Fotosintezning yorug'lik va qorong'i fazalarida quyosh nuri energiyasi glyukozaning kimyoviy bog'lanish energiyasiga qanday aylanadi? Javobingizni tushuntiring.
Javob
Fotosintezning yorug‘lik fazasida quyosh nuri energiyasi qo‘zg‘algan elektronlar energiyasiga, so‘ngra qo‘zg‘algan elektronlar energiyasi ATP va NADP-H2 energiyasiga aylanadi. Fotosintezning qorong'u bosqichida ATP va NADP-H2 energiyasi glyukozaning kimyoviy bog'lanish energiyasiga aylanadi.
Fotosintezning yorug'lik bosqichida nima sodir bo'ladi?
Javob
Yorug'lik energiyasidan qo'zg'algan xlorofill elektronlari elektron tashish zanjirlari bo'ylab harakatlanadi, ularning energiyasi ATP va NADP-H2 da saqlanadi. Suvning fotolizi sodir bo'ladi va kislorod chiqariladi.
Fotosintezning qorong'u bosqichida qanday asosiy jarayonlar sodir bo'ladi?
Javob
Atmosferadan olingan karbonat angidrid va yorug'lik fazasida olingan vodoroddan yorug'lik fazasida olingan ATP energiyasi tufayli glyukoza hosil bo'ladi.
O'simlik hujayrasida xlorofill qanday vazifani bajaradi?
Javob
Xlorofil fotosintez jarayonida ishtirok etadi: yorug'lik fazasida xlorofill yorug'likni yutadi, xlorofill elektron yorug'lik energiyasini oladi, parchalanadi va elektron tashish zanjiri bo'ylab ketadi.
Xlorofill molekulalarining elektronlari fotosintezda qanday rol o'ynaydi?
Javob
Quyosh nuridan qoʻzgʻalgan xlorofill elektronlari elektron tashish zanjirlaridan oʻtib, oʻz energiyasini ATP va NADP-H2 hosil boʻlishiga beradi.
Fotosintezning qaysi bosqichida erkin kislorod hosil bo'ladi?
Javob
Yorug'lik bosqichida, suvning fotolizi paytida.
Fotosintezning qaysi bosqichida ATP sintezi sodir bo'ladi?
Javob
Yorug'likdan oldingi bosqich.
Fotosintez jarayonida qaysi modda kislorod manbai bo'lib xizmat qiladi?
Javob
Suv (suvning fotolizi paytida kislorod ajralib chiqadi).
Fotosintez tezligi cheklovchi omillarga, jumladan yorug'lik, karbonat angidrid konsentratsiyasi va haroratga bog'liq. Nima uchun bu omillar fotosintez reaktsiyalarini cheklaydi?
Javob
Xlorofillni qo'zg'atish uchun yorug'lik kerak, u fotosintez jarayoni uchun energiya beradi. Karbonat angidrid fotosintezning qorong'u bosqichida zarur bo'lib, undan glyukoza sintezlanadi. Haroratning o'zgarishi fermentlarning denatüratsiyasiga olib keladi va fotosintetik reaktsiyalar sekinlashadi.
O'simliklardagi qanday metabolik reaktsiyalarda karbonat angidrid uglevodlar sintezi uchun boshlang'ich material hisoblanadi?
Javob
Fotosintez reaktsiyalarida.
Fotosintez jarayoni o'simliklarning barglarida intensiv ravishda sodir bo'ladi. Pishgan va pishmagan mevalarda uchraydimi? Javobingizni tushuntiring.
Javob
Fotosintez yorug'likda o'simliklarning yashil qismlarida sodir bo'ladi. Shunday qilib, yashil mevalar terisida fotosintez sodir bo'ladi. Fotosintez meva ichida yoki pishgan (yashil bo'lmagan) mevalarning qobig'ida sodir bo'lmaydi.
Fotosintez - yorug'lik energiyasini kimyoviy bog'lanish energiyasiga aylantirish organik birikmalar.
Fotosintez oʻsimliklarga, shu jumladan barcha suvoʻtlarga, bir qator prokariotlarga, jumladan siyanobakteriyalarga va baʼzi bir hujayrali eukariotlarga xosdir.
Aksariyat hollarda fotosintez yon mahsulot sifatida kislorod (O2) hosil qiladi. Biroq, bu har doim ham shunday emas, chunki fotosintezning bir nechta turli yo'llari mavjud. Kislorodni chiqarishda uning manbai suv bo'lib, undan fotosintez ehtiyojlari uchun vodorod atomlari bo'linadi.
Fotosintez turli xil pigmentlar, fermentlar, kofermentlar va boshqalar ishtirok etadigan ko'plab reaksiyalardan iborat.Asosiy pigmentlar - xlorofilllar, ularga qo'shimcha ravishda - karotinoidlar va fikobilinlar.
Tabiatda o'simliklar fotosintezining ikkita yo'li keng tarqalgan: C 3 va C 4. Boshqa organizmlarning o'ziga xos reaktsiyalari mavjud. Bu turli jarayonlarning barchasi "fotosintez" atamasi ostida birlashtirilgan - ularning barchasida fotonlarning energiyasi kimyoviy bog'lanishga aylanadi. Taqqoslash uchun: kimyosintez jarayonida ba'zi birikmalarning kimyoviy bog'lanish energiyasi (noorganik) boshqalarga - organiklarga aylanadi.
Fotosintezning ikki bosqichi mavjud - yorug'lik va qorong'i. Birinchisi, reaktsiyalar sodir bo'lishi uchun zarur bo'lgan yorug'lik nurlanishiga (hn) bog'liq. Qorong'i faza yorug'likdan mustaqil.
O'simliklarda fotosintez xloroplastlarda sodir bo'ladi. Barcha reaksiyalar natijasida birlamchi organik moddalar hosil bo'lib, ulardan keyin uglevodlar, aminokislotalar, yog' kislotalari va boshqalar sintezlanadi.Fotosintezning umumiy reaksiyasi odatda ga nisbatan yoziladi. glyukoza - fotosintezning eng keng tarqalgan mahsuloti:
6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2
O 2 molekulasiga kiritilgan kislorod atomlari karbonat angidriddan emas, balki suvdan olinadi. Karbonat angidrid - uglerod manbai, qaysi biri muhimroq. Bog'lanishi tufayli o'simliklar organik moddalarni sintez qilish imkoniyatiga ega.
Yuqorida keltirilgan kimyoviy reaktsiya umumlashtirilgan va umumiydir. Bu jarayonning mohiyatidan uzoqdir. Shunday qilib, glyukoza karbonat angidridning oltita alohida molekulasidan hosil bo'lmaydi. CO 2 bilan bog'lanish bir vaqtning o'zida bir molekula sodir bo'ladi, bu avval mavjud besh uglerodli shakarga yopishadi.
Prokaryotlar fotosintezning o'ziga xos xususiyatlariga ega. Shunday qilib, bakteriyalarda asosiy pigment bakterioxlorofildir va kislorod chiqarilmaydi, chunki vodorod suvdan emas, balki ko'pincha vodorod sulfididan yoki boshqa moddalardan olinadi. Ko‘k-yashil suvo‘tlarda asosiy pigment xlorofill bo‘lib, fotosintez jarayonida kislorod ajralib chiqadi.
Fotosintezning yorug'lik bosqichi
Fotosintezning yorug'lik bosqichida nurlanish energiyasi tufayli ATP va NADP H 2 sintezlanadi. Bo'lib turadi xloroplast tilakoidlarida, bu erda pigmentlar va fermentlar elektronlar va qisman vodorod protonlari uzatiladigan elektrokimyoviy davrlarning ishlashi uchun murakkab komplekslarni hosil qiladi.
Elektronlar oxir-oqibat NADP koenzimi bilan tugaydi, u manfiy zaryadlanganda ba'zi protonlarni o'ziga tortadi va NADP H 2 ga aylanadi. Shuningdek, tilakoid membrananing bir tomonida protonlar va boshqa tomonida elektronlarning to'planishi elektrokimyoviy gradientni hosil qiladi, uning potentsiali ATP sintetaza fermenti tomonidan ADP va fosfor kislotasidan ATP sintez qilish uchun ishlatiladi.
Fotosintezning asosiy pigmentlari turli xil xlorofilllardir. Ularning molekulalari ma'lum, qisman turli xil yorug'lik spektrlarining nurlanishini ushlaydi. Bunday holda, xlorofill molekulalarining ba'zi elektronlari yuqori energiya darajasiga o'tadi. Bu beqaror holat va nazariy jihatdan elektronlar bir xil nurlanish orqali tashqaridan olingan energiyani kosmosga chiqarishi va oldingi darajaga qaytishi kerak. Biroq, fotosintetik hujayralarda qo'zg'atilgan elektronlar qabul qiluvchilar tomonidan ushlanadi va ularning energiyasi asta-sekin kamayishi bilan tashuvchilar zanjiri bo'ylab uzatiladi.
Tilakoid membranalarda yorug'lik ta'sirida elektronlar chiqaradigan ikki turdagi fototizimlar mavjud. Fototizimlar asosan xlorofill pigmentlaridan iborat murakkab kompleks boʻlib, reaksiya markazidan elektronlar chiqariladi. Fototizimda quyosh nuri ko'plab molekulalarni ushlaydi, ammo barcha energiya reaktsiya markazida to'planadi.
Fotosistema I elektronlari tashuvchilar zanjiridan o'tib, NADPni kamaytiradi.
II fototizimdan ajralib chiqqan elektronlarning energiyasi ATP sintezi uchun sarflanadi. II fototizim elektronlarining o'zi esa I fototizimning elektron teshiklarini to'ldiradi.
Ikkinchi fototizimning teshiklari natijasida hosil bo'lgan elektronlar bilan to'ldiriladi suvning fotolizi. Fotoliz yorug'lik ishtirokida ham sodir bo'ladi va H 2 O ning proton, elektron va kislorodga parchalanishidan iborat. Aynan suvning fotolizi natijasida erkin kislorod hosil bo'ladi. Protonlar elektrokimyoviy gradient yaratish va NADPni kamaytirishda ishtirok etadilar. Elektronlarni II fotosistemaning xlorofili qabul qiladi.
Fotosintezning yorug'lik fazasi uchun taxminiy umumiy tenglama:
H 2 O + NADP + 2ADP + 2P → ½O 2 + NADP H 2 + 2ATP
Siklik elektron tashish
Deb atalmish fotosintezning tsiklik bo'lmagan yorug'lik bosqichi. Yana bor NADP qisqarishi sodir bo'lmaganda siklik elektron tashish. Bunday holda, I fototizimidagi elektronlar ATP sintezi sodir bo'lgan tashuvchi zanjirga o'tadi. Ya'ni, bu elektron tashish zanjiri elektronlarni II emas, I fototizimdan oladi. Birinchi fototizim, xuddi tsiklni amalga oshiradi: u tomonidan chiqarilgan elektronlar unga qaytariladi. Yo'lda ular energiyalarining bir qismini ATP sinteziga sarflaydilar.
Fotofosforillanish va oksidlovchi fosforlanish
Fotosintezning yorug'lik bosqichini hujayrali nafas olish bosqichi - mitoxondriyalarning kristallarida sodir bo'ladigan oksidlovchi fosforlanish bosqichi bilan solishtirish mumkin. ATP sintezi elektronlar va protonlarning tashuvchilar zanjiri orqali o'tishi tufayli ham sodir bo'ladi. Biroq, fotosintezda energiya ATPda hujayraning ehtiyojlari uchun emas, balki asosan fotosintezning qorong'u fazasi ehtiyojlari uchun saqlanadi. Va agar nafas olish paytida energiyaning dastlabki manbai organik moddalar bo'lsa, fotosintez paytida u quyosh nuridir. Fotosintez jarayonida ATP sintezi deyiladi fotofosforlanish oksidlovchi fosforlanishdan ko'ra.
Fotosintezning qorong'u bosqichi
Birinchi marta fotosintezning qorong'u bosqichi Kalvin, Benson va Bassem tomonidan batafsil o'rganildi. Ular kashf etgan reaksiya sikli keyinchalik Kalvin sikli yoki C 3 fotosintezi deb ataldi. O'simliklarning ma'lum guruhlarida o'zgartirilgan fotosintetik yo'l kuzatiladi - C 4, shuningdek, Hatch-Slack tsikli deb ataladi.
Fotosintezning qorong'u reaktsiyalarida CO 2 fiksatsiyalanadi. Qorong'i faza xloroplast stromasida sodir bo'ladi.
CO 2 ning kamayishi ATP energiyasi va yorug'lik reaktsiyalarida hosil bo'lgan NADP H 2 ning kamaytiruvchi kuchi tufayli sodir bo'ladi. Ularsiz uglerod fiksatsiyasi sodir bo'lmaydi. Shuning uchun qorong'u faza bevosita yorug'likka bog'liq bo'lmasa-da, odatda yorug'likda ham sodir bo'ladi.
Kalvin tsikli
Qorong'i fazaning birinchi reaktsiyasi CO 2 qo'shilishi ( karboksillanishe) 1,5-ribuloza bifosfatga ( Ribuloza-1,5-bifosfat) – RiBF. Ikkinchisi ikki marta fosforlangan ribozadir. Bu reaktsiya ribuloza-1,5-difosfat karboksilaza fermenti tomonidan katalizlanadi, bu ham deyiladi. rubisko.
Karboksillanish natijasida beqaror olti uglerodli birikma hosil bo'lib, u gidroliz natijasida ikkita uch uglerodli molekulaga parchalanadi. fosfogliserik kislota (PGA)- fotosintezning birinchi mahsuloti. PGA fosfogliserat deb ham ataladi.
RiBP + CO 2 + H 2 O → 2FGK
FHA uchta uglerod atomini o'z ichiga oladi, ulardan biri kislotali karboksil guruhiga (-COOH) kiradi:
PGA dan uch uglerodli shakar (glitseraldegid fosfat) hosil bo'ladi trioz fosfat (TP), allaqachon aldegid guruhini (-CHO) o'z ichiga oladi:
FHA (3-kislota) → TF (3-shakar)
Bu reaksiya ATP energiyasini va NADP H2 ning kamaytiruvchi kuchini talab qiladi. TF fotosintezning birinchi uglevodidir.
Shundan so'ng, trioz fosfatning ko'p qismi ribuloza bifosfatni (RiBP) qayta tiklashga sarflanadi, u yana CO 2 ni tuzatish uchun ishlatiladi. Regeneratsiya 3 dan 7 gacha uglerod atomlari soniga ega bo'lgan shakar fosfatlarini o'z ichiga olgan bir qator ATP iste'mol qiluvchi reaktsiyalarni o'z ichiga oladi.
RiBF ning bu sikli Kalvin siklidir.
Unda hosil bo'lgan TF ning kichikroq qismi Kalvin siklini tark etadi. Karbonat angidridning 6 ta bog'langan molekulasi nuqtai nazaridan, hosil 2 molekula trioz fosfatdir. Kirish va chiqish mahsulotlari bilan tsiklning umumiy reaktsiyasi:
6CO 2 + 6H 2 O → 2TP
Bunda RiBP ning 6 molekulasi bog`lanishda ishtirok etadi va PGA ning 12 molekulasi hosil bo`ladi, ular 12 TF ga aylanadi, shundan 10 ta molekula tsiklda qoladi va RiBP ning 6 ta molekulasiga aylanadi. TP uch uglerodli shakar va RiBP besh uglerodli shakar bo'lgani uchun, uglerod atomlariga nisbatan bizda: 10 * 3 = 6 * 5. aylanishini ta'minlaydigan uglerod atomlarining soni o'zgarmaydi, barcha zarur RiBP qayta tiklanadi. Va tsiklga kiradigan oltita karbonat angidrid molekulasi tsiklni tark etadigan ikkita trioz fosfat molekulalarining shakllanishiga sarflanadi.
Kalvin tsikli, 6 ta bog'langan CO 2 molekulasi uchun fotosintezning yorug'lik fazasi reaktsiyalarida sintez qilingan 18 ta ATP molekulasi va 12 ta NADP H 2 molekulasini talab qiladi.
Hisoblash tsiklni tark etgan ikkita trioz fosfat molekulasiga asoslanadi, chunki keyinchalik hosil bo'lgan glyukoza molekulasi 6 ta uglerod atomini o'z ichiga oladi.
Trioz fosfat (TP) Kalvin tsiklining yakuniy mahsulotidir, ammo uni fotosintezning yakuniy mahsuloti deb atash qiyin, chunki u deyarli to'planmaydi, lekin boshqa moddalar bilan reaksiyaga kirishib, glyukoza, saxaroza, kraxmal, yog'larga aylanadi. , yog 'kislotalari va aminokislotalar. TF dan tashqari, FGK muhim rol o'ynaydi. Biroq, bunday reaktsiyalar nafaqat fotosintetik organizmlarda sodir bo'ladi. Shu ma'noda, fotosintezning qorong'u bosqichi Kalvin sikli bilan bir xil.
Olti uglerodli shakar FHA dan bosqichma-bosqich fermentativ kataliz orqali hosil bo'ladi fruktoza 6-fosfat ga aylanadi glyukoza. O'simliklarda glyukoza kraxmal va tsellyulozaga polimerlanishi mumkin. Karbongidrat sintezi glikolizning teskari jarayoniga o'xshaydi.
Fotonafas olish
Kislorod fotosintezni inhibe qiladi. Atrof-muhitda O 2 qancha ko'p bo'lsa, CO 2 ni sekvestrlash jarayoni shunchalik samarali bo'lmaydi. Gap shundaki, ribuloza bifosfat karboksilaza fermenti (rubisko) nafaqat karbonat angidrid bilan, balki kislorod bilan ham reaksiyaga kirishishi mumkin. Bunday holda, qorong'u reaktsiyalar biroz boshqacha.
Fosfoglikolat fosfoglikolik kislotadir. Fosfat guruhi darhol undan ajralib chiqadi va u glikolik kislotaga (glikolat) aylanadi. Uni "qayta ishlash" uchun yana kislorod kerak bo'ladi. Shuning uchun atmosferada kislorod qancha ko'p bo'lsa, u fotonafas olishni rag'batlantiradi va o'simlik reaktsiya mahsulotlaridan qutulish uchun ko'proq kislorod talab qiladi.
Fotonafas olish - yorug'likka bog'liq bo'lgan kislorod iste'moli va karbonat angidridni chiqarish. Ya'ni, gaz almashinuvi nafas olish paytida bo'lgani kabi sodir bo'ladi, lekin xloroplastlarda sodir bo'ladi va yorug'lik nurlanishiga bog'liq. Fotonafas olish yorug'likka bog'liq, chunki ribuloza bifosfat faqat fotosintez jarayonida hosil bo'ladi.
Fotonafas olish jarayonida glikolatdan uglerod atomlari fosfogliserik kislota (fosfogliserat) shaklida Kalvin sikliga qaytariladi.
2 Glikolat (C 2) → 2 Glioksilat (C 2) → 2 Glitsin (C 2) - CO 2 → Serin (C 3) → Gidroksipiruvat (C 3) → Glitserat (C 3) → FHA (C 3)
Ko'rib turganingizdek, qaytish to'liq emas, chunki ikkita molekula glitsin aminokislota serinining bir molekulasiga aylantirilganda bitta uglerod atomi yo'qoladi va karbonat angidrid ajralib chiqadi.
Glikolatning glikoksilatga, glitsinning seringa aylanishi jarayonida kislorod talab qilinadi.
Glikolatning glikoksilatga, so'ngra glitsinga aylanishi peroksisomalarda, serin sintezi esa mitoxondriyalarda sodir bo'ladi. Serin yana peroksizomalarga kiradi, u erda avval gidroksipiruvatga, keyin esa glitseratga aylanadi. Glitserat allaqachon xloroplastlarga kiradi, bu erda PGA undan sintezlanadi.
Fotonafas olish, asosan, fotosintezning C 3 turiga ega o'simliklarga xosdir. Buni zararli deb hisoblash mumkin, chunki energiya glikolatni PGA ga aylantirish uchun sarflanadi. Ko'rinishidan, fotonafas olish qadimgi o'simliklar atmosferada katta miqdordagi kislorodga tayyorlanmaganligi sababli paydo bo'lgan. Dastlab, ularning evolyutsiyasi karbonat angidridga boy atmosferada sodir bo'ldi va aynan shu narsa rubisko fermentining reaktsiya markazini egalladi.
C 4 fotosintezi yoki Hatch-Slack sikli
Agar C 3 - fotosintez jarayonida qorong'u fazaning birinchi mahsuloti uchta uglerod atomini o'z ichiga olgan fosfogliserin kislotasi bo'lsa, u holda C 4 - yo'lda to'rtta uglerod atomini o'z ichiga olgan kislotalar birinchi mahsulot bo'ladi: olma, oksaloasetik, aspartik.
C 4 fotosintezi ko'plab tropik o'simliklarda kuzatiladi, masalan, shakarqamish va makkajo'xori.
C4 o'simliklari karbon monoksitni samaraliroq o'zlashtiradi va deyarli hech qanday fotorespiratsiyaga ega emas.
Fotosintezning qorong'u fazasi C4 yo'li bo'ylab davom etadigan o'simliklar maxsus barg tuzilishiga ega. Unda qon tomir to'plamlari ikki qavatli hujayralar bilan o'ralgan. Ichki qatlam o'tkazgich to'plamining qoplamasi hisoblanadi. Tashqi qatlam mezofil hujayralardir. Hujayra qatlamlarining xloroplastlari bir-biridan farq qiladi.
Mezofil xloroplastlar yirik donadorligi, fototizimlarning yuqori faolligi, RiBP-karboksilaza (rubisko) fermenti va kraxmalning yo'qligi bilan ajralib turadi. Ya'ni, bu hujayralarning xloroplastlari birinchi navbatda fotosintezning yorug'lik bosqichiga moslashgan.
Tomirlar to'plami hujayralarining xloroplastlarida grana deyarli rivojlanmagan, ammo RiBP karboksilaza kontsentratsiyasi yuqori. Bu xloroplastlar fotosintezning qorong'u bosqichiga moslashgan.
Karbonat angidrid birinchi navbatda mezofil hujayralariga kiradi, organik kislotalar bilan bog'lanadi, bu shaklda qobiq hujayralariga ko'chiriladi, chiqariladi va keyinchalik C 3 o'simliklaridagi kabi bog'lanadi. Ya'ni, C 4 yo'li C 3 o'rniga emas, balki to'ldiradi.
Mezofilda CO2 fosfoenolpiruvat (PEP) bilan birlashib, to'rtta uglerod atomini o'z ichiga olgan oksaloatsetat (kislota) hosil qiladi:
Reaksiya rubiskoga qaraganda CO 2 ga yuqori yaqinlikka ega bo'lgan PEP karboksilaza fermenti ishtirokida sodir bo'ladi. Bundan tashqari, PEP karboksilaza kislorod bilan o'zaro ta'sir qilmaydi, ya'ni u fotorespiratsiyaga sarflanmaydi. Shunday qilib, C 4 fotosintezining afzalligi karbonat angidridning yanada samarali fiksatsiyasi, uning qobiq hujayralarida kontsentratsiyasining oshishi va natijada fotonafas olish uchun deyarli sarflanmagan RiBP karboksilazasining yanada samarali ishlashidir.
Oksaloatsetat 4-karbonli dikarboksilik kislotaga (malat yoki aspartat) aylanadi, u to'plam qobig'i hujayralarining xloroplastlariga tashiladi. Bu erda kislota dekarboksillanadi (CO2 ni olib tashlash), oksidlanadi (vodorodni olib tashlash) va piruvatga aylanadi. Vodorod NADPni kamaytiradi. Piruvat mezofillga qaytadi, bu erda PEP undan ATP iste'moli bilan qayta tiklanadi.
Qopqoq hujayralarining xloroplastlarida ajratilgan CO 2 fotosintezning qorong'u fazasining odatiy C 3 yo'liga, ya'ni Kalvin sikliga o'tadi.
Hatch-Slack yo'li orqali fotosintez ko'proq energiya talab qiladi.
Taxminlarga ko'ra, C4 yo'li evolyutsiyada C3 yo'liga qaraganda kechroq paydo bo'lgan va asosan fotorespiratsiyaga moslashgan.
Xlorofill bo'lmagan fotosintez
Fazoviy lokalizatsiya
O'simlik fotosintezi xloroplastlarda sodir bo'ladi: hujayraning izolyatsiyalangan ikki membranali organellalari. Xloroplastlar meva va poyalarning hujayralarida bo'lishi mumkin, ammo fotosintezning asosiy organi bo'lib, uning o'tkazilishi uchun anatomik ravishda moslashgan - barg. Bargda palizad parenximasi to'qimasi xloroplastlarga eng boy. Barglari buzilgan ba'zi sukkulentlarda (masalan, kaktuslar) asosiy fotosintetik faollik poya bilan bog'liq.
Fotosintez uchun yorug'lik tekis barg shakli tufayli to'liqroq olinadi, bu esa yuqori sirt va hajm nisbatini ta'minlaydi. Suv ildizdan rivojlangan tomirlar tarmog'i (barg tomirlari) orqali etkazib beriladi. Karbonat angidrid qisman kesikula va epidermis orqali diffuziya yo'li bilan kiradi, lekin uning katta qismi bargga stomata orqali va barg orqali hujayralararo bo'shliq orqali tarqaladi. CAM fotosintezini amalga oshiradigan o'simliklar karbonat angidridni faol assimilyatsiya qilish uchun maxsus mexanizmlarni ishlab chiqdi.
Xloroplastning ichki bo'shlig'i rangsiz tarkib (stroma) bilan to'ldirilgan bo'lib, membranalar (lamellar) orqali o'tadi, ular bir-biriga bog'langanda tilakoidlarni hosil qiladi va ular o'z navbatida grana deb ataladigan qatlamlarga birlashadi. Intratilakoid bo'shliq ajratilgan va stromaning qolgan qismi bilan aloqa qilmaydi, shuningdek, barcha tilakoidlarning ichki bo'shlig'i bir-biri bilan aloqa qiladi deb taxmin qilinadi. Fotosintezning engil bosqichlari membranalar bilan chegaralangan, stromada CO 2 ning avtotrofik fiksatsiyasi sodir bo'ladi.
Xloroplastlarning o'z DNKsi, RNKsi, ribosomalari (70-yillar turi) mavjud va oqsil sintezi sodir bo'ladi (garchi bu jarayon yadrodan boshqarilsa ham). Ular yana sintezlanmaydi, balki oldingilarini bo'lish natijasida hosil bo'ladi. Bularning barchasi ularni simbiogenez jarayonida eukaryotik hujayraning bir qismi bo'lgan erkin siyanobakteriyalarning avlodlari deb hisoblash imkonini berdi.
Fototizim I
Yorug'lik yig'ish kompleksi I taxminan 200 ta xlorofill molekulasini o'z ichiga oladi.
Birinchi fototizimning reaksiya markazida 700 nm (P700) maksimal yutilishga ega xlorofill a dimeri mavjud. Yorug'lik kvanti bilan qo'zg'atilgandan so'ng, u birlamchi qabul qiluvchi - xlorofill a ni tiklaydi, u ikkilamchi akseptorni (K 1 vitamini yoki filloquinon) tiklaydi, shundan so'ng elektron ferredoksin-NADP reduktaza fermenti yordamida NADPni kamaytiradigan ferredoksinga o'tadi.
b 6 f kompleksida qaytarilgan plastosiyanin oqsili intratilakoid bo'shliq tomonidan birinchi fototizimning reaksiya markaziga ko'chiriladi va elektronni oksidlangan P700 ga o'tkazadi.
Siklik va psevdotsiklik elektron tashish
Yuqorida tavsiflangan to'liq siklik bo'lmagan elektron yo'liga qo'shimcha ravishda siklik va psevdotsiklik yo'l ham kashf etilgan.
Tsiklik yo'lning mohiyati shundan iboratki, ferredoksin NADP o'rniga plastokinonni kamaytiradi, bu esa uni yana b 6 f kompleksiga o'tkazadi. Bu kattaroq proton gradientiga va ko'proq ATPga olib keladi, ammo NADPH yo'q.
Psevdotsiklik yo'lda ferredoksin kislorodni kamaytiradi, u keyinchalik suvga aylanadi va II fototizimda ishlatilishi mumkin. Bunday holda, NADPH ham hosil bo'lmaydi.
Qorong'u bosqich
Qorong'i bosqichda ATP va NADPH ishtirokida CO 2 glyukozaga (C 6 H 12 O 6) kamayadi. Bu jarayon uchun yorug'lik kerak bo'lmasa-da, uni tartibga solishda ishtirok etadi.
C 3 fotosintez, Kalvin sikli
Uchinchi bosqich 5 ta PHA molekulasini o'z ichiga oladi, ular 4-, 5-, 6- va 7-uglerodli birikmalar hosil bo'lishi orqali 3 ta 5-karbonli ribuloza-1,5-bifosfatga birlashadi, bu esa 3ATP ni talab qiladi.
Va nihoyat, glyukoza sintezi uchun ikkita PHA talab qilinadi. Uning molekulalaridan birini hosil qilish uchun 6 ta aylanish aylanishi, 6 ta CO 2, 12 NADPH va 18 ta ATP talab qilinadi.
C 4 fotosintezi
Asosiy maqolalar: Hatch-Slack-Karpilov sikli, C4 fotosintezi
Stromada erigan CO 2 ning past konsentratsiyasida ribuloza bifosfat karboksilaza ribuloza-1,5-bifosfatning oksidlanish reaktsiyasini katalizlaydi va uning 3-fosfogliserik kislota va fosfoglikolik kislotaga parchalanishini ta'minlaydi, bu esa fotonafas olish jarayonida qo'llanilishiga majbur bo'ladi. .
CO2 kontsentratsiyasini oshirish uchun 4 C tipidagi o'simliklar barglari anatomiyasini o'zgartirdi. Kalvin tsikli tomirlar to'plamining qobiq hujayralarida lokalizatsiya qilinadi; mezofil hujayralarida PEP karboksilaza ta'sirida fosfoenolpiruvat karboksillanadi va oksaloatsetik kislota hosil qiladi, u malat yoki aspartatga aylanadi va qobiq hujayralariga etkaziladi. dekarboksillanadi va piruvat hosil qiladi, u mezofill hujayralariga qaytariladi.
4 bilan fotosintez deyarli Kalvin siklidan ribuloza-1,5-bifosfatning yo'qolishi bilan birga kelmaydi va shuning uchun samaraliroq. Biroq, 1 glyukoza molekulasini sintez qilish uchun 18 emas, balki 30 ATP kerak. Bu tropiklarda oqlanadi, bu erda issiq iqlim stomatani yopiq saqlashni talab qiladi, bu CO 2 ning bargga kirishiga to'sqinlik qiladi, shuningdek, ruderal hayot strategiyasi bilan.
fotosintezning o'zi
Keyinchalik ma'lum bo'lishicha, o'simliklar kislorodni chiqarishdan tashqari, karbonat angidridni o'zlashtiradi va suv ishtirokida yorug'likda organik moddalarni sintez qiladi. Energiyaning saqlanish qonuniga asoslanib, Robert Mayer o'simliklar quyosh nuri energiyasini kimyoviy bog'lanish energiyasiga aylantiradi, deb taxmin qildi. V.Pfeffer bu jarayonni fotosintez deb atadi.
Xlorofillar birinchi bo'lib P. J. Peltier va J. Kaventu tomonidan ajratilgan. M. S. Tsvet o‘zi yaratgan xromatografiya usuli yordamida pigmentlarni ajratib, alohida o‘rganishga muvaffaq bo‘ldi. Xlorofillning yutilish spektrlarini K. A. Timiryazev o'rganib chiqdi, u Mayer tamoyillarini ishlab chiqib, zaif SO va O-H aloqalari o'rniga yuqori energiyali C-C bog'larini hosil qilib, tizim energiyasini oshirishga imkon beradigan yutilgan nurlar ekanligini ko'rsatdi ( bundan oldin fotosintezda barg pigmentlari tomonidan so'rilmaydigan sariq nurlardan foydalaniladi, deb ishonilgan). Bu uning so'rilgan CO 2 ga asoslangan fotosintezni hisobga olish uchun yaratgan usuli tufayli amalga oshirildi: o'simlikni turli to'lqin uzunlikdagi (turli rangdagi) yorug'lik bilan yoritish bo'yicha tajribalar davomida fotosintezning intensivligi xlorofillning yutilish spektriga to'g'ri kelishi ma'lum bo'ldi. .
Fotosintezning oksidlanish-qaytarilish xususiyati (ham kislorodli, ham kislorodli) Kornelis van Niel tomonidan ilgari surilgan. Bu fotosintezda kislorod butunlay suvdan hosil bo'lishini anglatardi, bu A.P.Vinogradov tomonidan izotop belgisi bilan tajribalarda tasdiqlangan. Robert Xill suvning oksidlanishi (va kislorodning chiqishi) va CO 2 assimilyatsiyasi jarayonini ajratish mumkinligini aniqladi. V. D. Arnon fotosintezning engil bosqichlari mexanizmini o'rnatdi va CO 2 assimilyatsiya jarayonining mohiyatini Melvin Kalvin 1940-yillarning oxirida uglerod izotoplari yordamida ochib berdi, buning uchun u Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi.
Boshqa faktlar
Shuningdek qarang
Adabiyot
- Hall D., Rao K. Fotosintez: Tarjima. ingliz tilidan - M.: Mir, 1983 yil.
- O'simliklar fiziologiyasi / ed. prof. Ermakova I. P. - M.: Akademiya, 2007 yil
- Hujayralarning molekulyar biologiyasi / Albertis B., Bray D. va boshqalar 3 jildda. - M.: Mir, 1994 yil
- Rubin A.B. Biofizika. 2 jildda. - M .: nashriyot uyi. Moskva universiteti va fan, 2004 yil.
- Chernavskaya N. M., Chernavskiy D. S. Fotosintezda elektronlarning tunnel tashilishi. M., 1977 yil.
- V. Lyubimenko. Yashil o'simliklar tomonidan organik moddalarning so'rilishiga yorug'likning ta'siri // Imperator Fanlar Akademiyasining yangiliklari. VI seriya. - 1907. - No 12. - S. 395-426, 6 ta jadval bilan.
- Medvedev S.S. O'simliklar fiziologiyasi - Sankt-Peterburg,: Sankt-Peterburg davlat universiteti, 2004 y
Fotosintez - bu o'simlik hujayralari va ba'zi turdagi bakteriyalar tomonidan kislorod hosil bo'lishi va chiqishi bilan bog'liq jarayon.
Asosiy tushuncha
Fotosintez noyob jismoniy va kimyoviy reaktsiyalar zanjiridan boshqa narsa emas. U nimadan iborat? Yashil o'simliklar, shuningdek, ba'zi bakteriyalar quyosh nurlarini o'zlashtiradi va ularni elektromagnit energiyaga aylantiradi. Fotosintezning yakuniy natijasi turli organik birikmalarning kimyoviy bog'lanish energiyasidir.
Quyosh nuri ta'sirida bo'lgan o'simlikda oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari ma'lum ketma-ketlikda sodir bo'ladi. Donor-qaytaruvchi moddalar bo'lgan suv va vodorod elektronlar shaklida akseptor-oksidlovchi (karbonat angidrid va asetat) ga o'tadi. Natijada, kamaytirilgan uglevod birikmalari, shuningdek, o'simliklar tomonidan chiqariladigan kislorod hosil bo'ladi.
Fotosintezni o'rganish tarixi
Ko'p ming yillar davomida inson o'simlikning oziqlanishi uning ildiz tizimi orqali tuproq orqali sodir bo'lishiga amin edi. XVI asrning boshlarida gollandiyalik tabiatshunos Yan Van Helmont qozonda o'simlik etishtirish bo'yicha tajriba o'tkazdi. Ekishdan oldin tuproqni tortgandan so'ng va o'simlik ma'lum bir kattalikka erishgandan so'ng, u o'simlik dunyosining barcha vakillari ozuqa moddalarini asosan suvdan olgan degan xulosaga keldi. Keyingi ikki asr davomida olimlar bu nazariyaga amal qilishdi.
O'simliklarning oziqlanishi haqida kutilmagan, ammo to'g'ri taxmin 1771 yilda ingliz kimyogari Jozef Pristli tomonidan qilingan. U o'tkazgan tajribalar o'simliklar ilgari inson nafas olishi uchun yaroqsiz bo'lgan havoni tozalashga qodir ekanligini ishonchli tarzda isbotladi. Biroz vaqt o'tgach, bu jarayonlar quyosh nuri ishtirokisiz mumkin emas degan xulosaga keldi. Olimlar yashil o'simlik barglari o'zlari qabul qilgan karbonat angidridni kislorodga aylantirishdan ko'ra ko'proq narsani aniqladilar. Bu jarayonsiz ularning hayoti mumkin emas. Suv va mineral tuzlar bilan birgalikda karbonat angidrid o'simliklar uchun oziq-ovqat sifatida xizmat qiladi. Bu floraning barcha vakillari uchun fotosintezning asosiy ahamiyati.
Erdagi hayot uchun kislorodning roli
Ingliz kimyogari Pristli tomonidan olib borilgan tajribalar insoniyatga sayyoramizdagi havo nima uchun nafas oladigan bo'lib qolishini tushuntirishga yordam berdi. Axir, hayot juda ko'p sonli tirik organizmlar mavjudligiga va son-sanoqsiz yong'inlarning yonishiga qaramay saqlanib qoladi.
Yerda milliardlab yillar oldin hayotning paydo bo'lishi shunchaki imkonsiz edi. Sayyoramiz atmosferasida erkin kislorod yo'q edi. O'simliklar paydo bo'lishi bilan hamma narsa o'zgardi. Bugungi kunda atmosferadagi barcha kislorod yashil barglarda sodir bo'ladigan fotosintez natijasidir. Bu jarayon Yer qiyofasini o'zgartirib, hayotning rivojlanishiga turtki berdi. Fotosintezning bu bebaho ahamiyatini insoniyat faqat 18-asr oxirida to'liq anglab yetdi.
Sayyoramizda odamlarning mavjudligi o'simlik dunyosining holatiga bog'liq desak mubolag'a bo'lmaydi. Fotosintezning ahamiyati uning turli biosfera jarayonlarining sodir bo'lishidagi etakchi rolidadir. Global miqyosda bu ajoyib fizik-kimyoviy reaktsiya noorganiklardan organik moddalar hosil bo'lishiga olib keladi.
Fotosintez jarayonlarining tasnifi
Yashil bargda uchta muhim reaktsiya sodir bo'ladi. Ular fotosintezni ifodalaydi. Bu reaksiyalar qayd etilgan jadvaldan biologiya fanini o‘rganishda foydalaniladi. Uning qatorlariga quyidagilar kiradi:
fotosintez;
- gaz almashinuvi;
- suvning bug'lanishi.
Kunduzgi vaqtda o'simlikda sodir bo'ladigan fizik-kimyoviy reaktsiyalar yashil barglardan karbonat angidrid va kislorodni chiqarishga imkon beradi. Zulmatda - bu ikki komponentdan faqat birinchisi.
Ba'zi o'simliklarda xlorofill sintezi past va diffuz yorug'likda ham sodir bo'ladi.
Asosiy bosqichlar
Fotosintezning bir-biri bilan chambarchas bog'liq bo'lgan ikki bosqichi mavjud. Birinchi bosqichda yorug'lik nurlarining energiyasi yuqori energiyali birikmalar ATP va universal qaytaruvchi moddalar NADPH ga aylanadi. Bu ikki element fotosintezning asosiy mahsulotidir.
Ikkinchi (qorong'i) bosqichda hosil bo'lgan ATP va NADPH karbonat angidridni uglevodlarga aylantirilgunga qadar mahkamlash uchun ishlatiladi. Fotosintezning ikki fazasi nafaqat vaqt jihatidan farq qiladi. Ular turli xil bo'shliqlarda ham paydo bo'ladi. Biologiyada "fotosintez" mavzusini o'rganayotgan har bir kishi uchun ikki fazaning xususiyatlarini aniq ko'rsatadigan jadval jarayonni aniqroq tushunishga yordam beradi.
Kislorod ishlab chiqarish mexanizmi
O'simliklar karbonat angidridni o'zlashtirgandan so'ng, ozuqa moddalari sintezlanadi. Bu jarayon quyosh nuri ta'sirida xlorofillar deb ataladigan yashil pigmentlarda sodir bo'ladi. Ushbu ajoyib reaktsiyaning asosiy tarkibiy qismlari:
yorug'lik;
- xloroplastlar;
- suv;
- karbonat angidrid;
- harorat.
Fotosintez ketma-ketligi
O'simliklar kislorodni bosqichma-bosqich ishlab chiqaradi. Fotosintezning asosiy bosqichlari quyidagilardan iborat:
Xlorofillar tomonidan yorug'likning yutilishi;
- tuproqdan olingan suvning xloroplastlar (yashil pigmentning hujayra ichidagi organellalari) tomonidan kislorod va vodorodga bo'linishi;
- kislorodning bir qismining atmosferaga, ikkinchisi esa o'simliklarning nafas olish jarayoni uchun harakatlanishi;
- o'simliklarning oqsil granulalarida (pirenoidlar) shakar molekulalarining shakllanishi;
- kraxmal, vitaminlar, yog'lar va boshqalar ishlab chiqarish. shakarni azot bilan aralashtirish natijasida.
Fotosintez quyosh nurini talab qilishiga qaramay, bu reaktsiya sun'iy yorug'lik ostida ham sodir bo'lishi mumkin.
Yer uchun floraning roli
Yashil bargda sodir bo'ladigan asosiy jarayonlar biologiya fani tomonidan allaqachon to'liq o'rganilgan. Fotosintezning biosfera uchun ahamiyati juda katta. Bu erkin energiya miqdorining oshishiga olib keladigan yagona reaktsiya.
Fotosintez jarayonida har yili bir yuz ellik milliard tonna organik moddalar hosil bo'ladi. Bundan tashqari, bu davrda o'simliklar deyarli 200 million tonna kislorod chiqaradi. Shu munosabat bilan, fotosintezning roli butun insoniyat uchun juda katta ekanligini ta'kidlash mumkin, chunki bu jarayon Yerdagi asosiy energiya manbai bo'lib xizmat qiladi.
Noyob fizik-kimyoviy reaktsiya jarayonida uglerod, kislorod va boshqa ko'plab elementlarning aylanishi sodir bo'ladi. Bu tabiatdagi fotosintezning yana bir muhim ahamiyatini anglatadi. Bu reaktsiya Yerda hayot mumkin bo'lgan atmosferaning ma'lum bir tarkibini saqlaydi.
O'simliklarda sodir bo'ladigan jarayon karbonat angidrid miqdorini cheklaydi va uning yuqori konsentratsiyalarda to'planishiga yo'l qo'ymaydi. Bu fotosintez uchun ham muhim rol o'ynaydi. Yerda yashil o'simliklar tufayli issiqxona effekti yaratilmaydi. Flora sayyoramizni haddan tashqari issiqlikdan ishonchli himoya qiladi.
Flora ovqatlanishning asosi sifatida
O'rmon xo'jaligi va qishloq xo'jaligi uchun fotosintezning roli katta. O'simlik dunyosi barcha geterotrof organizmlar uchun ozuqaviy asosdir. Biroq, fotosintezning ahamiyati nafaqat yashil barglar tomonidan karbonat angidridni singdirish va shakar kabi noyob reaktsiyaning tayyor mahsulotini ishlab chiqarishda emas. O'simliklar azot va oltingugurt birikmalarini o'z tanasini tashkil etuvchi moddalarga aylantirishga qodir.
Bu qanday sodir bo'ladi? Fotosintezning o'simlik hayotidagi ahamiyati nimada? Bu jarayon zavod tomonidan nitrat ionlarini ishlab chiqarish orqali amalga oshiriladi. Bu elementlar tuproq suvida uchraydi. Ular o'simlikka ildiz tizimi orqali kiradi. Yashil organizm hujayralari nitrat ionlarini oqsil zanjirlarini tashkil etuvchi aminokislotalarga aylantiradi. Fotosintez jarayonida yog 'komponentlari ham hosil bo'ladi. Ular o'simliklar uchun muhim zaxira moddalardir. Shunday qilib, ko'plab mevalarning urug'lari ozuqaviy yog'ni o'z ichiga oladi. Bu mahsulot oziq-ovqat va qishloq xo'jaligi sanoatida qo'llanilgani uchun odamlar uchun ham muhimdir.
O'simlikchilikda fotosintezning ahamiyati
Qishloq xo'jaligi korxonalarining jahon amaliyotida o'simliklarning rivojlanishi va o'sishining asosiy qonuniyatlarini o'rganish natijalari keng qo'llaniladi. Ma'lumki, ekinlarning shakllanishi uchun asos fotosintezdir. Uning intensivligi, o'z navbatida, ekinlarning suv rejimiga, shuningdek, ularning mineral oziqlanishiga bog'liq. O'simlik quyosh energiyasidan maksimal darajada foydalanishi va atmosferadan karbonat angidridni olishi uchun odam ekin zichligi va barg hajmining oshishiga qanday erishadi? Bunga erishish uchun qishloq xo‘jaligi ekinlarini mineral oziqlantirish va suv bilan ta’minlash sharoitlari optimallashtirilmoqda.
Hosildorlik yashil barglarning maydoniga, shuningdek, ulardagi jarayonlarning intensivligi va davomiyligiga bog'liqligi ilmiy jihatdan isbotlangan. Ammo shu bilan birga, hosilning zichligi oshishi barglarning soyalanishiga olib keladi. Quyosh nurlari ularga kira olmaydi va havo massalarining ventilyatsiyasining yomonlashishi tufayli karbonat angidrid kichik hajmda kiradi. Natijada fotosintez jarayonining faolligi pasayadi va o'simliklarning mahsuldorligi pasayadi.
Fotosintezning biosfera uchun ahamiyati
Eng qo'pol hisob-kitoblarga ko'ra, faqat Jahon okeani suvlarida yashovchi avtotrof o'simliklar har yili 20 dan 155 milliard tonnagacha uglerodni organik moddalarga aylantiradi. Va bu quyosh nurlari energiyasidan ular tomonidan atigi 0,11% foydalanishiga qaramay. Er usti o'simliklariga kelsak, ular har yili 16 dan 24 milliard tonnagacha uglerodni o'zlashtiradi. Bu ma'lumotlarning barchasi fotosintezning tabiatda qanchalik muhimligini ishonchli tarzda ko'rsatadi. Faqat shu reaksiya natijasida atmosfera hayot uchun zarur bo'lgan, yonish, nafas olish va turli sanoat faoliyati uchun zarur bo'lgan molekulyar kislorod bilan to'ldiriladi. Ba'zi olimlarning fikriga ko'ra, atmosferada karbonat angidrid miqdori ko'tarilsa, fotosintez tezligi oshadi. Shu bilan birga, atmosfera etishmayotgan kislorod bilan to'ldiriladi.
Fotosintezning kosmik roli
Yashil o'simliklar sayyoramiz va Quyosh o'rtasidagi vositachilardir. Ular samoviy jismning energiyasini ushlaydi va sayyoramizda hayot mavjudligini ta'minlaydi.
Fotosintez - bu kosmik miqyosda muhokama qilinishi mumkin bo'lgan jarayon, chunki u bir vaqtlar sayyoramiz qiyofasini o'zgartirishga hissa qo'shgan. Yashil barglarda sodir bo'ladigan reaktsiya tufayli quyosh nurlarining energiyasi kosmosda tarqalmaydi. U yangi hosil bo'lgan organik moddalarning kimyoviy energiyasiga aylanadi.
Insoniyat jamiyati fotosintez mahsulotlariga nafaqat oziq-ovqat, balki iqtisodiy faoliyat uchun ham kerak.
Biroq, insoniyat uchun nafaqat bizning Yerimizga tushadigan quyosh nurlari muhim ahamiyatga ega. Millionlab yillar oldin olingan fotosintez mahsulotlari hayot va ishlab chiqarish faoliyati uchun juda zarurdir. Ular sayyoramizning ichaklarida ko'mir, yonuvchi gaz va neft qatlamlari, torf konlari shaklida topilgan.
Fotosintez jarayoni tabiatda sodir bo'ladigan eng muhim biologik jarayonlardan biridir, chunki u tufayli yorug'lik ta'sirida karbonat angidrid va suvdan organik moddalar hosil bo'ladi va bu hodisa fotosintez deb ataladi. Va eng muhimi, fotosintez jarayonida ajralib chiqish sodir bo'ladi, bu bizning ajoyib sayyoramizda hayot mavjudligi uchun juda muhimdir.
Fotosintezning kashf etilishi tarixi
Fotosintez hodisasini kashf qilish tarixi to'rt asrga borib taqaladi, 1600 yilda belgiyalik olim Yan Van Helmont oddiy tajriba o'tkazganida. U tol novdasini (dastlabki og'irligini qayd etgandan so'ng) 80 kg tuproqni ham o'z ichiga olgan sumkaga joylashtirdi. Va keyin besh yil davomida o'simlik faqat suv bilan sug'orildi. Besh yildan so'ng o'simlikning og'irligi 60 kg ga oshgani, erning massasi atigi 50 grammga kamayganiga qaramay, olimni nima ajablantirdi, bu erda vaznning bunday ta'sirchan o'sishi olimlar uchun sir bo'lib qoldi. olim.
Fotosintez kashfiyotining debochasi bo'lgan navbatdagi muhim va qiziqarli tajriba 1771 yilda ingliz olimi Jozef Pristli tomonidan amalga oshirildi (qiziq, o'z kasbining tabiatiga ko'ra janob Pristli Anglikan cherkovining ruhoniysi edi. , lekin u buyuk olim sifatida tarixga kirdi). Janob Pristli nima qildi? U sichqonchani qalpoq ostiga qo'ydi va besh kundan keyin u o'ldi. Keyin yana bir sichqonchani kapot ostiga qo'ydi, lekin bu safar kaput ostida sichqon bilan birga yalpiz novdasi ham bor edi va natijada sichqon tirik qoldi. Olingan natija olimni nafas olishga qarama-qarshi ma'lum bir jarayon bor degan fikrga olib keldi. Ushbu eksperimentning yana bir muhim xulosasi kislorodning barcha tirik mavjudotlar uchun hayotiy ahamiyatga ega ekanligi aniqlandi (birinchi sichqon uning yo'qligidan vafot etdi, ikkinchisi fotosintez jarayonida kislorod hosil qilgan yalpiz novdasi tufayli omon qoldi).
Shunday qilib, o'simliklarning yashil qismlari kislorodni chiqarishga qodir ekanligi aniqlandi. Keyin, 1782 yilda shveytsariyalik olim Jan Senebier karbonat angidridning yorug'lik ta'sirida yashil o'simliklarga parchalanishini isbotladi - aslida fotosintezning yana bir tomoni kashf qilindi. Keyin, yana 5 yil o'tgach, frantsuz olimi Jak Boussengo o'simliklar organik moddalarni sintez qilish jarayonida suvni o'zlashtirishini aniqladi.
Fotosintez hodisasi bilan bog'liq bir qator ilmiy kashfiyotlar qatoridagi yakuniy akkord nemis botaniki Yuliy Saksning kashfiyoti bo'lib, u 1864 yilda iste'mol qilingan karbonat angidrid va chiqarilgan kislorod hajmi 1: 1 nisbatda sodir bo'lishini isbotlashga muvaffaq bo'ldi.
Fotosintezning inson hayotidagi ahamiyati
Agar siz majoziy ma'noda tasavvur qilsangiz, har qanday o'simlikning bargini derazalari quyoshli tomonga qaragan kichik laboratoriya bilan taqqoslash mumkin. Aynan shu laboratoriyada organik moddalar va kislorod hosil bo'ladi, bu Yerda organik hayotning mavjudligi uchun asosdir. Axir, kislorod va fotosintezsiz Yerda hayot mavjud bo'lmaydi.
Ammo agar fotosintez hayot va kislorodni chiqarish uchun juda muhim bo'lsa, unda odamlar (va nafaqat odamlar), masalan, yashil o'simliklar minimal bo'lgan cho'lda yoki, masalan, sanoat shahrida qanday yashaydilar? daraxtlar kam uchraydigan joylarda. Gap shundaki, quruqlikdagi o'simliklar atmosferaga chiqariladigan kislorodning atigi 20 foizini tashkil qiladi, qolgan 80 foizi dengiz va okean suvo'tlari tomonidan chiqariladi; Dunyo okeanlarini ba'zan "sayyoramizning o'pkalari" deb atalishi bejiz emas. ”
Fotosintez formulasi
Fotosintezning umumiy formulasini quyidagicha yozish mumkin:
Suv + Karbonat angidrid + Nur> Uglevodlar + Kislorod
Fotosintezning kimyoviy reaktsiyasi formulasi shunday ko'rinadi:
6CO 2 + 6H 2 O = C6H 12 O 6 + 6O 2
O'simliklar uchun fotosintezning ahamiyati
Endi o'simliklar nima uchun fotosintezga muhtoj degan savolga javob berishga harakat qilaylik. Aslida, sayyoramiz atmosferasini kislorod bilan ta'minlash fotosintez sodir bo'lishining yagona sababi emas; bu biologik jarayon nafaqat odamlar va hayvonlar uchun, balki o'simliklarning o'zlari uchun ham juda muhimdir, chunki fotosintez jarayonida hosil bo'lgan organik moddalar o'simliklar hayotining asosini tashkil qiladi.
Fotosintez qanday sodir bo'ladi?
Fotosintezning asosiy dvigateli xlorofill - o'simlik hujayralarida mavjud bo'lgan maxsus pigment bo'lib, u boshqa narsalar qatorida daraxtlar va boshqa o'simliklar barglarining yashil rangi uchun javobgardir. Xlorofil murakkab organik birikma bo'lib, u ham muhim xususiyatga ega - quyosh nurini yutish qobiliyati. Xlorofill uni o'zlashtirib, har bir mayda bargda, har bir o't va suv o'tlarida mavjud bo'lgan kichik biokimyoviy laboratoriyani faollashtiradi. Keyinchalik, fotosintez sodir bo'ladi (yuqoridagi formulaga qarang), uning davomida suv va karbonat angidrid o'simliklar uchun zarur bo'lgan uglevodlarga va barcha tirik mavjudotlar uchun zarur bo'lgan kislorodga aylanadi. Fotosintez mexanizmlari tabiatning mohir ijodidir.
Fotosintez fazalari
Shuningdek, fotosintez jarayoni ikki bosqichdan iborat: yorug'lik va qorong'i. Va quyida ularning har biri haqida batafsil yozamiz.
