிவமாக மாற்றப்படுகிறது. கார்பன் டை ஆக்சைடைக் குறைக்க வழிவகுத்தவை உட்பட தாவர உயிரணுவின் உயிர்வேதியியல் எதிர்வினைகளில் உறுதிப்படுத்தப்பட்ட ஆற்றல் பின்னர் பயன்படுத்தப்படலாம்.

ஐந்து பெரிய பாலிபெப்டைட் வளாகங்கள் குளோரோபிளாஸ்ட்களின் உள் சவ்வுகளில் பதிக்கப்பட்டுள்ளன: ஒளிச்சேர்க்கை வளாகம் I (PS I), ஒளிச்சேர்க்கை வளாகம் II (PSII), ஒளி அறுவடை வளாகம் II (CCII), சைட்டோக்ரோம் b 6 f-காம்ப்ளக்ஸ்மற்றும் ATP சின்தேஸ் (CF 0 - CF 1 காம்ப்ளக்ஸ்). PSI, PSII மற்றும் CCKII வளாகங்களில் நிறமிகள் (குளோரோபில்ஸ், கரோட்டினாய்டுகள்) உள்ளன, அவற்றில் பெரும்பாலானவை PSI மற்றும் PSII எதிர்வினை மையங்களின் நிறமிகளுக்கு ஆற்றலை சேகரிக்கும் ஆண்டெனா நிறமிகளாக செயல்படுகின்றன. PSI மற்றும் PSII வளாகங்கள், அத்துடன் சைட்டோக்ரோம் b 6 f-காம்ப்ளக்ஸ் ரெடாக்ஸ் காஃபாக்டர்களைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் ஒளிச்சேர்க்கை எலக்ட்ரான் போக்குவரத்தில் ஈடுபட்டுள்ளது. இந்த வளாகங்களின் புரதங்கள் ஹைட்ரோபோபிக் அமினோ அமிலங்களின் உயர் உள்ளடக்கத்தால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன, இது சவ்வுக்குள் அவற்றின் ஒருங்கிணைப்பை உறுதி செய்கிறது. ஏடிபி சின்தேஸ் ( CF0 - CF1- சிக்கலானது) ஏடிபியின் தொகுப்பை மேற்கொள்கிறது. பெரிய பாலிபெப்டைட் வளாகங்களுக்கு கூடுதலாக, தைலகாய்டு சவ்வுகளில் சிறிய புரத கூறுகள் உள்ளன - பிளாஸ்டோசயனின், ஃபெர்டாக்சின்மற்றும் ஃபெர்டாக்சின்-என்ஏடிபி-ஆக்ஸிடோரேடக்டேஸ்,சவ்வுகளின் மேற்பரப்பில் அமைந்துள்ளது. அவை ஒளிச்சேர்க்கையின் எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து அமைப்பின் ஒரு பகுதியாகும்.

ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளி சுழற்சியில் பின்வரும் செயல்முறைகள் நிகழ்கின்றன: 1) ஒளிச்சேர்க்கை நிறமிகளின் மூலக்கூறுகளின் ஒளிச்சேர்க்கை; 2) ஆண்டெனாவிலிருந்து எதிர்வினை மையத்திற்கு ஆற்றல் இடம்பெயர்வு; 3) நீர் மூலக்கூறின் ஒளி ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் வெளியீடு; 4) NADP-ஐ NADP-H க்கு போட்டோரெடக்ஷன்; 5) ஒளிச்சேர்க்கை பாஸ்போரிலேஷன், ஏடிபி உருவாக்கம்.

குளோரோபிளாஸ்ட் நிறமிகள் செயல்பாட்டு வளாகங்களாக இணைக்கப்படுகின்றன - நிறமி அமைப்புகள் இதில் எதிர்வினை மையம் குளோரோபில் உள்ளது. ஒரு,ஒளிச்சேர்க்கையை மேற்கொள்வது, ஒளி அறுவடை நிறமிகளைக் கொண்ட ஆண்டெனாவுடன் ஆற்றல் பரிமாற்ற செயல்முறைகளுடன் தொடர்புடையது. உயர் தாவரங்களில் ஒளிச்சேர்க்கையின் நவீன திட்டம் இரண்டு வெவ்வேறு ஒளிச்சேர்க்கைகளின் பங்கேற்புடன் மேற்கொள்ளப்படும் இரண்டு ஒளி வேதியியல் எதிர்வினைகளை உள்ளடக்கியது. அவற்றின் இருப்பு பற்றிய அனுமானம் 1957 ஆம் ஆண்டில் ஆர். எமர்சன் அவர்களால் குறுகிய அலைநீளக் கதிர்களுடன் (650 nm) கூட்டு வெளிச்சத்தின் மூலம் நீண்ட அலை சிவப்பு ஒளியின் (700 nm) செயல்பாட்டை மேம்படுத்துவதைக் கண்டறிந்த விளைவின் அடிப்படையில் செய்யப்பட்டது. அதைத் தொடர்ந்து, PSI உடன் ஒப்பிடும்போது போட்டோசிஸ்டம் II குறைந்த அலைநீளங்களை உறிஞ்சுகிறது என்று கண்டறியப்பட்டது. ஒளிச்சேர்க்கை அவர்கள் ஒன்றாக வேலை செய்யும் போது மட்டுமே திறமையானதாக இருக்கும், இது எமர்சன் பெருக்க விளைவை விளக்குகிறது.

PSI ஒரு எதிர்வினை மையமாக குளோரோபில் டைமரைக் கொண்டுள்ளது ஒரு சிஒளியின் அதிகபட்ச உறிஞ்சுதல் 700 nm (P 700), அத்துடன் குளோரோபில்ஸ் அ 675-695 , ஆண்டெனா கூறுகளின் பாத்திரத்தை வகிக்கிறது. இந்த அமைப்பில் முதன்மை எலக்ட்ரான் ஏற்பி குளோரோபிலின் மோனோமெரிக் வடிவமாகும் அ 695, இரண்டாம் நிலை ஏற்பிகள் இரும்பு-சல்பர் புரதங்கள் (-FeS). ஒளியின் செயல்பாட்டின் கீழ் எஃப்எஸ்ஐ வளாகம் இரும்புச்சத்து கொண்ட புரதத்தை மீட்டெடுக்கிறது - ஃபெரெடாக்சின் (எஃப்டி) மற்றும் தாமிரம் கொண்ட புரதம் - பிளாஸ்டோசயனின் (பிசி) ஐ ஆக்ஸிஜனேற்றுகிறது.

PSII குளோரோபில் கொண்ட எதிர்வினை மையத்தை உள்ளடக்கியது அ(P 680) மற்றும் ஆண்டெனா நிறமிகள் - குளோரோபில்ஸ் அ 670-683. முதன்மை எலக்ட்ரான் ஏற்பி பியோஃபிடின் (பிஎஃப்) ஆகும், இது பிளாஸ்டோகுவினோனுக்கு எலக்ட்ரான்களை நன்கொடை அளிக்கிறது. PSII ஆனது S- அமைப்பின் புரத வளாகத்தையும் உள்ளடக்கியது, இது தண்ணீரை ஆக்ஸிஜனேற்றுகிறது மற்றும் எலக்ட்ரான் கேரியர் Z. இந்த சிக்கலானது மாங்கனீசு, குளோரின் மற்றும் மெக்னீசியம் ஆகியவற்றின் பங்கேற்புடன் செயல்படுகிறது. PSII பிளாஸ்டோகுவினோனை (PQ) குறைக்கிறது மற்றும் O 2 மற்றும் புரோட்டான்களின் வெளியீட்டில் தண்ணீரை ஆக்ஸிஜனேற்றுகிறது.

PSII மற்றும் FSI இடையே இணைக்கும் இணைப்பு பிளாஸ்டோகுவினோன் நிதி, புரத சைட்டோக்ரோம் வளாகம் ஆகும். b 6 fமற்றும் பிளாஸ்டோசயனின்.

தாவர குளோரோபிளாஸ்ட்களில், ஒவ்வொரு எதிர்வினை மையமும் ஏறத்தாழ 300 நிறமி மூலக்கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது, அவை ஆண்டெனா அல்லது ஒளி அறுவடை வளாகங்களின் ஒரு பகுதியாகும். குளோரோபிளாஸ்ட் லேமேல்லிலிருந்து தனிமைப்படுத்தப்பட்ட குளோரோபில்களைக் கொண்ட ஒளி-அறுவடை புரோட்டீன் வளாகம் அமற்றும் பிமற்றும் கரோட்டினாய்டுகள் (CCK), PS உடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது மற்றும் PSI மற்றும் PSII இன் நேரடியாக பகுதியாக இருக்கும் ஆண்டெனா வளாகங்கள் (ஃபோட்டோசிஸ்டம்களின் ஆண்டெனா கூறுகளை மையப்படுத்துதல்). தைலகாய்டு புரதத்தின் பாதி மற்றும் குளோரோபில் 60% CSC இல் உள்ளமைக்கப்பட்டுள்ளது. ஒவ்வொரு எஸ்எஸ்சியும் 120 முதல் 240 குளோரோபில் மூலக்கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது.

PS1 ஆண்டெனா புரத வளாகத்தில் 110 குளோரோபில் மூலக்கூறுகள் உள்ளன அஒரு P 700க்கு 680-695 , இவற்றில், 60 மூலக்கூறுகள் ஆண்டெனா வளாகத்தின் கூறுகளாகும், அவை SSC PSI ஆகக் கருதப்படலாம். FSI ஆண்டெனா வளாகத்தில் பி-கரோட்டின் உள்ளது.

PSII ஆண்டெனா புரத வளாகத்தில் 40 குளோரோபில் மூலக்கூறுகள் உள்ளன அஒரு P 680 மற்றும் b-கரோட்டின் அதிகபட்சமாக 670-683 nm உறிஞ்சுதலுடன்.

ஆண்டெனா வளாகங்களின் குரோமோபுரோட்டீன்கள் ஒளி வேதியியல் செயல்பாட்டைக் கொண்டிருக்கவில்லை. அவற்றின் பங்கு குவாண்டாவின் ஆற்றலை உறிஞ்சி, P 700 மற்றும் P 680 எதிர்வினை மையங்களின் சிறிய எண்ணிக்கையிலான மூலக்கூறுகளுக்கு மாற்றுவதாகும், அவை ஒவ்வொன்றும் எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து சங்கிலியுடன் தொடர்புடையது மற்றும் ஒரு ஒளி வேதியியல் எதிர்வினையை மேற்கொள்கின்றன. அனைத்து குளோரோபில் மூலக்கூறுகளுக்கும் எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து சங்கிலிகளின் அமைப்பு (ETC) பகுத்தறிவற்றது, ஏனெனில் நேரடி சூரிய ஒளியில் கூட, ஒளி குவாண்டா ஒரு நிறமி மூலக்கூறை 0.1 வினாடிக்கு ஒரு முறைக்கு மேல் தாக்காது.

இயற்பியல் வழிமுறைகள்ஆற்றல் உறிஞ்சுதல், சேமிப்பு மற்றும் இடம்பெயர்வு செயல்முறைகள்குளோரோபில் மூலக்கூறுகள் நன்கு ஆய்வு செய்யப்படுகின்றன. ஃபோட்டான் உறிஞ்சுதல்(hν) வெவ்வேறு ஆற்றல் நிலைகளுக்கு கணினியின் மாற்றம் காரணமாகும். ஒரு மூலக்கூறில், ஒரு அணுவைப் போலல்லாமல், மின்னணு, அதிர்வு மற்றும் சுழற்சி இயக்கங்கள் சாத்தியமாகும், மேலும் ஒரு மூலக்கூறின் மொத்த ஆற்றல் இந்த வகையான ஆற்றல்களின் கூட்டுத்தொகைக்கு சமம். உறிஞ்சும் அமைப்பின் ஆற்றலின் முக்கிய காட்டி அதன் மின்னணு ஆற்றலின் நிலை ஆகும், இது சுற்றுப்பாதையில் வெளிப்புற எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றலால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. பாலி கொள்கையின்படி, எதிரெதிர் திசையில் சுழலும் இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்புற சுற்றுப்பாதையில் உள்ளன, இதன் விளைவாக ஜோடி எலக்ட்ரான்களின் நிலையான அமைப்பு உருவாகிறது. ஒளி ஆற்றலை உறிஞ்சுவது எலக்ட்ரான்களில் ஒன்றை அதிக சுற்றுப்பாதைக்கு மாற்றுவதன் மூலம் உறிஞ்சப்பட்ட ஆற்றலை மின்னணு தூண்டுதல் ஆற்றலின் வடிவத்தில் சேமிக்கிறது. உறிஞ்சும் அமைப்புகளின் மிக முக்கியமான பண்பு உறிஞ்சுதலின் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட தன்மை ஆகும், இது மூலக்கூறின் மின்னணு கட்டமைப்பால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. ஒரு சிக்கலான கரிம மூலக்கூறில் ஒரு குறிப்பிட்ட கட்டற்ற சுற்றுப்பாதைகள் உள்ளன, அவை ஒளி குவாண்டாவை உறிஞ்சும் போது எலக்ட்ரான் கடந்து செல்ல முடியும். போரின் "அதிர்வெண் விதியின்" படி, உறிஞ்சப்பட்ட அல்லது உமிழப்படும் கதிர்வீச்சின் அதிர்வெண், நிலைகளுக்கு இடையே உள்ள ஆற்றல் வேறுபாட்டுடன் கண்டிப்பாக ஒத்திருக்க வேண்டும்:

ν \u003d (E 2 - E 1) / h,

h என்பது பிளாங்கின் மாறிலி.

ஒவ்வொரு மின்னணு மாற்றமும் ஒரு குறிப்பிட்ட உறிஞ்சுதல் பட்டைக்கு ஒத்திருக்கிறது. இவ்வாறு, ஒரு மூலக்கூறின் மின்னணு அமைப்பு மின்னணு-அதிர்வு நிறமாலையின் தன்மையை தீர்மானிக்கிறது.

உறிஞ்சப்பட்ட ஆற்றல் சேமிப்புநிறமிகளின் மின்னணு உற்சாகமான நிலைகளின் தோற்றத்துடன் தொடர்புடையது. இந்த நிறமிகளின் மின்னணு மாற்றங்களின் திட்டத்தின் பகுப்பாய்வின் அடிப்படையில் Mg-porphyrins இன் உற்சாகமான நிலைகளின் உடல் ஒழுங்குமுறைகளை கருத்தில் கொள்ளலாம் (படம்).

உற்சாகமான நிலைகளில் இரண்டு முக்கிய வகைகள் உள்ளன - ஒற்றை மற்றும் மும்மடங்கு. அவை ஆற்றல் மற்றும் எலக்ட்ரான் சுழல் நிலையில் வேறுபடுகின்றன. உற்சாகமான ஒற்றை நிலையில், எலக்ட்ரான் தரையில் சுழல்கிறது மற்றும் உற்சாகமான நிலைகள் எதிர் இணையாக இருக்கும்; மும்மடங்கு நிலைக்கு மாறும்போது, ​​உற்சாகமான எலக்ட்ரான் சுழல் ஒரு இருமுனை அமைப்பை உருவாக்குகிறது. ஒரு ஃபோட்டான் உறிஞ்சப்படும் போது, ​​குளோரோபில் மூலக்கூறு தரையில் இருந்து (S 0) உற்சாகமான ஒற்றை நிலைகளில் ஒன்றிற்கு செல்கிறது - S 1 அல்லது S 2 , அதிக ஆற்றலுடன் ஒரு உற்சாகமான நிலைக்கு எலக்ட்ரானின் மாற்றத்துடன் சேர்ந்துள்ளது. உற்சாகமான நிலை S 2 மிகவும் நிலையற்றது. எலக்ட்ரான் விரைவாக (10 -12 வினாடிகளுக்குள்) அதன் ஆற்றலின் ஒரு பகுதியை வெப்ப வடிவில் இழந்து, குறைந்த அதிர்வு நிலை S 1 க்கு இறங்குகிறது, அங்கு அது 10 -9 வினாடிகள் வரை இருக்கும். S 1 நிலையில், எலக்ட்ரானின் சுழல் தலைகீழாக மாற்றப்படலாம் மற்றும் மூன்று நிலை T 1 க்கு மாறலாம், இதன் ஆற்றல் S 1 ஐ விட குறைவாக உள்ளது .

உற்சாகமான நிலைகளை செயலிழக்க பல வழிகள் உள்ளன:

ஃபோட்டான் உமிழ்வு அமைப்பு தரை நிலைக்கு (ஃப்ளோரசன்ஸ் அல்லது பாஸ்போரெசென்ஸ்) மாற்றத்துடன்;

மற்றொரு மூலக்கூறுக்கு ஆற்றல் பரிமாற்றம்

ஒளி வேதியியல் எதிர்வினையில் தூண்டுதல் ஆற்றலின் பயன்பாடு.

ஆற்றல் இடம்பெயர்வுநிறமி மூலக்கூறுகளுக்கு இடையில் பின்வரும் வழிமுறைகள் மூலம் மேற்கொள்ளப்படலாம். தூண்டல் அதிர்வு பொறிமுறை(Förster மெக்கானிசம்) எலக்ட்ரான் மாற்றம் ஒளியியல் ரீதியாக அனுமதிக்கப்படும் மற்றும் ஆற்றல் பரிமாற்றத்தின் படி மேற்கொள்ளப்படும் நிபந்தனையின் கீழ் சாத்தியமாகும். எக்ஸிடான் பொறிமுறை."எக்ஸிடான்" என்பது ஒரு மூலக்கூறின் எலக்ட்ரானிக் உற்சாகமான நிலை என்று பொருள்படும், அங்கு உற்சாகமான எலக்ட்ரான் நிறமி மூலக்கூறுடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் சார்ஜ் பிரிப்பு ஏற்படாது. ஒரு உற்சாகமான நிறமி மூலக்கூறிலிருந்து மற்றொரு மூலக்கூறுக்கு ஆற்றலை மாற்றுவது தூண்டுதல் ஆற்றலின் கதிரியக்கமற்ற பரிமாற்றத்தால் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. ஒரு உற்சாகமான எலக்ட்ரான் ஒரு ஊசலாடும் இருமுனையாகும். விளைவான மாற்று மின்சார புலம், ஒத்ததிர்வு (தரையில் மற்றும் உற்சாகமான நிலைகளுக்கு இடையே உள்ள ஆற்றல் சமத்துவம்) மற்றும் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே போதுமான வலுவான தொடர்புகளை தீர்மானிக்கும் தூண்டல் நிலைமைகளின் கீழ் மற்றொரு நிறமி மூலக்கூறில் எலக்ட்ரானின் ஒத்த அலைவுகளை ஏற்படுத்தலாம் (10 க்கு மேல் இல்லாத தூரம். nm).

டெரெனின்-டெக்ஸ்டர் ஆற்றல் இடம்பெயர்வின் பரிமாற்ற-அதிர்வு நுட்பம்மாற்றம் ஒளியியல் ரீதியாக தடைசெய்யப்பட்டால் மற்றும் நிறமியின் தூண்டுதலின் போது இருமுனை உருவாகாதபோது நிகழ்கிறது. அதன் செயல்பாட்டிற்கு மூலக்கூறுகள் (சுமார் 1 nm) ஒன்றுடன் ஒன்று வெளிப்புற சுற்றுப்பாதைகளுடன் நெருங்கிய தொடர்பு தேவைப்படுகிறது. இந்த நிலைமைகளின் கீழ், ஒற்றை மற்றும் மூன்று நிலைகளில் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்களின் பரிமாற்றம் சாத்தியமாகும்.

ஒளி வேதியியலில் ஒரு கருத்து உள்ளது குவாண்டம் நுகர்வுசெயல்முறை. ஒளிச்சேர்க்கை தொடர்பாக, ஒளி ஆற்றலை இரசாயன ஆற்றலாக மாற்றும் செயல்திறனின் இந்த காட்டி, ஒரு O 2 மூலக்கூறை வெளியிடுவதற்கு எத்தனை ஃபோட்டான்கள் ஒளி உறிஞ்சப்படுகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. ஒரு ஒளிச்சேர்க்கை பொருளின் ஒவ்வொரு மூலக்கூறும் ஒரு நேரத்தில் ஒரு குவாண்டம் ஒளியை மட்டுமே உறிஞ்சுகிறது என்பதை நினைவில் கொள்ள வேண்டும். ஒளிச்சேர்க்கை பொருளின் மூலக்கூறில் சில மாற்றங்களை ஏற்படுத்த இந்த ஆற்றல் போதுமானது.

குவாண்டம் ஓட்டத்தின் பரஸ்பரம் அழைக்கப்படுகிறது குவாண்டம் விளைச்சல்: ஒரு குவாண்டம் ஒளிக்கு வெளியிடப்பட்ட ஆக்ஸிஜன் மூலக்கூறுகள் அல்லது உறிஞ்சப்பட்ட கார்பன் டை ஆக்சைடு மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை. இந்த காட்டி ஒன்றுக்கு குறைவாக உள்ளது. எனவே, ஒரு CO 2 மூலக்கூறின் ஒருங்கிணைப்புக்கு 8 ஒளி குவாண்டா செலவிடப்பட்டால், குவாண்டம் விளைச்சல் 0.125 ஆகும்.

ஒளிச்சேர்க்கையின் எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து சங்கிலியின் அமைப்பு மற்றும் அதன் கூறுகளின் பண்புகள்.ஒளிச்சேர்க்கையின் எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து சங்கிலி குளோரோபிளாஸ்ட்களின் சவ்வு கட்டமைப்புகளில் அமைந்துள்ள ஏராளமான கூறுகளை உள்ளடக்கியது. குயினோன்களைத் தவிர, கிட்டத்தட்ட அனைத்து கூறுகளும், மீளக்கூடிய ரெடாக்ஸ் மாற்றங்கள் மற்றும் புரோட்டான்களுடன் எலக்ட்ரான் அல்லது எலக்ட்ரான் கேரியர்களாக செயல்படும் திறன் கொண்ட செயல்பாட்டுக் குழுக்களைக் கொண்ட புரதங்களாகும். பல ETC கேரியர்களில் உலோகங்கள் (இரும்பு, தாமிரம், மாங்கனீசு) அடங்கும். ஒளிச்சேர்க்கையில் எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்தின் மிக முக்கியமான கூறுகளாக பின்வரும் சேர்மங்களின் குழுக்கள் குறிப்பிடப்படுகின்றன: சைட்டோக்ரோம்கள், குயினோன்கள், பைரிடின் நியூக்ளியோடைடுகள், ஃபிளாவோபுரோட்டின்கள், அத்துடன் இரும்பு புரதங்கள், செப்பு புரதங்கள் மற்றும் மாங்கனீசு புரதங்கள். ETC இல் இந்த குழுக்களின் இருப்பிடம் முதன்மையாக அவற்றின் ரெடாக்ஸ் திறனின் மதிப்பால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

ஒளிச்சேர்க்கையின் கருத்து, ஆக்ஸிஜன் வெளியிடப்படும் போது, ​​R. ஹில் மற்றும் F. பெண்டெல் ஆகியோரால் எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து Z- திட்டத்தின் செல்வாக்கின் கீழ் உருவாக்கப்பட்டது. குளோரோபிளாஸ்ட்களில் உள்ள சைட்டோக்ரோம்களின் ரெடாக்ஸ் திறன்களின் அளவீட்டின் அடிப்படையில் இந்த திட்டம் வழங்கப்பட்டது. எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து சங்கிலி என்பது எலக்ட்ரானின் இயற்பியல் ஆற்றலை பிணைப்புகளின் இரசாயன ஆற்றலாக மாற்றும் தளமாகும், மேலும் PS I மற்றும் PS II ஆகியவை அடங்கும். Z-திட்டம் PSI உடன் PSII இன் தொடர் செயல்பாடு மற்றும் இணைப்பிலிருந்து வருகிறது.

P 700 ஒரு முதன்மை எலக்ட்ரான் நன்கொடையாளர், குளோரோபில் (சில ஆதாரங்களின்படி, குளோரோபில் a இன் டைமர்), ஒரு எலக்ட்ரானை இடைநிலை ஏற்பிக்கு மாற்றுகிறது மற்றும் ஒளி வேதியியல் வழிமுறைகளால் ஆக்ஸிஜனேற்றப்படலாம். A 0 - ஒரு இடைநிலை எலக்ட்ரான் ஏற்பி - குளோரோபில் a இன் டைமர் ஆகும்.

இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான் ஏற்பிகள் பிணைக்கப்பட்ட இரும்பு-சல்பர் மையங்கள் A மற்றும் B. இரும்பு-சல்பர் புரதங்களின் கட்டமைப்பு உறுப்பு ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட இரும்பு மற்றும் கந்தக அணுக்களின் லட்டு ஆகும், இது இரும்பு-சல்பர் கிளஸ்டர் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

சவ்வுக்கு வெளியே அமைந்துள்ள குளோரோபிளாஸ்டின் ஸ்ட்ரோமல் கட்டத்தில் கரையக்கூடிய இரும்பு-புரதமான ஃபெரெடாக்சின், பிஎஸ்ஐ எதிர்வினை மையத்திலிருந்து என்ஏடிபிக்கு எலக்ட்ரான்களை மாற்றுகிறது, இதன் விளைவாக என்ஏடிபி-எச் உருவாகிறது, இது CO 2 நிலைப்படுத்தலுக்குத் தேவையானது. ஆக்ஸிஜனை உருவாக்கும் ஒளிச்சேர்க்கை உயிரினங்களின் (சயனோபாக்டீரியா உட்பட) அனைத்து கரையக்கூடிய ஃபெரெடாக்சின்களும் 2Fe-2S வகையைச் சேர்ந்தவை.

எலக்ட்ரானைச் சுமக்கும் கூறு சவ்வு-பிணைக்கப்பட்ட சைட்டோக்ரோம் f ஆகும். சவ்வு-பிணைக்கப்பட்ட சைட்டோக்ரோம் எஃப் க்கான எலக்ட்ரான் ஏற்பி மற்றும் எதிர்வினை மையத்தின் குளோரோபில்-புரோட்டீன் வளாகத்திற்கான நேரடி நன்கொடையாளர் செப்பு கொண்ட புரதமாகும், இது "விநியோக கேரியர்" - பிளாஸ்டோசயனின் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

குளோரோபிளாஸ்ட்களில் சைட்டோக்ரோம்கள் பி 6 மற்றும் பி 559 உள்ளது. சைட்டோக்ரோம் பி 6, இது 18 kDa மூலக்கூறு எடை கொண்ட பாலிபெப்டைட் ஆகும், இது சுழற்சி எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்தில் ஈடுபட்டுள்ளது.

b 6/f வளாகம் என்பது சைட்டோக்ரோம்கள் b மற்றும் f கொண்ட பாலிபெப்டைட்களின் ஒருங்கிணைந்த சவ்வு வளாகமாகும். சைட்டோக்ரோம் பி 6/எஃப் வளாகமானது இரண்டு ஒளி அமைப்புகளுக்கு இடையே எலக்ட்ரான் போக்குவரத்தை ஊக்குவிக்கிறது.

சைட்டோக்ரோம் பி 6/எஃப் காம்ப்ளக்ஸ் தண்ணீரில் கரையக்கூடிய மெட்டாலோபுரோட்டீன் பிளாஸ்டோசயனின் (பிசி) ஒரு சிறிய குளத்தை குறைக்கிறது, இது PS I காம்ப்ளக்ஸ்க்கு சமமான குறைப்புகளை மாற்ற உதவுகிறது.

PSII எதிர்வினை மையத்தில் முதன்மையான எதிர்வினைகளில் பங்கேற்பாளர்கள் முதன்மை எலக்ட்ரான் நன்கொடையாளர் P 680, இடைநிலை ஏற்பி ஃபியோஃபிடின் மற்றும் Fe 2+ க்கு அருகில் அமைந்துள்ள இரண்டு பிளாஸ்டோகுவினோன்கள் (பொதுவாக நியமிக்கப்பட்ட Q மற்றும் B) ஆகும். முதன்மை எலக்ட்ரான் நன்கொடையாளர் குளோரோபில் a இன் வடிவங்களில் ஒன்றாகும், இது P 680 என அழைக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் ஒளி உறிஞ்சுதலில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றம் 680 nm இல் காணப்பட்டது.

PS II இல் முதன்மை எலக்ட்ரான் ஏற்பி பிளாஸ்டோகுவினோன் ஆகும். Q ஒரு இரும்பு-குயினோன் வளாகம் என்று நம்பப்படுகிறது. PSII இல் உள்ள இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான் ஏற்பியானது பிளாஸ்டோகுவினோன் ஆகும், இது B எனக் குறிக்கப்படுகிறது, மேலும் Q உடன் தொடரில் செயல்படுகிறது. பிளாஸ்டோகுவினோன்/பிளாஸ்டோகுவினோன் அமைப்பு இரண்டு எலக்ட்ரான்களுடன் ஒரே நேரத்தில் மேலும் இரண்டு புரோட்டான்களை மாற்றுகிறது, எனவே இது இரண்டு எலக்ட்ரான் ரெடாக்ஸ் அமைப்பாகும். பிளாஸ்டோகுவினோன்/பிளாஸ்டோகுவினோன் அமைப்பு மூலம் ETC வழியாக இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் மாற்றப்படுவதால், தைலகாய்டு சவ்வு முழுவதும் இரண்டு புரோட்டான்கள் மாற்றப்படுகின்றன. இந்த வழக்கில் ஏற்படும் புரோட்டான் செறிவு சாய்வு ஏடிபி தொகுப்பு செயல்முறைக்கு உந்து சக்தியாக உள்ளது என்று நம்பப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, தைலகாய்டுகளுக்குள் புரோட்டான்களின் செறிவு அதிகரிப்பு மற்றும் தைலகாய்டு மென்படலத்தின் வெளிப்புற மற்றும் உள் பக்கங்களுக்கு இடையில் குறிப்பிடத்தக்க pH சாய்வு தோன்றுகிறது: உள்ளே இருந்து, சுற்றுச்சூழல் வெளியில் இருந்து அதிக அமிலத்தன்மை கொண்டது.

2. ஒளிச்சேர்க்கை பாஸ்போரிலேஷன்

நீர் பிஎஸ்-2க்கு எலக்ட்ரான் தானமாக செயல்படுகிறது. நீர் மூலக்கூறுகள், எலக்ட்ரான்களை விட்டுவிட்டு, இலவச OH ஹைட்ராக்சில் மற்றும் H + புரோட்டானாக சிதைகின்றன. ஃப்ரீ ஹைட்ராக்சில் ரேடிக்கல்கள், ஒன்றோடொன்று வினைபுரிந்து, H 2 O மற்றும் O 2 ஐக் கொடுக்கின்றன. மாங்கனீசு மற்றும் குளோரின் அயனிகள் காஃபாக்டர்களாக நீரின் ஒளி ஆக்சிஜனேற்றத்தில் பங்கேற்கின்றன என்று கருதப்படுகிறது.

நீரின் ஒளிச்சேர்க்கை செயல்பாட்டில், ஒளிச்சேர்க்கையின் போது மேற்கொள்ளப்படும் ஒளி வேதியியல் வேலைகளின் சாராம்சம் வெளிப்படுகிறது. ஆனால் நீரின் ஆக்சிஜனேற்றம் P 680 மூலக்கூறில் இருந்து வெளியேறிய எலக்ட்ரான் ஏற்பிக்கு மாற்றப்பட்டு மேலும் எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து சங்கிலிக்கு (ETC) மாற்றப்படும் என்ற நிபந்தனையின் கீழ் நிகழ்கிறது. ஃபோட்டோசிஸ்டம்-2 இன் ETC இல், எலக்ட்ரான் கேரியர்கள் பிளாஸ்டோகுவினோன், சைட்டோக்ரோம்கள், பிளாஸ்டோசயனின் (செம்பு கொண்ட புரதம்), FAD, NADP போன்றவை.

P 700 மூலக்கூறில் இருந்து வெளியேற்றப்பட்ட ஒரு எலக்ட்ரான் இரும்பு மற்றும் கந்தகத்தைக் கொண்ட புரதத்தால் கைப்பற்றப்பட்டு ஃபெர்டாக்சினுக்கு மாற்றப்படுகிறது. எதிர்காலத்தில், இந்த எலக்ட்ரானின் பாதை இரு மடங்காக இருக்கலாம். இந்த பாதைகளில் ஒன்று ஃபெரெடாக்சினிலிருந்து பி 700 க்கு ஒரு தொடர் கேரியர்கள் மூலம் தொடர்ச்சியான எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்தைக் கொண்டுள்ளது. பின்னர் ஒளி குவாண்டம் P 700 மூலக்கூறிலிருந்து அடுத்த எலக்ட்ரானைத் தட்டுகிறது. இந்த எலக்ட்ரான் ஃபெரெடாக்சினை அடைந்து மீண்டும் குளோரோபில் மூலக்கூறுக்குத் திரும்புகிறது. செயல்முறை தெளிவாக சுழற்சியானது. ஃபெர்டாக்சினிலிருந்து எலக்ட்ரான் மாற்றப்படும்போது, ​​எலக்ட்ரானிக் தூண்டுதலின் ஆற்றல் ADP மற்றும் H 3 P0 4 இலிருந்து ATP உருவாவதற்கு செல்கிறது. இந்த வகை ஃபோட்டோபாஸ்ஃபோரிலேஷன் R. அர்னானால் பெயரிடப்பட்டது சுழற்சி . வளிமண்டலத்துடன் பரிமாற்றம் அவசியமில்லை என்பதால், மூடிய ஸ்டோமாட்டாவுடன் கூட சுழற்சி ஃபோட்டோபாஸ்ஃபோரிலேஷன் கோட்பாட்டளவில் தொடரலாம்.

சுழற்சி அல்லாத ஃபோட்டோபாஸ்ஃபோரிலேஷன்இரண்டு ஒளிச்சேர்க்கைகளின் பங்கேற்புடன் நிகழ்கிறது. இந்த நிலையில், P 700 இலிருந்து வெளியேறிய எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் H + புரோட்டான் ஃபெர்டாக்சினை அடைகிறது மற்றும் குறைக்கப்பட்ட NADP H 2 உருவாவதன் மூலம் NADP க்கு பல கேரியர்கள் (FAD, முதலியன) மூலம் மாற்றப்படுகிறது. பிந்தையது, ஒரு வலுவான குறைக்கும் முகவராக, ஒளிச்சேர்க்கையின் இருண்ட எதிர்வினைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அதே நேரத்தில், குளோரோபில் பி 680 மூலக்கூறு, ஒரு குவாண்டம் ஒளியை உறிஞ்சி, ஒரு எலக்ட்ரானைக் கொடுத்து உற்சாகமான நிலைக்குச் செல்கிறது. பல கேரியர்களைக் கடந்து, எலக்ட்ரான் பி 700 மூலக்கூறில் எலக்ட்ரான் குறைபாட்டை ஈடுசெய்கிறது. குளோரோபில் பி 680 இன் மின்னணு "துளை" OH அயனியில் இருந்து எலக்ட்ரானால் நிரப்பப்படுகிறது - - நீர் ஒளிச்சேர்க்கையின் தயாரிப்புகளில் ஒன்றாகும். பி 680 இலிருந்து ஒரு ஒளி குவாண்டம் மூலம் வெளியேற்றப்பட்ட எலக்ட்ரானின் ஆற்றல், எலக்ட்ரான் போக்குவரத்துச் சங்கிலி வழியாக ஒளிச்சேர்க்கை 1 க்கு செல்லும் போது, ​​ஃபோட்டோபாஸ்போரிலேஷனை மேற்கொள்ளப் பயன்படுகிறது. சுழற்சியற்ற எலக்ட்ரான் போக்குவரத்து விஷயத்தில், வரைபடத்திலிருந்து பார்க்க முடியும், நீரின் ஒளிச்சேர்க்கை ஏற்படுகிறது மற்றும் இலவச ஆக்ஸிஜன் வெளியிடப்படுகிறது.

எலக்ட்ரான் பரிமாற்றம் என்பது ஃபோட்டோபாஸ்போரிலேஷனின் கருதப்படும் பொறிமுறையின் அடிப்படையாகும். ஆங்கில உயிர் வேதியியலாளர் பி.மிட்செல், வேதியியல் கோட்பாடு என்று அழைக்கப்படும் ஃபோட்டோபாஸ்ஃபோரிலேஷன் கோட்பாட்டை முன்வைத்தார். குளோரோபிளாஸ்ட்களின் ETC தைலகாய்டு சவ்வில் அமைந்துள்ளது என அறியப்படுகிறது. P. மிட்செல்லின் கருதுகோளின் படி ETC இல் உள்ள எலக்ட்ரான் கேரியர்களில் ஒன்று (பிளாஸ்டோகுவினோன்), எலக்ட்ரான்களை மட்டுமல்ல, புரோட்டான்களையும் (H +) கொண்டு செல்கிறது, அவற்றை தைலகாய்டு சவ்வு வழியாக வெளியில் இருந்து உள்ளே திசையில் நகர்த்துகிறது. தைலகாய்டு சவ்வுக்குள், புரோட்டான்களின் திரட்சியுடன், நடுத்தரமானது அமிலமாக்கப்படுகிறது, இதன் விளைவாக, ஒரு pH சாய்வு எழுகிறது: வெளிப்புறமானது உட்புறத்தை விட குறைவான அமிலமாகிறது. நீர் ஒளிச்சேர்க்கையின் தயாரிப்புகளான புரோட்டான்களின் வருகையின் காரணமாகவும் இந்த சாய்வு அதிகரிக்கிறது.

மென்படலத்தின் வெளிப்புறத்திற்கும் உள்ளேயும் உள்ள pH வேறுபாடு குறிப்பிடத்தக்க ஆற்றல் மூலத்தை உருவாக்குகிறது. இந்த ஆற்றலின் உதவியுடன், தைலகாய்டு சவ்வின் வெளிப்புறத்தில் சிறப்பு காளான் வடிவ வளர்ச்சியில் சிறப்பு குழாய்கள் மூலம் புரோட்டான்கள் வெளியேற்றப்படுகின்றன. இந்த சேனல்களில் ஃபோட்டோபாஸ்ஃபோரிலேஷனில் பங்கேற்கக்கூடிய ஒரு இணைப்பு காரணி (ஒரு சிறப்பு புரதம்) உள்ளது. அத்தகைய புரதமானது ATP சிதைவின் எதிர்வினைக்கு ஊக்கமளிக்கும் என்சைம் ATPase என்று கருதப்படுகிறது, ஆனால் சவ்வு வழியாக பாயும் புரோட்டான்களின் ஆற்றல் மற்றும் அதன் தொகுப்பு ஆகியவற்றின் முன்னிலையில். ஒரு pH சாய்வு இருக்கும் வரை, எனவே எலக்ட்ரான்கள் ஒளி அமைப்புகளில் கேரியர் சங்கிலியில் நகரும் வரை, ATP தொகுப்பும் ஏற்படும். தைலகாய்டுக்குள் ETC வழியாக செல்லும் ஒவ்வொரு இரண்டு எலக்ட்ரான்களுக்கும் நான்கு புரோட்டான்கள் குவிந்து, சவ்வுகளிலிருந்து வெளியில் உள்ள இணைவு காரணியின் பங்கேற்புடன் வெளியேற்றப்படும் ஒவ்வொரு மூன்று புரோட்டான்களுக்கும் ஒரு ATP மூலக்கூறு ஒருங்கிணைக்கப்படுகிறது என்று கணக்கிடப்படுகிறது.

இவ்வாறு, ஒளி கட்டத்தின் விளைவாக, ஒளியின் ஆற்றல் காரணமாக, ATP மற்றும் NADPH 2 உருவாகின்றன, அவை இருண்ட கட்டத்தில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் நீர் ஒளிச்சேர்க்கை O 2 இன் தயாரிப்பு வளிமண்டலத்தில் வெளியிடப்படுகிறது. ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளி கட்டத்திற்கான ஒட்டுமொத்த சமன்பாட்டை பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தலாம்:

2H 2 O + 2NADP + 2 ADP + 2 H 3 RO 4 → 2 NADPH 2 + 2 ATP + O 2

கேள்வி 1. ஒளிச்சேர்க்கையின் செயல்பாட்டில் எவ்வளவு குளுக்கோஸ் ஒருங்கிணைக்கப்படுகிறது, ஒவ்வொரு ஆண்டும் பூமியில் வசிக்கும் 4 பில்லியன் மக்கள்?
ஒரு வருடத்தில் கிரகத்தின் முழு தாவரங்களும் சுமார் 130,000 மில்லியன் டன் சர்க்கரைகளை உற்பத்தி செய்கின்றன என்பதை நாம் கணக்கில் எடுத்துக் கொண்டால், பூமியின் ஒரு குடிமகனுக்கு (பூமியின் மக்கள் தொகை 4 பில்லியன் மக்கள் என்று வைத்துக்கொள்வோம்), அவை 32.5 மில்லியன் டன்களாகும். (130,000 / 4 \u003d 32.5) .

கேள்வி 2. ஒளிச்சேர்க்கையின் போது வெளியாகும் ஆக்ஸிஜன் எங்கிருந்து வருகிறது?
ஒளிச்சேர்க்கையின் போது வளிமண்டலத்தில் நுழையும் ஆக்ஸிஜன் ஒளிச்சேர்க்கை எதிர்வினையின் போது உருவாகிறது - சூரிய ஒளி ஆற்றலின் செயல்பாட்டின் கீழ் நீரின் சிதைவு (2H 2 O + ஒளி ஆற்றல் \u003d 2H 2 + O 2).

கேள்வி 3. ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளி கட்டத்தின் பொருள் என்ன; இருண்ட கட்டம்?
ஒளிச்சேர்க்கைசூரிய ஒளி ஆற்றலின் செல்வாக்கின் கீழ் கனிம பொருட்களிலிருந்து கரிமப் பொருட்களை ஒருங்கிணைக்கும் செயல்முறையாகும்.
தாவர உயிரணுக்களில் ஒளிச்சேர்க்கை குளோரோபிளாஸ்ட்களில் நிகழ்கிறது. சுருக்க சூத்திரம்:
6CO 2 + 6H 2 O + ஒளி ஆற்றல் \u003d C 6 H 12 O 6 + 6O 2.
ஒளிச்சேர்க்கையின் ஒளிக் கட்டம் ஒளியில் மட்டுமே நிகழ்கிறது: தைலாகாய்டு சவ்வில் இருக்கும் குளோரோபில் மூலக்கூறிலிருந்து ஒரு குவாண்டம் ஒளி எலக்ட்ரானைத் தட்டுகிறது. நாக்-அவுட் எலக்ட்ரான் மீண்டும் திரும்புகிறது, அல்லது ஒன்றுக்கொன்று ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யும் நொதிகளின் சங்கிலியில் நுழைகிறது. நொதிகளின் சங்கிலி ஒரு எலக்ட்ரானை தைலகாய்டு மென்படலத்தின் வெளிப்புறத்திற்கு ஒரு எலக்ட்ரான் கேரியருக்கு மாற்றுகிறது. சவ்வு வெளியில் இருந்து எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது. மென்படலத்தின் மையத்தில் அமைந்துள்ள நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட குளோரோபில் மூலக்கூறு சவ்வின் உள் பக்கத்தில் இருக்கும் மாங்கனீசு அயனிகளைக் கொண்ட நொதிகளை ஆக்ஸிஜனேற்றுகிறது. இந்த நொதிகள் நீர் ஒளிச்சேர்க்கையின் எதிர்வினைகளில் ஈடுபட்டுள்ளன, இதன் விளைவாக H + உருவாகிறது; ஹைட்ரஜன் புரோட்டான்கள் தைலகாய்டு சவ்வின் உள் மேற்பரப்பில் வெளியேற்றப்படுகின்றன, மேலும் இந்த மேற்பரப்பில் நேர்மறை மின்னூட்டம் தோன்றும். தைலகாய்டு சவ்வு முழுவதும் சாத்தியமான வேறுபாடு 200 mV ஐ அடையும் போது, ​​புரோட்டான்கள் ATP சின்தேடேஸ் சேனல் வழியாக செல்லத் தொடங்குகின்றன. ATP ஒருங்கிணைக்கப்படுகிறது.
இருண்ட கட்டத்தில், குளுக்கோஸ் CO 2 இலிருந்து ஒருங்கிணைக்கப்படுகிறது மற்றும் ATP இன் ஆற்றலின் காரணமாக கேரியர்களுடன் தொடர்புடைய அணு ஹைட்ரஜன். குளுக்கோஸ் நொதி அமைப்புகளில் குளோரோபிளாஸ்ட்களின் ஸ்ட்ரோமாவில் ஒருங்கிணைக்கப்படுகிறது. இருண்ட நிலையின் மொத்த எதிர்வினை:
6CO 2 + 24H \u003d C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O.
ஒளிச்சேர்க்கை மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும், ஆனால் இலை குளோரோபிளாஸ்ட்கள் இந்த செயல்பாட்டில் பங்கேற்க 10,000 இல் 1 குவாண்டம் ஒளியை மட்டுமே கைப்பற்றுகின்றன, இருப்பினும், 1 மீ 2 இலை மேற்பரப்பில் இருந்து ஒரு மணி நேரத்திற்கு 1 கிராம் குளுக்கோஸை ஒரு பச்சை தாவரத்திற்கு ஒருங்கிணைக்க இது போதுமானது.

கேள்வி 4. உயர் தாவரங்களுக்கு மண்ணில் வேதியியல் பாக்டீரியாக்கள் இருப்பது ஏன் அவசியம்?
சாதாரண வளர்ச்சி மற்றும் வளர்ச்சிக்கு, தாவரங்களுக்கு நைட்ரஜன், பாஸ்பரஸ் மற்றும் பொட்டாசியம் போன்ற கூறுகளைக் கொண்ட தாது உப்புகள் தேவை. உயிரணுவில் நிகழும் வேதியியல் ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்வினைகளின் ஆற்றலின் இழப்பில் கனிம பொருட்களிலிருந்து தங்களுக்குத் தேவையான கரிம சேர்மங்களை ஒருங்கிணைக்கும் திறன் கொண்ட பல வகையான பாக்டீரியாக்கள் கெமோட்ரோப்கள். பாக்டீரியத்தால் கைப்பற்றப்பட்ட பொருட்கள் ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்படுகின்றன, இதன் விளைவாக வரும் ஆற்றல் CO 2 மற்றும் H 2 O இலிருந்து சிக்கலான கரிம மூலக்கூறுகளை ஒருங்கிணைக்க பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த செயல்முறை வேதியியல் என்று அழைக்கப்படுகிறது.
வேதியியல் உயிரினங்களின் மிக முக்கியமான குழு நைட்ரையிங் பாக்டீரியா ஆகும். அவற்றை ஆராய்ந்து, எஸ்.என். வினோகிராட்ஸ்கி 1887 இல் செயல்முறையைக் கண்டுபிடித்தார் வேதியியல் தொகுப்பு. நைட்ரிஃபையிங் பாக்டீரியா, மண்ணில் வாழும், நைட்ரஸ் அமிலத்திற்கு கரிம எச்சங்கள் சிதைவின் போது உருவாகும் அம்மோனியாவை ஆக்ஸிஜனேற்றுகிறது:
2MN 3 + ZO 2 \u003d 2HNO 2 + 2H 2 O + 635 kJ.
இந்த குழுவின் பிற இனங்களின் பாக்டீரியாக்கள் நைட்ரஸ் அமிலத்தை நைட்ரிக் அமிலமாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கின்றன:
2NNO 2 + O 2 = 2NNO 3 + 151.1 kJ.
மண்ணின் கனிமப் பொருட்களுடன் தொடர்புகொண்டு, நைட்ரஸ் மற்றும் நைட்ரிக் அமிலங்கள் உப்புகளை உருவாக்குகின்றன, அவை உயர் தாவரங்களின் கனிம ஊட்டச்சத்தின் மிக முக்கியமான கூறுகளாகும். மண்ணில் உள்ள மற்ற வகை பாக்டீரியாக்களின் செயல்பாட்டின் கீழ், உயர் தாவரங்களால் பயன்படுத்தப்படும் பாஸ்பேட் உருவாக்கம் ஏற்படுகிறது.
இதனால், வேதியியல் தொகுப்பு - இது கலத்தில் நிகழும் இரசாயன ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்வினைகளின் ஆற்றல் காரணமாக கனிம பொருட்களிலிருந்து கரிமப் பொருட்களின் தொகுப்பு செயல்முறை ஆகும்.