Fotosintezning qorong'u bosqichi qayerda sodir bo'ladi? Fotosintezning yorug'lik bosqichi. ATP sintezi fotosintezning qaysi bosqichida sodir bo'ladi?

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

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

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

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

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

yorug'lik fazasi

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

H 2 O + Q yorug'lik → H + + OH -.

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

OH - → .OH + e - .

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

4NO. → 2H 2 O + O 2.

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

2H + + 2e - + NADP → NADP H 2.

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

1 - xloroplast stromasi; 2 - grana tilakoid.

qorong'u faza

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

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

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

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

C 3 - fotosintez

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

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

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

O 2 + RiBP → fosfoglikolat (2S) + FHA (3S).

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

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

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

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

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

Fotosintezning ahamiyati

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

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

Xemosintez

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

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

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

Oltingugurt bakteriyalari vodorod sulfidini oltingugurt yoki sulfat kislotaga oksidlash (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).

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

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

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

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

fotosintez- yorug'lik energiyasi (hv) hisobiga noorganiklardan organik birikmalarning sintezi. Fotosintezning umumiy tenglamasi:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Fotosintez quyosh nuri energiyasini ATP shaklida kimyoviy bog'lanish energiyasiga aylantirishning noyob xususiyatiga ega bo'lgan fotosintetik pigmentlar ishtirokida davom etadi. Fotosintetik pigmentlar oqsilga o'xshash moddalardir. Ulardan eng muhimi pigment xlorofilldir. Eukariotlarda fotosintetik pigmentlar plastidlarning ichki membranasiga, prokariotlarda esa sitoplazmatik membrananing invaginatsiyalariga singib ketgan.

Xloroplastning tuzilishi mitoxondriyanikiga juda o'xshaydi. Grana tilakoidlarining ichki membranasida fotosintetik pigmentlar, shuningdek, elektron tashish zanjiri oqsillari va ATP sintetaza fermenti molekulalari mavjud.

Fotosintez jarayoni ikki bosqichdan iborat: yorug'lik va qorong'i.

yorug'lik fazasi Fotosintez faqat tilakoid grana membranasida yorug'lik ishtirokida sodir bo'ladi. Bu fazada yorug'lik kvantlarining xlorofill tomonidan yutilishi, ATP molekulasining hosil bo'lishi va suvning fotolizi sodir bo'ladi.

Yorug'lik kvantining (hv) ta'sirida xlorofill qo'zg'aluvchan holatga o'tib, elektronlarini yo'qotadi:

Chl → Chl + e -

Ushbu elektronlar tashuvchilar tomonidan tashqi tomonga o'tkaziladi, ya'ni. tilakoid membrananing matritsaga qaragan yuzasi, bu erda ular to'planadi.

Shu bilan birga, suvning fotolizi tilakoidlar ichida sodir bo'ladi, ya'ni. yorug'lik ta'sirida uning parchalanishi

2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e -

Olingan elektronlar tashuvchilar tomonidan xlorofill molekulalariga o'tkaziladi va ularni tiklaydi: xlorofill molekulalari barqaror holatga qaytadi.

Suvning fotolizi jarayonida hosil bo'lgan vodorod protonlari tilakoid ichida to'planib, H + - rezervuarni hosil qiladi. Natijada tilakoid pardaning ichki yuzasi musbat (H+ hisobiga), tashqi yuzasi esa manfiy (e - tufayli) zaryadlanadi. Qarama-qarshi zaryadlangan zarralar membrananing har ikki tomonida to'planishi bilan potentsiallar farqi ortadi. Potensial farqning kritik qiymatiga erishilganda, elektr maydonining kuchi protonlarni ATP sintetaza kanali orqali itarib yubora boshlaydi. Bu holda chiqarilgan energiya ADP molekulalarini fosforillash uchun sarflanadi:

ADP + F → ATP

Yorug'lik energiyasi ta'sirida fotosintez jarayonida ATP hosil bo'lishi deyiladi fotofosforlanish.

Vodorod ionlari tilakoid membrananing tashqi yuzasida bir marta elektronlar bilan uchrashadi va vodorod tashuvchisi NADP molekulasi (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) bilan bog'langan atom vodorodini hosil qiladi:

2H + + 4e - + NADP + → NADP H 2

Shunday qilib, fotosintezning yorug'lik bosqichida uchta jarayon sodir bo'ladi: suvning parchalanishi tufayli kislorod hosil bo'lishi, ATP sintezi, NADP H 2 shaklida vodorod atomlarining hosil bo'lishi. Kislorod atmosferaga tarqaladi, ATP va NADP H 2 qorong'u faza jarayonlarida ishtirok etadi.

qorong'u faza Fotosintez xloroplast matritsasida ham yorug'likda, ham qorong'ida sodir bo'ladi va Kalvin siklida havodan keladigan CO 2 ning ketma-ket o'zgarishidir. Qorong'i fazaning reaktsiyalari ATP energiyasi tufayli amalga oshiriladi. Kalvin siklida CO 2 NADP H 2 dan vodorod bilan bog‘lanib, glyukoza hosil qiladi.

Fotosintez jarayonida monosaxaridlardan (glyukoza va boshqalar) tashqari, boshqa organik birikmalarning monomerlari - aminokislotalar, glitserin va yog 'kislotalari sintezlanadi. Shunday qilib, fotosintez tufayli o'simliklar o'zlarini va Yerdagi barcha hayotni zarur organik moddalar va kislorod bilan ta'minlaydi.

Qiyosiy xususiyatlar Eukariotlarning fotosintezi va nafas olishi jadvalda keltirilgan:

Fotosintez kabi murakkab jarayonni qisqacha va aniq qanday tushuntirish mumkin? O'simliklar o'z oziq-ovqat mahsulotlarini ishlab chiqaradigan yagona tirik organizmdir. Ular buni qanday qilishadi? O'sish va barcha kerakli moddalarni olish uchun muhit: karbonat angidrid - havodan, suvdan va - tuproqdan. Ular quyosh nuridan ham energiyaga muhtoj. Bu energiya karbonat angidrid va suv glyukozaga (oziqlanish) aylanadigan va fotosintez sodir bo'lgan ba'zi kimyoviy reaktsiyalarni keltirib chiqaradi. Qisqa va aniq, jarayonning mohiyatini hatto maktab yoshidagi bolalarga ham tushuntirish mumkin.

"Nur bilan birga"

"Fotosintez" so'zi yunoncha ikkita so'zdan - "foto" va "sintez" dan kelib chiqqan bo'lib, tarjimada "yorug'lik bilan birga" degan ma'noni anglatadi. Quyosh energiyasi kimyoviy energiyaga aylanadi. Fotosintezning kimyoviy tenglamasi:

6CO 2 + 12H 2 O + yorug'lik \u003d C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

Bu shuni anglatadiki, 6 ta karbonat angidrid molekulasi va o'n ikkita suv molekulasi (quyosh nuri bilan birga) glyukoza ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, natijada oltita kislorod molekulasi va oltita suv molekulasi hosil bo'ladi. Agar biz buni og'zaki tenglama shaklida ifodalasak, biz quyidagilarni olamiz:

Suv + quyosh => glyukoza + kislorod + suv.

Quyosh juda kuchli energiya manbai. Odamlar doimo elektr energiyasini ishlab chiqarish, uylarni izolyatsiya qilish, suvni isitish va hokazolar uchun foydalanishga harakat qilishadi. O'simliklar million yillar oldin quyosh energiyasidan qanday foydalanishni "o'ylab topdilar", chunki bu ularning yashashi uchun zarur edi. Fotosintezni qisqacha va aniq quyidagicha tushuntirish mumkin: o‘simliklar quyosh nurining yorug‘lik energiyasidan foydalanadi va uni kimyoviy energiyaga aylantiradi, buning natijasida shakar (glyukoza) hosil bo‘ladi, uning ortiqcha qismi kraxmal sifatida barglarda, ildizlarda, poyada saqlanadi. va o'simlik urug'lari. Quyosh energiyasi o'simliklarga, shuningdek, bu o'simliklar ovqatlanadigan hayvonlarga o'tkaziladi. O'simlik o'sishi va boshqa hayotiy jarayonlar uchun ozuqa moddalariga muhtoj bo'lsa, bu zahiralar juda foydali.

O'simliklar quyosh energiyasini qanday o'zlashtiradi?

Fotosintez haqida qisqacha va aniq gapirganda, o'simliklar quyosh energiyasini qanday o'zlashtirishi haqidagi savolga to'xtalib o'tishga arziydi. Bu yashil hujayralar - xloroplastlarni o'z ichiga olgan barglarning maxsus tuzilishi bilan bog'liq bo'lib, ular tarkibida xlorofill deb ataladigan maxsus modda mavjud. Bu barglarga yashil rang beradi va quyosh nuri energiyasini o'zlashtirish uchun javobgardir.

Nima uchun barglarning ko'pchiligi keng va tekis?

Fotosintez o'simliklarning barglarida sodir bo'ladi. Ajablanarlisi shundaki, o'simliklar quyosh nurini ushlab turish va karbonat angidridni o'zlashtirish uchun juda yaxshi moslashgan. Keng sirt tufayli ko'proq yorug'lik olinadi. Aynan shuning uchun ham ba'zan uylarning tomlariga o'rnatiladigan quyosh panellari ham keng va tekis bo'ladi. Sirt qanchalik katta bo'lsa, absorbsiya shunchalik yaxshi bo'ladi.

O'simliklar uchun yana nima muhim?

Odamlar singari, o'simliklar ham sog'lom bo'lishlari, o'sishi va yaxshi ishlashi uchun ozuqa va ozuqa moddalariga muhtoj. Ular suvda erigan mineral moddalarni ildizlari orqali tuproqdan oladi. Agar tuproqda mineral ozuqalar etishmasa, o'simlik normal rivojlanmaydi. Fermerlar ko'pincha tuproqni ekin o'sishi uchun etarli miqdorda ozuqa moddalariga ega ekanligiga ishonch hosil qilish uchun sinovdan o'tkazadilar. Aks holda o'simliklarning oziqlanishi va o'sishi uchun muhim minerallarni o'z ichiga olgan o'g'itlardan foydalanishga murojaat qiling.

Nima uchun fotosintez juda muhim?

Fotosintezni bolalar uchun qisqa va tushunarli qilib tushuntirar ekanmiz, bu jarayon dunyodagi eng muhim kimyoviy reaksiyalardan biri ekanligini ta’kidlash joiz. Bunday baland ovozda bayonotning sabablari nimada? Birinchidan, fotosintez o'simliklarni oziqlantiradi, ular o'z navbatida sayyoradagi barcha tirik mavjudotlarni, jumladan hayvonlar va odamlarni oziqlantiradi. Ikkinchidan, fotosintez natijasida nafas olish uchun zarur bo'lgan kislorod atmosferaga chiqariladi. Barcha tirik mavjudotlar kislorod bilan nafas oladi va karbonat angidridni chiqaradi. Yaxshiyamki, o'simliklar buning aksini qiladi, shuning uchun ular odamlar va hayvonlar uchun nafas olishlari uchun juda muhimdir.

Ajoyib jarayon

Ma'lum bo'lishicha, o'simliklar nafas olishni ham bilishadi, lekin odamlar va hayvonlardan farqli o'laroq, ular kislorod emas, balki havodan karbonat angidridni o'zlashtiradi. O'simliklar ham ichishadi. Shuning uchun siz ularni sug'orishingiz kerak, aks holda ular o'lishadi. Ildiz tizimi yordamida suv va ozuqa moddalari o'simlik tanasining barcha qismlariga olib boriladi va karbonat angidrid barglardagi kichik teshiklar orqali so'riladi. Yugurish uchun ishga tushirish kimyoviy reaksiya quyosh nuridir. Olingan barcha metabolik mahsulotlar o'simliklar tomonidan ovqatlanish uchun ishlatiladi, kislorod atmosferaga chiqariladi. Shunday qilib, siz fotosintez jarayoni qanday sodir bo'lishini qisqacha va aniq tushuntirishingiz mumkin.

Fotosintez: fotosintezning yorug'lik va qorong'i fazalari

Ko'rib chiqilayotgan jarayon ikkita asosiy qismdan iborat. Fotosintezning ikki bosqichi mavjud (tavsif va jadval - quyida). Birinchisi yorug'lik fazasi deb ataladi. U faqat xlorofill, elektron tashuvchi oqsillar va ATP sintetaza fermenti ishtirokida tilakoid membranalarda yorug'lik mavjud bo'lganda paydo bo'ladi. Fotosintez yana nimani yashiradi? Yoritib turing va bir-birini kunduz va tunga almashtiring (Kalvin tsikllari). Qorong'i fazada o'simliklar uchun oziq-ovqat bo'lgan bir xil glyukoza ishlab chiqariladi. Bu jarayon yorug'likdan mustaqil reaktsiya deb ham ataladi.

Xulosa

Yuqorida aytilganlarning barchasidan quyidagi xulosalar chiqarish mumkin:

• Fotosintez - bu quyoshdan energiya olish imkonini beradigan jarayon.
• Quyoshning yorug'lik energiyasi xlorofill tomonidan kimyoviy energiyaga aylanadi.
• Xlorofil o'simliklarga yashil rang beradi.
• Fotosintez o'simlik barglarining xloroplastlarida sodir bo'ladi.
• Karbonat angidrid va suv fotosintez uchun zarurdir.
• Karbonat angidrid o'simlikka mayda teshiklar, stomalar orqali kiradi va ular orqali kislorod chiqadi.
• Suv o'simlikka ildizlari orqali so'riladi.
• Fotosintezsiz dunyoda oziq-ovqat bo'lmaydi.

Yorug'lik energiyasi bilan yoki yorug'liksiz. Bu o'simliklarga xosdir. Keling, fotosintezning qorong'u va yorug'lik fazalari nima ekanligini batafsil ko'rib chiqaylik.

Umumiy ma'lumot

Yuqori o'simliklardagi fotosintez organi bargdir. Xloroplastlar organellalar vazifasini bajaradi. Ularning tilakoidlari membranalarida fotosintetik pigmentlar mavjud. Ular karotinoidlar va xlorofillardir. Ikkinchisi bir necha shakllarda mavjud (a, c, b, d). Asosiysi a-xlorofildir. Uning molekulasida markazda joylashgan magniy atomiga ega porfirin "boshi", shuningdek, fitol "dumi" mavjud. Birinchi element tekis struktura sifatida taqdim etiladi. "Bosh" hidrofilikdir, shuning uchun u membrananing suv muhitiga yo'naltirilgan qismida joylashgan. Fitol "dumi" hidrofobikdir. Shu tufayli u xlorofill molekulasini membranada ushlab turadi. Xlorofil ko'k-binafsha va qizil nurni yutadi. Shuningdek, ular yashil rangni aks ettirib, o'simliklarning o'ziga xos rangini beradi. Tilaktik membranalarda xlorofill molekulalari fotosistemalarga bo'lingan. Ko'k-yashil suv o'tlari va o'simliklar tizimi 1 va 2 bilan tavsiflanadi. Fotosintetik bakteriyalar faqat birinchisiga ega. Ikkinchi tizim H 2 O ni parchalashi va kislorodni chiqarishi mumkin.

Fotosintezning yorug'lik bosqichi

O'simliklarda sodir bo'ladigan jarayonlar murakkab va ko'p bosqichli. Xususan, reaktsiyalarning ikki guruhi ajralib turadi. Ular fotosintezning qorong'u va yorug'lik fazalari. Ikkinchisi ATP fermenti, elektron transport oqsillari va xlorofill ishtirokida davom etadi. Fotosintezning yorug'lik bosqichi tilaktoidlarning membranalarida sodir bo'ladi. Xlorofil elektronlari qo'zg'aladi va molekulani tark etadi. Shundan so'ng ular tilaktik membrananing tashqi yuzasiga tushadi. U, o'z navbatida, salbiy zaryadlangan. Oksidlanishdan so'ng xlorofill molekulalarining tiklanishi boshlanadi. Ular intralakoid bo'shliqda mavjud bo'lgan suvdan elektronlarni oladi. Shunday qilib, fotosintezning yorug'lik bosqichi parchalanish (fotoliz) paytida membranada davom etadi: H 2 O + Q yorug'lik → H + + OH -

Gidroksil ionlari o'z elektronlarini berish orqali reaktiv radikallarga aylanadi:

OH - → .OH + e -

OH radikallari erkin kislorod va suvni birlashtiradi va hosil qiladi:

4NO. → 2H 2 O + O 2.

Bunda kislorod atrofdagi (tashqi) muhitga chiqariladi va protonlar tilaktoid ichida maxsus "rezervuar"da to'planadi. Natijada, fotosintezning yorug'lik bosqichi davom etadigan joyda, tilaktik membrana bir tomondan H + tufayli musbat zaryad oladi. Shu bilan birga, elektronlar tufayli u manfiy zaryadlanadi.

ADP ning fosforillanishi

Fotosintezning yorug'lik fazasi davom etsa, membrananing ichki va tashqi yuzasi o'rtasida potentsial farq mavjud. 200 mV ga yetganda, protonlar ATP sintetaza kanallari orqali suriladi. Shunday qilib, fotosintezning yorug'lik bosqichi membranada ADP ATP ga fosforlanganda sodir bo'ladi. Bunda atom vodorodi nikotinamid adenin dinukleotid fosfat NADP+ ning maxsus tashuvchisi NADP.H2 ga qaytarilishiga qaratilgan:

2H + + 2e - + NADP → NADP.H 2

Shunday qilib, fotosintezning yorug'lik bosqichi suvning fotolizini o'z ichiga oladi. Bu, o'z navbatida, uchta asosiy reaktsiya bilan birga keladi:

1. ATP sintezi.
2. Ta'lim NADP.H 2.
3. Kislorod hosil bo'lishi.

Fotosintezning yorug'lik bosqichi ikkinchisining atmosferaga chiqishi bilan birga keladi. NADP.H2 va ATP xloroplast stromasiga o'tadi. Bu fotosintezning yorug'lik bosqichini yakunlaydi.

Boshqa reaktsiyalar guruhi

Fotosintezning qorong'u bosqichi yorug'lik energiyasini talab qilmaydi. U xloroplast stromasida joylashgan. Reaksiyalar havodan keladigan karbonat angidridning ketma-ket o'zgarishi zanjiri sifatida taqdim etiladi. Natijada glyukoza va boshqa organik moddalar hosil bo'ladi. Birinchi reaktsiya - bu fiksatsiya. RiBF karbonat angidrid qabul qiluvchi vazifasini bajaradi. Reaksiyadagi katalizator ribuloza bifosfat karboksilaza (ferment) dir. RiBP ning karboksillanishi natijasida olti uglerodli beqaror birikma hosil bo'ladi. U deyarli bir zumda ikkita FHA molekulasiga (fosfogliserik kislota) parchalanadi. Shundan so'ng reaktsiyalar tsikli boshlanadi, bu erda u bir nechta oraliq mahsulotlar orqali glyukozaga aylanadi. Ular fotosintezning yorug'lik bosqichi davom etayotganda aylantirilgan NADP.H 2 va ATP energiyasidan foydalanadilar. Bu reaksiyalar sikli “Kalvin sikli” deb ataladi. Uni quyidagicha ifodalash mumkin:

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

Fotosintez jarayonida glyukozadan tashqari organik (murakkab) birikmalarning boshqa monomerlari hosil bo'ladi. Bularga, xususan, yog 'kislotalari, glitserin, aminokislotalar, nukleotidlar kiradi.

C3 reaktsiyalari

Ular fotosintezning bir turi bo'lib, unda birinchi mahsulot sifatida uch uglerodli birikmalar hosil bo'ladi. Aynan u yuqorida Kalvin tsikli sifatida tasvirlangan. C3 fotosintezining xarakterli xususiyatlari:

1. RiBP karbonat angidridni qabul qiluvchi hisoblanadi.
2. Karboksillanish reaksiyasi RiBP karboksilaza tomonidan katalizlanadi.
3. Olti uglerodli modda hosil bo'lib, keyinchalik 2 ta FHAga parchalanadi.

Fosfogliserik kislota TF (trioz fosfatlar) ga qaytariladi. Ulardan ba'zilari ribuloza bifosfat regeneratsiyasiga yuboriladi, qolganlari esa glyukozaga aylanadi.

C4 reaktsiyalari

Fotosintezning bu turi birinchi mahsulot sifatida to'rt uglerodli birikmalarning paydo bo'lishi bilan tavsiflanadi. 1965 yilda C4 moddalari birinchi bo'lib ba'zi o'simliklarda paydo bo'lishi aniqlandi. Masalan, bu tariq, jo'xori, shakarqamish, makkajo'xori uchun o'rnatilgan. Bu madaniyatlar C4 o'simliklari sifatida tanildi. Keyingi yili, 1966 yilda Slack and Hatch (Avstraliya olimlari) ularda fotonafas olish deyarli yo'qligini aniqladilar. Bundan tashqari, bunday C4 o'simliklari karbonat angidridni o'zlashtirishda ancha samarali ekanligi aniqlandi. Natijada, bunday madaniyatlarda uglerod almashinuvi yo'li Xetch-Slack yo'li deb ataladi.

Xulosa

Fotosintezning ahamiyati juda katta. Uning sharofati bilan karbonat angidrid har yili atmosferadan juda katta hajmlarda (milliardlab tonna) so'riladi. Buning o'rniga kamroq kislorod chiqariladi. Fotosintez organik birikmalar hosil bo'lishining asosiy manbai bo'lib xizmat qiladi. Kislorod tirik organizmlarni qisqa to'lqinli ultrabinafsha nurlanishi ta'siridan himoya qiluvchi ozon qatlamining shakllanishida ishtirok etadi. Fotosintez jarayonida barg unga tushadigan yorug'lik energiyasining atigi 1% ni o'zlashtiradi. Uning mahsuldorligi 1 g gacha organik birikma 1 kv. soatiga m sirt.