Балабақша

Фотосинтез процесі: балалар үшін қысқаша және анық

Фотосинтездің жеңіл фазасында АТФ және NADP · H синтезделеді.2 жарқыраған энергияға байланысты. Бұл орын хлоропласт трилакоидтеріндеонда пигменттер мен ферменттер электрохимиялық тізбектердің жұмыс істеуі үшін кешенді кешендер құрайды, олардың көмегімен электрондар мен ішінара сутегі протондары тасымалданады.

Электрондар ақырында NADP коферментінде аяқталады, ол теріс зарядталған протондардың бір бөлігін өзі өзіне тартады және NADPH-ге айналады2. Сондай-ақ, галактиканың бір жағында протондардың жинақталуы және басқа электрондардың электрохимиялық градиенті пайда болады, оның потенциалы АТФ синтездеу және фосфор қышқылынан АТФ синтетазасы ферменті арқылы қолданылады.

Фотосинтездің негізгі пигменттері - әртүрлі хлорофиллдер. Олардың молекулалары белгілі, ішінара әртүрлі жарық спектрлерінің сәулесін түсіреді. Сонымен қатар, хлорофилл молекулаларының кейбір электрондары энергияның жоғары деңгейіне ауысады. Бұл тұрақсыз мемлекет, және, теория бойынша, электрондар бірдей сәуле арқылы ғарышқа сыртқы энергиядан алынған және алдыңғы деңгейге оралуға тиіс. Алайда, фотосинтез жасушаларында, қозғалған электрондар акцепторлармен алынады және энергиясының бірте-бірте азаюымен тасымалдаушы тізбектің бойымен өтеді.

Thylakoid мембраналарында жарыққа ұшыраған кезде электрондарды шығаратын фотосистемалардың екі түрі бар. Фотосистема - реакция орталығымен негізінен хлорофилл пигменттерінің күрделі комплексі, оның электрондары үзіледі. Фотосистемада күн сәулесі көптеген молекулаларды ұстайды, бірақ барлық энергия реакция орталығында жиналады.

Тасымалдау тізбегі арқылы өтетін I жүйесіндегі электрондар NADPH-ды азайтады.

АТФ синтездеу үшін фотоаппарат II-ден бөлінген электрондардың энергиясы қолданылады. Сондай-ақ, II фотоэлектрондарының электрондары өздерінің фото жүйелерінің электронды тесіктерін толтырады.

Екінші фото жүйенің тесіктері электрондармен толтырылады судың фотолизі. Фотолиз жарықтың қатысуымен орын алады және H ыдырауы2Протондар, электрондар және оттегі. Бұл еркін оттегіні құрайтын судың фотолизі нәтижесінде пайда болады. Протондар электрохимиялық градиент және НАДФ-ның азаюына қатысады. Электрондар хлорофиллдің фотосистемы II алады.

Фотосинтездің жарық фазасының жуықтағы жалпы теңдеуі:

H2O + NADF + 2ADF + 2F → ½O2 + NADF · H2 + 2ATP

Циклдық электронды тасымалдау

Жоғарыда айтылғандар фотосинтездің циклдік емес жеңіл фазасы. Тағы бар NADP қалпына келмеген кезде циклдық электронды тасымалдау. Бұл жағдайда, I жүйедегі электрондар ATP синтезделген тасымалдаушы тізбегіне өтеді. Яғни, бұл электронды тасымалдау тізбегі II емес, I фотосурет жүйесінен электрондарды алады. Алғашқы фото жүйе циклды жүзеге асырады: электрондар оған қайтарылады. Жолда олар энергиясының бір бөлігін ATP синтезіне жұмсайды.

Фотофосфорляция және тотығу фосфорлануы

Фотосинтездің жеңіл фазасы жасушалық тыныс алу кезеңімен - митохондриялық кристадағы тотықтырғыш фосфорланумен салыстыруға болады. Сондай-ақ, ATP тасымалдағыш тізбегі бойымен электрондар мен протондарды беру арқылы синтезделеді. Алайда, фотосинтез жағдайында, энергия ЭТП-да жасушаның қажеттіліктеріне емес, негізінен, фотосинтездің қара фазасының қажеттіліктері үшін сақталады. Егер тыныс алу кезінде органикалық заттар энергияның негізгі көзі болса, онда фотосинтез кезінде - күн сәулесі. Фотосинтез кезінде ATP синтезі деп аталады фотофосфорляциятотықтырғыш фосфорланудан гөрі емес.

Фотосинтездің қара фазасы

Фотосинтездің қараңғы сатысы алғаш рет Кальвин, Бенсон, Бассаммен зерттелді. Олардың ашқан реакциялар циклі кейіннен Calvin циклы немесе C деп аталды3- фотосинтез. Кейбір өсімдіктер топтары модифицирленген фотосинтез жолына ие - С4Сондай-ақ, Hatch-Slack циклы деп те аталады.

Фотосинтездің қараңғы реакцияларында СО тіркелген.2. Қараңғы фаза хлоропласттың стромасында жүреді.

CO қалпына келтіру2 ATP энергиясы мен NADF · H төмендеу күшіне байланысты болады2жеңіл реакцияларда пайда болады. Олардысыз көміртекті бекітпейді. Сондықтан қараңғы фаза жарыққа тікелей тәуелді болмаса да, ол әдетте жарықта болады.

Calvin Cycle

Қараңғы фазаның алғашқы реакциясы - СО қосылуы2 (карбоксилдеуе) 1,5-ribulezobifosfaty (ribulose-1,5-дифосфат) – Ribf. Соңғысы қос фосфорилирленген рибоза. Бұл реакция фризия ribulose-1,5-дифосфат карбоксилазымен катализге rubisco.

Карбоксилдеу нәтижесінде гидролиз нәтижесінде екі көміртекті молекулаға бөлінетін тұрақсыз алты көміртекті қосылыс пайда болады. фосфоглицери қышқылы (PGA) - фотосинтездің алғашқы өнімі. PGA-ақ фосфоглицират деп аталады.

PGA үш көміртек атомы бар, олардың біреуі қышқыл карбоксил тобына кіреді (-COOH):

PGC үш көміртекті қант құрады (гликольдегид фосфаты) триосефосфат (TF)альдегидтер тобына (-CHO) кіреді:

FGK (3-қышқыл) → TF (3-қант)

Бұл реакцияға ATP энергиясы мен NADP · H қалпына келтіру күші жұмсалады.2. TF фотосинтездің алғашқы көмірсуы болып табылады.

Содан кейін, троялық фосфаттың басым бөлігі ribulozobifosfat (ReBP) регенерациясына жұмсалады, ол қайтадан CO2. Регенерация құрамында 3-7 көміртегі атомы бар қант фосфаттарымен байланысты ATP байланысты реакциялар сериясы бар.

Мұндай циклда RibF және Calvin циклі.

Кальвин циклынан қалыптасқан ТФ-ның аз бөлігі келеді. 6 байланысты көміртегі диоксиді молекулаларының тұрғысынан, шығу 2 трипососфат молекуласы болып табылады. Кіріс және шығыс өнімдерімен циклдің барлық жауаптары:

Сонымен бірге, 6 RIB молекуласы байланыста болады және 12 TF-ге айналатын 12 PGA молекуласы құрылады, оның ішінде 10 молекула циклде қалады және 6 RIB молекуласына айналады. TF үш көміртекті қант және RibBP бес көміртекті болғандықтан, көміртегі атомдары бойынша бізде: 10 * 3 = 6 * 5. Циклді қамтамасыз ететін көміртегі атомдарының саны өзгермейді, барлық қажетті РибФ қалпына келеді. Циклге енген көмірқышқыл газының алты молекуласы циклді қалдыратын екі трипософф молекуласының пайда болуына жұмсалады.

6 C CO молекуласына арналған Calvin циклында2 18 ATP молекуласы және 12 NADP · H молекулалары тұтынылады2, олар фотосинтездің жеңіл фазасының реакцияларында синтезделді.

Есептеу триософосфаттың циклынан шығатын екі молекула бойынша жүзеге асырылады, өйткені кейіннен қалыптасатын глюкоза молекуласы құрамында 6 көміртегі атомы бар.

Триосефосфат (TF) - бұл Кальвин циклінің соңғы өнімі, бірақ оны фотосинтездің түпкі өнімі деп атауға болмайды, өйткені ол дерлік жиналмайды және басқа заттармен әрекеттесіп, глюкозаға, сахарозаға, крахмалға, майларға, май қышқылдарына, аминқышқылға айналады. ТФ-мен қатар, ФГК маңызды рөл атқарады. Алайда мұндай реакциялар фотосинтетикалық ағзаларда ғана емес. Бұл мағынада фотосинтездің қара фазасы Calvin циклі сияқты бірдей.

PGCs көміртекті қантты алты ферментативті катализ арқылы шығарады. фруктоза 6-фосфатол айналады глюкоза. Өсімдіктерде глюкоза крахмалға және целлюлозаға полимерлеуі мүмкін. Көмірсулардың синтезі кері гликолиз процесіне ұқсас.

Өсімдіктер үшін тағы не қажет?

Адамдар сияқты, өсімдіктер денсаулығын сақтау, өсіру және олардың өмірлік функцияларын жақсы орындау үшін қоректік заттарға да ие. Олар топырақтан суда ерітілген минералды тамырлар арқылы алады. Топырақта минералды қоректік заттар болмаса, зауыт қалыпты түрде дами алмайды. Ауылшаруашылық дақылдарын егістікке жеткілікті қоректік заттармен қамтамасыз ету үшін фермерлер жиі жерді тексереді. Олай болмаған жағдайда тамақтану және өсімдік өсіру үшін негізгі пайдалы қазбалардан тұратын тыңайтқыштарды қолдануға болады.

Фотосинтез неге маңызды?

Фотосинтезді балалар үшін қысқаша және анық түсіндіре отырып, бұл процесс әлемдегі ең маңызды химиялық реакциялардың бірі болып табылады. Осындай қатты мәлімдемелердің себептері қандай? Біріншіден, фотосинтез планетада барлық жануарларды, соның ішінде жануарлар мен адамдарды қоса, өсімдіктерді береді. Екіншіден, фотосинтездің нәтижесінде тыныс алу үшін қажетті оттегі атмосфераға шығарылады. Барлық тірі заттар оттегіде тыныс алады және көмірқышқыл газын шығарады. Бақытымызға орай, өсімдіктер керісінше, сондықтан олар адам мен жануарлар үшін өте маңызды, себебі олар дем алуға мүмкіндік береді.

Таңқаларлық процесс

Өсімдіктер, демек, қалай дем алуды біледі, бірақ адамдар мен жануарларға қарағанда олар ауадан оттегі емес, көмірқышқыл газын сіңіреді. Өсімдіктер де ішеді. Сондықтан оларға су қажет, әйтпесе олар өледі. Тамыр жүйесі арқылы су мен қоректік заттар өсімдіктің барлық бөліктеріне тасымалданады және көмірқышқыл газын жұту жапырақтардағы шағын тесіктер арқылы өтеді. Химиялық реакцияны іске қосу үшін күн сәулесі болып табылады. Алынған барлық метаболизм өнімдері өсімдіктер тамақтану үшін пайдаланылады, оттегі атмосфераға шығарылады. Фотосинтез процесі қалай жүретінін қысқаша және анық түсіндіре аласыз.

Фотосинтез: фотосинтездің ашық және қара фазалары

Бұл процесс екі негізгі бөліктен тұрады. Фотосинтездің екі фазасы бар (сипаттамасы және кестесі - бұдан әрі). Біріншісі жарық фазасы деп аталады. Ол хлорофилл, электронды трансфузиялық ақуыздар және ATP синтетазасы ферменті қатысуымен трилакоидтердің мембраналарындағы жарық болған кезде ғана пайда болады. Фотосинтезді тағы не жасырады? Фотосинтездің жеңіл және қараңғылық фазалары бір-бірімен күндіз және түнде (Calvin циклдары) ауысып тұрады. Қараңғы сатысында, сол глюкоза, өсімдіктер үшін азық-түлік өндірісі. Бұл үрдіс жарықтан тәуелсіз реакция деп аталады.

Хлоропласттарда пайда болатын реакциялар тек жарық болған жағдайда ғана мүмкін болады. Бұл реакцияларда жарық энергиясы химиялық энергияға айналады

2. Хлорофилл және басқа пигменттер күн сәулесінен энергияны сіңіреді. Бұл энергия фотосинтезге жауапты фотосистемаларға беріледі.

3. Су электрондар мен сутегі иондарына қолданылады, сондай-ақ оттегі өндірісіне қатысады.

4. Электрондар мен сутегі иондары фотосинтездің кезекті кезеңінде қажет болатын ATP (энергия сақтау молекуласы) құру үшін қолданылады.

1. Жеңіл циклдің реакциясы хлоропласттардың стромасында болады.

2. Глюкоза ретінде көміртек диоксиді және ATP-ден энергия.

Қорытынды

Жоғарыда айтылғандардан келесі қорытындылар жасалуы мүмкін:

  • Фотосинтез - күн энергиясын алуға мүмкіндік беретін процесс.
  • Күннің жарық энергиясы хлорофилл арқылы химиялық энергияға айналады.
  • Хлорофилл өсімдіктерге жасыл түс береді.
  • Фотосинтез өсімдік жапырағы жасушаларының хлоропласттарында кездеседі.
  • Фотосинтез үшін көміртегі қос тотығы мен су қажет.
  • Көмірқышқыл газы зауытқа кішкентай саңылаулар арқылы кіреді, стомата, ол арқылы оттегі босатылады.
  • Су өсімдікті оның тамыры арқылы сіңіреді.
  • Әлемдегі фотосинтезсіз тамақ болмайды.

Фотосинтездің анықтамасы

Фотосинтез - бұл өсімдіктер, кейбір бактериялар мен балдырлар көміртегі диоксидінен және судан глюкоза мен оттегін өндіретін, тек энергия көзі ретінде жарық беретін химиялық процесс.

Бұл процесс Жердегі тіршілік үшін өте маңызды, өйткені оның арқасында оттегі босатылады, ол өмірдің бәріне байланысты болады.

Неге өсімдіктер глюкозаға (тағамға) мұқтаж?

Адамдар мен басқа да тіршілік иелері сияқты өсімдіктер өздерінің тіршілігін қамтамасыз ету үшін тамақтануды қажет етеді. Өсімдіктерге арналған глюкозаның мәні мынадай:

  • Фотосинтезден алынған глюкоза тыныс алу кезінде басқа өмірлік процестер үшін өсімдіктің қажетті энергиясын босату үшін қолданылады.
  • Өсімдік клеткалары глюкозаның бір бөлігін крахмалға айналдырады, ол қажет болғанда қолданылады. Сондықтан өлі өсімдіктер биомасса ретінде пайдаланылады, себебі олар химиялық энергияны сақтайды.
  • Глюкоза ақуыз, май және өсімдік қант тәрізді басқа да химиялық заттарды өндіруге және басқа да маңызды процестерге қажет.

Жапырақтың сыртқы құрылымы

Өсімдіктердің маңызды ерекшеліктерінің бірі - жапырақтың үлкен беті. Көптеген жасыл өсімдіктер фотосинтезге қажетті қаншалықты күн энергиясын (күн сәулесі) басып алуға қабілетті кең, тегіс және ашық жапырақтарға ие.

  • Орталық вена және саңырауқұлақ

Орталық тамыр және көкбауыр біріктіріліп, жапырақтың негізі болып табылады. Стад жапырақты мүмкіндігінше көп жарық алатын етіп орналастырады.

  • Жапырақ жүзі

Қарапайым жапырақтары бір жапырақты плитаны, ал күрделі - бірнеше. Жапырақ жүзі - фотосинтез процесіне тікелей қатысатын парақтың маңызды құрамдастарының бірі.

Жапырақтардағы тамырлар желісі жапырақтары сабақтарынан суды жібереді. Бөлінген глюкоза өсімдіктің басқа бөліктеріне тамырлар арқылы жапырақтан жіберіледі. Бұдан басқа, парақтың бұл бөліктері күн сәулесін көбірек басып алу үшін табақшаны ұстап тұрады. Веналардың орналасуы (венация) өсімдік түріне байланысты болады.

  • Негізгі парақ

Жапырақтың төменгі жағы сабақтың астына бекітілген төменгі бөлігі. Жиі парағының негізі - жұп шарты.

Өсімдіктің түріне қарай, жапырақтың жиектері әртүрлі пішінге ие болуы мүмкін, соның ішінде: тұтас, серрендірілген, серреат, тыртық, қытырлақ және т.б.

  • Leaf top

Жапырақ жиегіне ұқсайтын әртүрлі пішіндер болуы мүмкін, соның ішінде: өткір, дөңгелек, өткір, ұзартылған, тартылған және т.б.

Жапырақтың ішкі құрылымы

Төменде жапырақ тінінің ішкі құрылымының тығыз диаграммасы берілген:

Кутикула - өсімдіктің бетіндегі негізгі қорғаныс қабаты. Әдетте, парақтың жоғарғы жағында қалыңырақ болады. Какацила өсімдікті судан қорғайтын балауыз тәрізді затпен қапталған.

Эпидермис жасушаның қабаты болып табылады, яғни жапырақтың интегралдық тіндері. Оның басты функциясы жапырақтың ішкі тіндерін дегидратациядан, механикалық зақымданудан және инфекциялардан қорғау болып табылады. Ол сондай-ақ газ алмасу және транспирация процесін реттейді.

Мезофилл - негізгі өсімдік тіні. Мұнда фотосинтез процессі. Көптеген өсімдіктерде мезофилл екі қабатқа бөлінеді: үстіңгі палисаде, ал төменгісі жіңішке.

  • Қорғаушы жасушалар

Қорғаушы жасушалар - газ алмасуды басқару үшін пайдаланылатын жапырақ эпидермисінде мамандандырылған жасушалар. Олар стромата үшін қорғаныс функциясын орындайды. Созылмалы тері тесігі суға еркін қол жетімді болғанда үлкен болады, әйтпесе қорғаныш жасушалары әлсіз болады.

Фотосинтез көміртегі диоксиді (СО2) ауадан стомата арқылы мезофилл матасына енуіне байланысты. Фотосинтездің қоспа өнімі ретінде алынған оттегі (O2) өсімдікті стомата арқылы қалдырады. Стомата ашық болғанда, булану нәтижесінде су жоғалады және тамырлармен сіңірілетін судың ағымы арқылы толтырылуы керек. Өсімдіктер ауадан сіңірілетін CO2 мөлшерін және судың жоғалуын стоматальды тесіктер арқылы теңестіруге мәжбүр.

Сарапшы расталған

Фаза (жеңіл)

1. Қай жерде жүреді

Фотосинтездің жеңіл фазасы галалді трилакоидтерде кездеседі.

2. Осы фазадағы процестер

Хлорофилдің тотығуының жеңіл энергиясы пайда болады. Қалпына келтіру сутегіден алынған судың электрондарының есебінен жүзеге асырылады. Тальакоидті мембрананың ішкі және сыртқы жағынан әлеуетті айырмашылықтар пайда болады және ATP синтетазасын қолдану арқылы NADP NADPH2 дейін төмендейді (nicothoamide adenine dinucleotide fosphate reduced form)

3. Нәтижелер

- судың фотолизі (ыдырау), ол оны босатады

- жарық энергиясы ATP және NADP * H2 химиялық байланыстарының энергиясына айналады

Фаза (қара)

1. Қай жерде жүреді

Фотосинтездің қара фазасы хлоропласттың стромасында болады.

2. Осы фазадағы процестер

СО2 (көміртегі диоксиді) фиксациясы бар.

Кальвин циклінің реакцияларында СО2-нің АТФ-ға байланысты азаюы және жеңіл фазада пайда болатын NADP * H2 (никотамид аденин динуклеотидті фосфат формасы төмендетілген) қалпына келтіру күші.

Фотосинтез тұжырымдамасы, фотосинтездің жарық фазасында қайда және не болып жатады

Фотосинтез - фотосинтетикалық бояғыштардың қатысуымен органикалық заттардың химиялық байланыстарын энергияға жарық энергиясын қалыптастыру үдерісінің жиынтығы.

Бұл тамақтану түрі өсімдіктерге, прокариоттарға және бірнеше ұялы эукариот түрлеріне тән.

Табиғи синтез кезінде көміртегі мен су жарықпен өзара әрекеттесуде глюкоза мен еркін оттегіге айналады:

6CO2 + 6H2O + жеңіл энергиясы → C6H12O6 + 6O2

Современная физиология растений под понятием фотосинтеза понимает фотоавтотрофную функцию, которая является совокупностью процессов поглощения, превращения и применения квантов световой энергии в разных несамопроизвольных реакциях, включая преобразование углекислого газа в органику.

Фотосинтез у растений происходит в листьях через хлоропласты - пластиттер класына жататын жартылай автономды екі мембраналық органеллалар. Жалпақ табақтардың жалпақ пішінімен, жоғары сапалы сіңіру және жарық энергиясын және көмірқышқыл газын толық пайдалану қамтамасыз етіледі. Табиғи синтездеу үшін қажетті су су өткізетін матадан тамырлардан келеді. Газ алмасу стомата арқылы және ішінара кутикула арқылы диффузия арқылы өтеді.

Хлоропласттар түссіз стромамен толтырылып, лакпен ламелла тәрізді, олар бір-бірімен араласқан кезде тракоидтерді құрайды. Фотосинтездің пайда болғаны сол. Цианобактериялардың өзі хлоропластар болып табылады, сондықтан оларды табиғи синтездеуге арналған аппарат бөлек органеллаға бөлінбейді.

Фотосинтез жалғасуда пигменттердің қатысуыменХлорофилдер жиі кездеседі. Кейбір ағзалар басқа пигментті - каротеноидты немесе фекобилинді қамтиды. Прокариоттардың бактериохлорофилл пигменті бар және бұл организмдер табиғи синтездің соңында оттегін шығармайды.

Фотосинтез екі фазаны өтеді - жарық және қараңғы. Олардың әрқайсысы реакциялар мен өзара әсер ететін заттармен сипатталады. Фотосинтез фазалары процесін егжей-тегжейлі қарастырайық.

Фотосинтездің бірінші кезеңі ATP, жасушалық энергия көзі болып табылатын жоғары энергиялы өнімдердің қалыптасуы, қалпына келтіретін агент NADP болып табылады. Сахнаның соңында оттегі жанама өнім түрінде шығарылады. Жарықтандыру кезеңі міндетті түрде күн сәулесінің әсерінен орын алады.

Фотосинтез процесі электрондық транспортер протеиндері, ATP синтетазы және хлорофилл (немесе басқа да пигменттер) қатысуымен трилакоидтардың мембраналарында жүреді.

Электрондардың және ішінара сутектің протондарының берілуі болатын электрохимиялық тізбектердің жұмыс істеуі пигменттер мен ферменттерден тұратын күрделі комплекстерде қалыптасады.

Жеңіл фаза үрдісінің сипаттамасы:

  1. Күн сәулесінің ағзаның өсімдіктің организмдеріне жапқан кезде хлорофильді электрондар плитаның құрылымында қозғалады,
  2. Белсенді күйде бөлшектер пигментті молекуладан шығып, теракакоидтың сыртқы жағына түседі, ол теріс зарядталады. Бұл жапырақтарға кірген судан келесі электрондарды алатын хлорофилл молекулаларының тотығуымен және кейіннен төмендеуімен бір мезгілде орын алады.
  3. Содан кейін электрондарды сыйға тартатын және реакцияларға қатысуға қабілетті OH радикалдарына айналатын иондардың пайда болатын судың фотолизі бар және одан әрі,
  4. Сонан соң бұл радикалдар су молекулаларын және атмосфераға түсетін еркін оттегіні қалыптастырады,
  5. Тілакоидты мембрана бір жағынан сутек ионымен байланысты оң зарядты, ал екінші жағынан электрондардың есебінен теріс зарядты алады,
  6. Протондар мембрананың тараптары арасында 200 мВ айырмашылықпен ATP синтетазасы ферменті арқылы өтеді, бұл АДФ-ны ATP-ге (фосфорлану процесіне) айналдыруға әкеледі,
  7. Судан шыққан атомдық сутегімен NADP + NADPH2 дейін азаяды,

Реакция процесінде бос оттегі атмосфераға шығарылғанымен, ATP және NADPH2 табиғи синтездің қара фазасына қатысады.

Осы кезең үшін міндетті компонент - көмірқышқыл газы.ол өсімдіктер жапырақтары стомата арқылы сыртқы ортадан үнемі сіңеді. Қараңғы фаза процестері хлоропласттың стромасында орын алады. Осы кезеңде көптеген күн энергиясы талап етілмейді және жарық фаза кезінде ATP және NADPH2 жеткілікті түрде алынатын болады, ағзадағы реакциялар күнде де, түнде де жүре алады. Осы сатыдағы процестер бұрынғыдан жылдамырақ.

Қараңғы фаза кезіндегі барлық процестердің жиынтығы сыртқы ортадан көмірқышқыл газының дәйекті түрлендіру тізбегі түрінде ұсынылған:

  1. Бұл тізбектегі бірінші реакция - көміртегі диоксидінің бекітілуі. RibBP-карбоксилаз ферменттің болуы реакцияның тез және біркелкі жүруіне ықпал етеді, ол 2 фосфоглицеридті қышқыл молекуласына бөлінетін алты көміртекті қосылыстың пайда болуына әкеледі,
  2. Содан кейін күрделі циклдар, соның ішінде реакциялардың белгілі бір саны орын алады, олар аяқталғаннан кейін фосфоглицерин қышқылының табиғи қантқа, глюкозаға айналады. Бұл процесс Calvin циклы деп аталады,

Сондай-ақ, қантпен бірге май қышқылдарының, амин қышқылдарының, глицерин мен нуклеотидтердің пайда болуы.

Фотосинтездің мәні

Табиғи синтездің жеңіл және қара фазаларын салыстыру кестесінен олардың әрқайсысының мәнін қысқаша сипаттауға болады. Жеңіл фаза реакцияларда жарық энергиясын міндетті түрде қосу арқылы хлорлы дәндерде кездеседі. Реакцияларда электронды тасымалдайтын ақуыздар, ATP синтетазы және хлорофилл сияқты компоненттер бар, олар сумен өзара әрекеттесіп, еркін оттек, ATP және NADPH2 құрайды. Хлоропласттың стромасында кездесетін қара фазаға күн сәулесі қажет емес. ATP және NADPH2 соңғы кезеңде, көмірқышқыл газымен өзара әрекеттескенде, табиғи қант (глюкоза) құрады.

Жоғарыда айтылғандардан көрініп тұрғандай, фотосинтез өте күрделі және көп сатылы құбылыс, әртүрлі заттармен байланысты көптеген реакциялар. Табиғи синтездің нәтижесінде оттегінің тірі организмдердің тыныс алуына және ультра күлгін сәулеленуден озон қабатын қалыптастыру арқылы қорғау үшін қажет болатын оттегі алынады.

Фотосуретті тыныс алу

Photorespiration:
1 - хлоропласт, 2 - пероксисома, 3 - митохондрия.

Оттегі мен көміртегі диоксидіне жеңіл байланысты сіңіру. Өткен ғасырдың басында кислород фотосинтезін басады. Көрсетілгендей, RibB-карбоксилаз үшін субстрат көміртегі диоксиді ғана емес, сонымен қатар оттегі де болуы мүмкін:

Ох2 + RibP → фосфогликолат (2С) + PGA (3C).

Фермент ribf-оксигеназа деп аталады. Оттегі - бәсекелесетін көмірқышқыл газын ұстап тұру ингибиторы. Фосфат тобы жабылады, ал фосфогликольат өсімдікке лақтырылатын гликолатқа айналады. Ол пероксиомаларға кіреді, онда ол глицинге тотықтырады. Глицин митохондрияға енеді, онда ол серинге тотықтандырылады, CO түріндегі тіркелген көміртектің жоғалуы.2. Нәтижесінде екі гликолат молекуласы (2С + 2С) бір PGA (3C) және CO2. Photorespiration өнімнің шығуын төмендетеді330-40% (С3- пландар - өсімдіктер С3- фотосинтез).

C4 фотосинтезі

С4- фотосинтез - фотосинтез, онда бірінші өнім төрт көміртекті (C4) қосылымдары. 1965 жылы кейбір өсімдіктерде (қант қамысы, жүгері, құмай, тары) фотосинтездің алғашқы өнімдері төрт көміртекті қышқыл болып табылады. Мұндай өсімдіктер деп аталады С4- пландар. 1966 жылы австралиялық ғалымдар Хатч пен Слэк көрсетті4- Өсімдіктер іс жүзінде фотометрия жоқ және олар көмірқышқыл газын әлдеқайда тиімді сіңіреді. Көміртегінің C жолына4-плантерлер шақырыла бастады Hatch-Slack арқылы.

C үшін4парағының арнайы анатомиялық құрылымымен сипатталатын пландар. Барлық өткізгіштік сәулелер екі қабатты жасушалармен қоршалған: сыртқы - мезофилл жасушалары, ішкі - қабырға жасушалары. Көмірқышқыл газы мезофилл клеткаларының цитоплазмасында бекітіледі, акцептор болып табылады фосфоенолпируват (PEP, 3C), PEP карбоксилдеу нәтижесінде оксалоацетат (4С) қалыптасады. Процесс катализге ие PEP карбоксилазы. RibB-карбоксилазынан айырмашылығы, FEP-карбоксилазы СО үшін жоғары жақындығы бар.2 және, ең бастысы, О-мен өзара әрекеттеспейді2. Месофилл хлоропласттарында жеңіл фазалық реакциялар белсенді болатын көптеген граналар бар. Ұяшықтардың хлоропласттарында қара фазаның реакциялары орын алады.

Оксалоацетат (4C) платогенез арқылы өтетін жасушаларға тасымалданатын молаатқа айналады. Мұнда декарбоксилирован және дегидратирует, пируват, CO2 және NADP · N2.

Пируват мезофилл клеткаларына оралады және КЭБ-де ATP энергиясының есебінен қалпына келеді. WITH2 PGA түзілуімен жаңадан бекітілген РибБ-карбоксилаз. FEP-ны регенерациялау ATP энергиясын талап етеді, сондықтан C-ге қарағанда, шамамен екі есе көп энергия қажет3- фотосинтез.

C ғимараты4-пландар:
1 - сыртқы қабат - мезофилдік жасушалар, 2 - ішкі қабатқа қарайтын жасушалар, 3 - крангалық анатомия, 4, 5 - хлоропластар, 4 - көптеген қырлар, аз крахмал, 5 - бірнеше қырлар, көп крахмал.

С4- фотосинтез:
1 - мезофилл жасушасы, 2 - өткізетін сырғанау шілтерінің жасушасы.

Фотосинтез үшін қажетті шарттар

Төменде өсімдіктер фотосинтез процесін жүргізу үшін қажетті жағдайлар:

  • Көміртегі диоксиді. Түссіз, иіссіз табиғи газ, ауада табылған және СО2 ғылыми белгілеріне ие. Ол көміртегі мен органикалық қосылыстардың жануы кезінде пайда болады, сондай-ақ тыныс алу процесінде жүреді.
  • Су. Мөлдір сұйық химиялық иіссіз және дәмі жоқ (қалыпты жағдайда).
  • Жеңіл Жасанды жарық да өсімдіктер үшін жарамды болса да, табиғи күн сәулесі, әдетте, фотосинтез үшін жақсы жағдай туғызады, себебі ол табиғи ультракүлгін сәулелерді қамтиды, бұл өсімдіктерге оң әсер етеді.
  • Хлорофилл. Бұл өсімдіктер жапырақтары табылған жасыл пигменттер.
  • Қоректік заттар және минералдар. Өсімдіктердің тамырлары топырақтан сіңірілетін химиялық заттар мен органикалық қосылыстар.

Фотосинтездің нәтижесі қандай?

  • Глюкоза,
  • Оттегі.

(Жеңіл энергия жақшада көрсетілген, себебі ол зат емес.)

Ескерту: Өсімдіктер ауаның CO2-ден жапырақтары арқылы, ал топырақтан су тамыры арқылы алады. Жарық энергиясы күннен келеді. Алынған оттегі жапырақтарыдан ауаға шығады. Алынған глюкоза энергия қорлары ретінде пайдаланылатын крахмал сияқты басқа заттарға айналуы мүмкін.

Егер фотосинтезге әсер ететін факторлар болмаса немесе жеткіліксіз мөлшерде болса, бұл өсімдікке жағымсыз әсер етуі мүмкін. Мысалы, жарықтың аздығы өсімдіктің жапырақтары жейтін жәндіктер үшін қолайлы жағдай туғызады және судың жетіспеушілігі төмендейді.

Фотосинтез қай жерде пайда болады?

Фотосинтез өсімдіктің жасушаларында, хлоропласт деп аталатын шағын пластиттерде пайда болады. Хлоропласттар (негізінен мезофилл қабатында) хлорофилл деп аталатын жасыл зат бар. Төменде фотосинтезге хлоропластпен жұмыс жасайтын жасушаның басқа бөліктері жатады.

Өсімдіктердің жасушалық бөліктерінің функциялары

  • Жасуша қабырғасы: құрылымдық және механикалық қолдауды қамтамасыз етеді, клеткаларды патогендерден қорғайды, түзетеді және жасушаның пішінін анықтайды, өсу жылдамдығын және бағытын бақылайды, сондай-ақ өсімдіктерге пішін береді.
  • Цитоплазмасы: ферменттер бақылайтын көптеген химиялық процестер үшін платформаны қамтамасыз етеді.
  • Мембрана: клетканың ішіне және одан тыс заттардың қозғалысына бақылау жасайтын тосқауыл ретінде әрекет етеді.
  • Хлоропласттар: жоғарыда сипатталғандай, олар хлорофилл, фотосинтез кезінде жарық энергиясын сіңіретін жасыл зат бар.
  • Вакуум: суды жинайтын цитоплазманың ішіндегі қуыс.
  • Жасуша ядросы: жасушалық белсенділікті бақылайтын генетикалық бренд (ДНҚ) бар.

Хлорофилл фотосинтезге қажетті жарық энергиясын сіңіреді. Жарықтың барлық толқын ұзындығы сіңірілмегенін ескеру керек. Өсімдіктер негізінен қызыл және көк толқындарды жұтып келеді - олар жасыл диапазонда жарық сіңірмейді.

Фотосинтез процесінде көмірқышқыл газы

Өсімдіктер көмірқышқыл газын олардың жапырақтары арқылы ауамен алады. Көміртегі диоксиді парағының төменгі жағындағы кішкене тесік арқылы өтеді - стома.

Жапырақтың төменгі бөлігінде көміртегі диоксиді жапырақтардағы басқа клеткаларға жететін етіп еркін аралық жасушалар бар. Сондай-ақ, фотосинтез кезінде пайда болған оттегі де парағынан оңай кетеді.

Көмірқышқыл газы өте төмен концентрацияда тыныс алатын ауада кездеседі және фотосинтездің қараңғы сатысында қажетті фактор болып табылады.

Фотосинтез процесіндегі жарық

Жапырақта әдетте үлкен жер беті бар, сондықтан ол көп жарықты сіңіреді. Оның үстіңгі бетін судың жоғалуы, ауруы және ауа-райының балауыз қабатының (кутикула) әсерінен қорғайды. Парақтың жоғарғы жағы жарық түсетін жерде. Месофилдің бұл қабаты палисаде деп аталады. Ол үлкен көлемдегі жарық сіңіруге бейімделген, себебі ол құрамында хлоропластар көп.

Жеңіл фазаларда фотосинтез процесі көп жарықпен өседі. Ионизирленген хлорофилл молекулалары және одан да көп ATP және NADPH пайда болады, егер жарық фотонды жасыл жапыраққа шоғырланған болса. Жеңіл фазаларда жарық өте маңызды болса да, оның артық мөлшері хлорофиллге зиян келтіріп, фотосинтез процесін азайтатынын атап өту керек.

Жеңіл фазалар температура, су немесе көмірқышқыл газына тым тәуелді емес, бірақ олар фотосинтез процесін аяқтау үшін қажет.

Фотосинтез процесінде су

Өсімдіктер тамырлары арқылы фотосинтез үшін қажет суды алады. Олар топырақта өсетін тамыр шаштары бар. Тамырлар үлкен беті мен жұқа қабырғаларымен ерекшеленеді, бұл судың оңай өтіп кетуіне мүмкіндік береді.

Суретте өсімдіктер мен олардың жасушалары жеткілікті сумен (сол жақта) және судың жетіспеушілігін көрсетеді (оң жақта).

Ескерту: Түбірлік жасушаларда хлоропластар болмайды, себебі олар әдетте қараңғыда болады және фотосинтездеу мүмкін емес.

Зауыт жеткілікті суға сіңіп кетпесе, ол жоғалады. Сусыз өсімдіктер тез фотосинтездеуге қабілетсіз, тіпті өледі.

Өсімдіктер үшін судың мәні неде?

  • Өсімдіктердің денсаулығын қолдайтын еріген минералдармен қамтамасыз етеді,
  • Бұл пайдалы қазбаларды тасымалдау үшін құрал,
  • Тұрақтылық пен төзімділікті сақтайды
  • Ылғалды салқындатады және қанықтырады
  • Бұл өсімдік жасушаларында түрлі химиялық реакцияларды жүзеге асыруға мүмкіндік береді.

Табиғаттағы фотосинтездің мәні

Фотосинтездің биохимиялық процесі су мен көмірқышқыл газын оттегіге және глюкозаға айналдыру үшін күн сәулесінің энергиясын пайдаланады. Глюкоза өсімдіктердің маталар өсуіне арналған құрылыстық блоктар ретінде пайдаланылады. Осылайша, фотосинтез - тамырлар, сабақтар, жапырақтар, гүлдер және жемістер пайда болатын жол. Фотосинтез процестері болмаса, өсімдіктер өседі немесе көбейте алмайды.

Фотосинтетикалық қабілетіне байланысты өсімдіктер өндірушілер ретінде белгілі және Жердегі барлық тамақ тізбектерінің негізі болып табылады. (Балдырлар - су экожүйелеріндегі өсімдіктердің баламасы). Тамақтанатын тамақ фотосинтетикалық организмдерден келеді. Біз бұл өсімдіктерді тікелей жемейді немесе өсімдіктерді тұтынатын сиыр немесе шошқалар сияқты жануарларды жейміз.

  • Азық-түлік тізбегінің негізі

Су жүйесі, өсімдіктер мен балдырлар азық-түлік тізбегінің негізін құрайды. Балдырлар омыртқасыздар үшін азық-түлік ретінде қызмет етеді, бұл өз кезегінде үлкен ағзалардың тамақ көзі болып табылады. Су ортасында фотосинтезсіз өмір болмайды.

  • Көміртегі қос тотығын жою

Фотосинтез көмірқышқыл газын оттегіге айналдырады. Фотосинтез кезінде атмосферадағы көмірқышқыл газы зауытқа еніп, содан кейін оттегі ретінде шығарылады. Көміртектің қос тотығы деңгейлері қарыштап қарқынмен өсіп келе жатқан бүгінгі әлемде көмірқышқыл газын атмосферадан шығаратын кез-келген процесс экологиялық маңызды болып табылады.

  • Азықтық велосипедпен жүру

Өсімдіктер мен басқа фотосинтетикалық ағзалар қоректік велосипедке маңызды рөл атқарады. Ауадағы азот өсімдік тінінде бекітіліп, ақуыздарды жасау үшін қол жетімді болады. Топырақтағы іздер элементтері өсімдік тініне қосылып, одан әрі азық-түлік тізбегі бойында өсімдіктерге қол жетімді болуы мүмкін.

  • Фотосинтетикалық тәуелділік

Фотосинтез жарықтың қарқындылығы мен сапасына байланысты. Жыл бойы күн сәулесі мол болған экваторда су шектеулі фактор емес, өсімдіктер жоғары өсу қарқындарына ие және өте үлкен болуы мүмкін. Керісінше, мұхиттың терең бөліктеріндегі фотосинтез азырақ болып келеді, өйткені жарық бұл қабаттарға енбейді және нәтижесінде бұл экожүйе толымсыз.