Faza e dritës e fotosintezës vazhdon. Fotosinteza e bimëve
Fotosinteza - sinteza e substancave organike nga dioksidi i karbonit dhe uji me përdorimin e detyrueshëm të energjisë së dritës: 6CO 2 + 6H 2 O + Q dritë → C 6 H 12 O 6 + 6O 2. Fotosinteza është një proces i ndërlikuar shumëvjeçar; Reaksionet e fotosintezës ndahen në dy grupe: reagimi i fazës së dritës dhe reagimi i fazës së zezë.
Faza e dritës. Ndodh vetëm në praninë e dritës në membranat e thylakoids me pjesëmarrjen e klorofilit, proteina të transferimit elektron dhe enzimë - sintetaza ATP. Nën veprimin e një kuantike të dritës, elektronet e klorofilit janë të ngazëllyer, lënë molekulën dhe bien në anën e jashtme të membranës thakakoide, e cila përfundimisht akuzon negativisht. Molekulat e oksidizuara të klorofilit rikthehen duke larguar elektronet nga uji në hapësirën intratillaide. Kjo çon në prishjen dhe fotolizën e ujit: H 2 O + Q dritë → H + + OH -. Hidroksidet jonet heqin dorë nga elektronet e tyre, duke u shndërruar në radikale reaktive OHOH - OH - e OH. Radikalët ∙ OH kombinohen për të formuar ujë dhe oksigjen pa pagesë: 4NO2 → 2H 2 O + O 2. Në të njëjtën kohë, oksigjeni hiqet në mjedisin e jashtëm dhe protonet grumbullohen brenda thylakoid në "tankin proton". Si rezultat, membrana tiakakoide është ngarkuar pozitivisht nga njëra anë nga H +, dhe negativisht nga njëra nga tjetra. Kur dallimi potencial midis anëve të jashtme dhe të brendshme të membranës thakakoid arrin 200 mV, protonet shtyhen përmes kanaleve të sintetazës ATP dhe ADP është fosforiluar në ATP; hidrogjeni atomik përdoret për të rikthyer vektorin specifik të procesit NADP + në NADP ∙ H 2: 2H + + 2 e - + NADP → NADP ∙ H 2. Kështu, fotoliza e ujit ndodh në fazën e dritës, e cila shoqërohet nga tre procese kryesore: 1) sinteza ATP; 2) formimi i NADP ∙ H 2; 3) formimin e oksigjenit. Oksigjeni shpërndahet në atmosferë, ATP dhe NADPH2 transportohen në stromën e kloroplastit dhe marrin pjesë në proceset e fazës së zezë.
Faza e errët. Ndodh në stromën e kloroplastit. Reagimet e saj kërkojnë energjinë e dritës, kështu që ato ndodhin jo vetëm në dritë, por edhe në errësirë. Reaksionet e fazës së zezë paraqesin një zinxhir të transformimeve të njëpasnjëshme të dioksidit të karbonit (nga ajri), duke çuar në formimin e glukozës dhe substancave të tjera organike. Në fillim, CO 2 është fikse, akceptuesi është ribulozobifosfat i sheqerit, i katalizuar nga ribulozobifosfatkarboksilozi. Si rezultat i karboksilimit të ribulozobifosfatit, formohet një përbërës i paqëndrueshëm gjashtë-karbon, i cili menjëherë zbërthehet në dy molekula të acidit fosoglicerik. Pastaj ndodh një cikël reaksionesh, në të cilat FGK konvertohet në glukozë nëpërmjet një sërë produktesh të ndërmjetme. Energjia e ATP dhe NADPHH 2 e formuar në fazën e dritës është përdorur. (Cikli Calvin).
23. Reaksionet e asimilimit të co2 në fazën e errët të fotosintezës.
Cikli i Kalvinit është mënyra kryesore e asimilimit të CO 2. Faza dekarboksilimi - dioksidi i karbonit, kur lidhet me ribulozobifosfatin, formon dy molekula të fosfoglicerateve. Ky reagim katalizohet nga ribulozobifosfat karbosilaza.
Çdo gjë e gjallë në planet ka nevojë për ushqim ose energji për të mbijetuar. Disa organizma ushqehen me krijesa të tjera, ndërsa të tjerët mund të prodhojnë lëndë ushqyese të tyre. ata vetë prodhojnë ushqime, glukozë, në një proces të quajtur fotosintezë.
Fotosinteza dhe frymëmarrja janë të ndërlidhura. Rezultati i fotosintezës është glukoza, e cila ruhet si energji kimike në. Kjo energji e akumuluar kimike rrjedh nga konvertimi i karbonit inorganik (dioksidi i karbonit) në karbon organik. Procesi i frymëmarrjes liron energjinë e akumuluar kimike.
Përveç produkteve që prodhojnë, bimët gjithashtu kanë nevojë për karbon, hidrogjen dhe oksigjen për të mbijetuar. Uji i zhytur nga toka siguron hidrogjen dhe oksigjen. Gjatë fotosintezës, karboni dhe uji përdoren për të sintetizuar ushqimin. Bimët gjithashtu kanë nevojë për nitrat për të prodhuar aminoacidet (aminoacidi është një përbërës për prodhimin e proteinave). Përveç kësaj, ata kanë nevojë për magnez për të prodhuar klorofil.
Shënim: Janë quajtur krijesa të gjalla që varen nga ushqimet e tjera. Herbivorët, të tilla si lopët, si dhe bimët që ushqejnë insektet, janë shembuj të heterotrophs. Janë quajtur krijesa të gjalla që prodhojnë ushqimin e tyre. Bimët e gjelbra dhe algat janë shembuj të autotrofave.
Në këtë artikull do të mësoni më shumë rreth asaj se si ndodh fotosinteza në bimë dhe rreth kushteve të kërkuara për këtë proces.
Përkufizimi i fotosintezës
Fotosinteza është një proces kimik me anë të të cilit bimët, disa dhe algat prodhojnë glukozë dhe oksigjen nga dioksidi i karbonit dhe uji, duke përdorur vetëm dritën si një burim energjie.
Ky proces është shumë i rëndësishëm për jetën në Tokë, sepse falë oksigjenit është lëshuar, në të cilën varet gjithë jeta.
Pse bimët kanë nevojë për glukozë (ushqim)?
Ashtu si njerëzit dhe gjërat e tjera të gjalla, bimët gjithashtu kanë nevojë për ushqim për të mbajtur jetët e tyre. Vlera e glukozës për bimët është si më poshtë:
- Glukoza e nxjerrë nga fotosinteza përdoret gjatë frymëmarrjes për të çliruar energjinë e nevojshme nga uzina për procese të tjera vitale.
- Qelizat e bimëve gjithashtu konvertojnë një pjesë të glukozës në niseshtesë, e cila përdoret sipas nevojës. Për këtë arsye, bimët e vdekura përdoren si biomasa, sepse ato ruajnë energji kimike.
- Glukoza është gjithashtu e nevojshme për të prodhuar kimikate të tjera, të tilla si proteina, yndyrna dhe sheqerna perimesh, të nevojshme për rritjen dhe proceset e tjera të rëndësishme.
Fazat e fotosintezës
Procesi i fotosintezës ndahet në dy faza: të lehta dhe të errëta.
Faza e dritës e fotosintezës
Siç nënkupton emri, fazat e lehta kanë nevojë për rrezet e diellit. Në reaksionet e varura nga drita, energjia e dritës së diellit absorbohet nga klorofili dhe konvertohet në energjinë e ruajtur kimike në formën e molekulës së bartësit të elektroneve NADPH (nikotinamid adenine dinukleotid fosfat) dhe molekulës së energjisë ATP (adenosine triphosphate). Fazat e dritës rrjedhin në membranat thylakoid brenda chloroplast.
Faza e errët e fotosintezës ose ciklit të Calvinit
Në fazën e errët ose ciklin Calvin, elektronet e ngazëllyer nga faza e dritës sigurojnë energji për formimin e karbohidrateve nga molekulat e dioksidit të karbonit. Fazat e pavarura nga drita nganjëherë quhen cikli Calvin për shkak të natyrës ciklike të procesit.
Megjithëse fazat e errëta nuk përdorin dritën si një reagent (dhe, si rezultat, ato mund të ndodhin ditë ose natë), ata kanë nevojë për produkte të reagimeve të varura nga drita për të funksionuar. Molekulat e dritës të pavarura varen nga molekulat e energjisë - ATP dhe NADPH - për të krijuar molekula të reja karbohidrate. Pas transferimit të energjisë, molekulat e energjisë kthehen në fazat e dritës për të prodhuar elektron më energjik. Përveç kësaj, disa enzime të fazës së zezë janë aktivizuar nga drita.
Skema e fazave të fotosintezës
Shënim:Kjo do të thotë se fazat e errëta nuk do të vazhdojnë nëse bimët janë të privuar nga drita për një kohë të gjatë, pasi ato përdorin produktet e fazave të lehta.
Struktura e gjetheve të bimëve
Nuk mund të studiojmë plotësisht fotosintezën, duke mos ditur më shumë për strukturën e fletës. Fletë është përshtatur për të luajtur një rol jetësor në procesin e fotosintezës.
Struktura e jashtme e gjetheve
- zonë
Një nga tiparet më të rëndësishme të bimëve është sipërfaqja e madhe e gjetheve. Shumica e bimëve të gjelbra kanë gjethe të gjera, të sheshta dhe të hapura që janë në gjendje të kapin sa më shumë energji diellore (drita e diellit) siç është e nevojshme për fotosintezën.
- Vena qendrore dhe bishtlangë
Vena qendrore dhe bishti i gjethes jane bashkuar dhe jane baza e gjethes. Bishti pozicionon fletën në mënyrë të tillë që të marrë sa më shumë dritë të jetë e mundur.
- Thika fletë
Gjethet e thjeshta kanë një pjatë fletë, dhe komplekse - pak. Thika fletë - një nga komponentët më të rëndësishëm të fletë, e cila është e përfshirë drejtpërdrejt në procesin e fotosintezës.
- cores
Rrjeti i venave në gjethe transferon ujin nga rrjedhja në gjethe. Glukoza e alokuar dërgohet edhe në pjesë të tjera të bimës nga gjethet nëpër venat. Përveç kësaj, këto pjesë të fletës mbështesin dhe mbajnë pllakën e fletëve të sheshtë për kapjen më të madhe të dritës së diellit. Vendndodhja e venave (venation) varet nga lloji i bimëve.
- Fletë bazë
Fundi i fletës është pjesa e poshtme e saj, e cila artikulohet me rrjedhin. Shpesh, në bazën e fletës është një palë stipules.
- Buzë gjethe
Në varësi të llojit të bimës, buza e fletës mund të ketë një formë tjetër, duke përfshirë: të gjithë, të dhëmbëzuara, të fiksuara, të gdhendura, gibër, etj.
- Fletë e sipërme
Ashtu si buza e fletës, majat mund të jenë të formave të ndryshme, duke përfshirë: të mprehta, të rrumbullakosura, të hapura, të zgjatura, të tërhequra etj.
Struktura e brendshme e gjetheve
Më poshtë është një diagram i ngushtë i strukturës së brendshme të indeve të gjetheve:
- cuticle
Cuticle është shtresa kryesore mbrojtëse në sipërfaqen e uzinës. Si rregull, është më e trashë në krye të fletës. Cuticle është e veshur me një substancë të ngjashme me dylli që mbron bimën nga uji.
- veshje e guaskës
Epidermë është një shtresë e qelizave që është indi integumentar i fletës. Funksioni i tij kryesor është mbrojtja e indeve të brendshme të fletës nga dehidrimi, dëmtimet mekanike dhe infeksionet. Ai gjithashtu rregullon procesin e shkëmbimit të gazit dhe nxitjes.
- mesophyll
Mesopil është indeksi kryesor i bimëve. Këtu është procesi i fotosintezës. Në shumicën e bimëve, mezofilet ndahen në dy shtresa: pjesa e sipërme është palidhur dhe fundi është i trashë.
- Qelizat mbrojtëse
Qelizat mbrojtëse janë qeliza të specializuara në epidermë të gjetheve që përdoren për të kontrolluar shkëmbimin e gazit. Ata kryejnë një funksion mbrojtës për stomata. Poret gojore bëhen të mëdha kur uji është i lirë, përndryshe qelizat mbrojtëse bëhen të ngadaltë.
- stoma
Fotosinteza varet nga depërtimi i dioksidit të karbonit (CO2) nga ajri përmes stomatës në indet mesofil. Oksigjeni (O2), i marrë si një nënprodukt i fotosintezës, e lë uzinën përmes stomatës. Kur stomata është e hapur, uji humbet si rezultat i avullimit dhe duhet të plotësohet përmes rrjedhës së transpirimit me ujë të absorbuar nga rrënjët. Bimët janë të detyruar të balancojnë sasinë e CO2 të absorbuar nga ajri dhe humbjen e ujit nëpër poret stomatal.
Kushtet e kërkuara për fotosintezën
Më poshtë janë kushtet që janë të nevojshme për bimët që të kryejnë procesin e fotosintezës:
- Dioksid karboni. Një gaz natyror pa ngjyrë, pa erë, që gjendet në ajër dhe ka emërtimin shkencor CO2. Ajo formohet gjatë djegies së karbonit dhe komponimeve organike, dhe gjithashtu ndodh në procesin e frymëmarrjes.
- ujë. Kimik transparent lëngshme pa erë dhe pa shije (në kushte normale).
- Të lehta.Megjithëse drita artificiale është gjithashtu e përshtatshme për bimët, rrezet e diellit natyrore, si rregull, krijojnë kushtet më të mira për fotosintezën, sepse ajo përmban rrezatim ultravjollcë natyror, i cili ka një efekt pozitiv në bimë.
- Klorofil.Është një pigment i gjelbër që gjendet në gjethet e bimëve.
- Ushqyesve dhe mineraleve.Kimikatet dhe përbërjet organike që rrënjët e bimëve thithin nga toka.
Cila është rezultati i fotosintezës?
- glukoze;
- Oxygen.
(Energjia e dritës tregohet në kllapa sepse nuk është substancë.)
Shënim: Bimët marrin CO2 nga ajri nëpërmjet gjetheve të tyre, dhe uji nga toka përmes rrënjëve. Energjia e dritës vjen nga dielli. Oksigjeni që rezulton lëshohet në ajër nga gjethet. Glukoza që rezulton mund të konvertohet në substanca të tjera, të tilla si niseshte, e cila përdoret si rezervë energjie.
Nëse faktorët që kontribuojnë në fotosintezën mungojnë ose janë të pranishme në sasi të pamjaftueshme, kjo mund të ndikojë negativisht në fabrikën. Për shembull, një sasi më e vogël e dritës krijon kushte të favorshme për insektet që hanë gjethet e uzinës dhe mungesa e ujit ngadalësohet.
Ku ndodh fotosinteza?
Fotosinteza ndodh brenda qelizave të bimëve, në plastide të vogla të quajtura kloroplasti. Kloroplastet (që gjenden kryesisht në shtresën mesophyll) përmbajnë një substancë të gjelbër të quajtur klorofil. Më poshtë janë pjesë të tjera të qelizës që punojnë me kloroplastin në fotosintezë.
Struktura e qelizave bimore
Funksionet e pjesëve të qelizave bimore
- : siguron mbështetje strukturore dhe mekanike, mbron qelizat, rregullon dhe përcakton formën e qelizës, kontrollon shpejtësinë dhe drejtimin e rritjes, dhe gjithashtu i jep formë bimëve.
- : siguron një platformë për shumicën e proceseve kimike të kontrolluara nga enzimat.
- : vepron si një pengesë, duke kontrolluar lëvizjen e substancave brenda dhe jashtë qelizës.
- : siç përshkruhet më lart, ato përmbajnë klorofil, një substancë e gjelbër që thith energjinë e dritës gjatë fotosintezës.
- : një zgavër brenda citoplazmës qelizore që grumbullon ujë.
- : përmban një markë gjenetike (ADN) që kontrollon aktivitetin e qelizës.
Chlorophyll absorbon energjinë e lehta të nevojshme për fotosintezën. Është e rëndësishme të theksohet se jo të gjitha gjatësitë vale të dritës janë të zhytur. Bimët kryesisht thithin valë të kuqe dhe blu - ata nuk thithin dritën në vargun e gjelbër.
Dioksidi i karbonit në procesin e fotosintezës
Bimët marrin dioksid karboni nga ajri përmes gjetheve të tyre. Dioksidi i karbonit depërton nëpër një vrimë të vogël në pjesën e poshtme të fletës - stoma.
Pjesa e poshtme e fletës ka qeliza të hapura në mënyrë që dioksidi i karbonit të arrijë qelizat e tjera në gjethe. Gjithashtu lejon oksigjenin që gjenerohet gjatë fotosintezës për të lënë lehtësisht fletën.
Dioksidi i karbonit është i pranishëm në ajër që marrim frymë në përqëndrime shumë të ulëta dhe shërben si faktor i domosdoshëm në fazën e errët të fotosintezës.
Dritë në procesin e fotosintezës
Fletë zakonisht ka një sipërfaqe të madhe sipërfaqe, kështu që mund të absorbojë shumë dritë. Sipërfaqja e saj e sipërme është e mbrojtur nga humbja e ujit, sëmundja dhe efektet e shtresës së dendies së motit (cuticle). Pjesa e sipërme e fletës është vendi ku drita bie. Kjo shtresë mesofili quhet palisadë. Është përshtatur për të thithur sasi të mëdha të dritës, sepse përmban shumë kloroplasta.
Në fazat e dritës, procesi i fotosintezës rritet me shumë dritë. Më shumë molekula klorofilës jonizojnë dhe më shumë ATP dhe NADPH gjenerohen nëse fotone të lehta janë të përqendruara në një gjethe jeshile. Megjithëse drita është shumë e rëndësishme në fazat e lehta, duhet të theksohet se një sasi e tepërt e tij mund të dëmtojë klorofilin dhe të zvogëlojë procesin e fotosintezës.
Fazat e lehta nuk janë shumë të varura nga temperatura, uji ose dioksidi i karbonit, megjithëse janë të gjitha të nevojshme për të përfunduar procesin e fotosintezës.
Uji në procesin e fotosintezës
Bimët marrin ujin që u nevojitet për fotosintezën nëpërmjet rrënjëve të tyre. Ata kanë qime rrënjësore që rriten në tokë. Rrënjët karakterizohen nga një sipërfaqe e madhe sipërfaqeje dhe mure të hollë, që lejon që uji të kalojë lehtë përmes tyre.
Imazhi tregon bimët dhe qelizat e tyre me ujë të mjaftueshëm (majtas) dhe mungesë uji (djathtas).
Shënim: Qelizat e rrënjës nuk përmbajnë kloroplasta, pasi ato zakonisht janë në errësirë dhe nuk mund të fotosintejnë.
Nëse fabrika nuk thith ujë të mjaftueshëm, ajo zbehet. Pa ujë, bima nuk do të jetë në gjendje të fotosinteza shpejt, dhe madje mund të vdesë.
Çfarë do të thotë uji për bimët?
- Ofron minerale të tretura që mbështesin shëndetin e bimëve;
- Është një medium për transport;
- Mirëmban qëndrueshmëri dhe drejtësi;
- Ftoh dhe ushqen me lagështi;
- Kjo bën të mundur kryerjen e reaksioneve të ndryshme kimike në qelizat bimore.
Vlera e fotosintezës në natyrë
Procesi biokimik i fotosintezës përdor energjinë e dritës së diellit për të kthyer ujin dhe dioksidin e karbonit në oksigjen dhe glukozë. Glukoza përdoret si blloqe ndërtimi në bimë për rritjen e indeve. Kështu, fotosinteza është mënyra me të cilën formohen rrënjët, rrjedhjet, gjethet, lule dhe frutat. Pa procesin e fotosintezës, bimët nuk do të jenë në gjendje të rriten ose të riprodhohen.
- prodhuesit
Për shkak të aftësisë së tyre fotosintetike, bimët njihen si prodhues dhe shërbejnë si bazë për pothuajse çdo zinxhir ushqimor në Tokë. (Alga janë ekuivalenti i bimëve në). Të gjitha ushqimet që hamë vijnë nga organizmat që janë fotosintetike. Ne hamë këto bimë direkt ose hani kafshë të tilla si lopë apo derra që konsumojnë ushqimet bimore.
- Baza e zinxhirit ushqimor
Brenda sistemeve ujore, bimët dhe algat gjithashtu formojnë bazën e zinxhirit ushqimor. Alga shërbejnë si ushqim për të cilat, nga ana tjetër, veprojnë si një burim ushqimi për organizmat më të mëdhenj. Pa fotosintezën në mjedisin ujor, jeta do të ishte e pamundur.
- Heqja e dioksidit të karbonit
Fotosinteza konverton dioksidin e karbonit në oksigjen. Gjatë fotosintezës, dioksidi i karbonit nga atmosfera hyn në impiant dhe më pas lëshohet si oksigjen. Në botën e sotme, ku nivelet e dioksidit të karbonit po rriten me një ritëm të tmerrshëm, çdo proces që heq dioksidin e karbonit nga atmosfera është e rëndësishme për mjedisin.
- Çiklizmit ushqyes
Bimët dhe organizmat e tjerë të fotosintetikës luajnë një rol jetësor në çiklizmin ushqyes. Azotit në ajër është fiksuar në indet e bimëve dhe bëhet i disponueshëm për të krijuar proteina. Elementët gjurmë në tokë gjithashtu mund të përfshihen në indet bimore dhe të bëhen të disponueshme për herbivorët, më tej përgjatë zinxhirit ushqimor.
- Varësia fotosintetike
Fotosinteza varet nga intensiteti dhe cilësia e dritës. Në ekuator, ku rrezet e diellit janë të bollshme gjatë gjithë vitit dhe uji nuk është një faktor kufizues, bimët kanë norma të larta rritjeje dhe mund të bëhen mjaft të mëdha. Në anën tjetër, fotosinteza në pjesët më të thella të oqeanit është më pak e zakonshme, pasi drita nuk depërton në këto shtresa dhe si rezultat ky ekosistem është më i shterur.
FOTOSNJEN është
fotosinteza është karbohidratet.
Karakteristikat e përgjithshme
Unë faza e lehtë
1. Faza fotofizike
2. Faza fotokimike
Faza e errët II
3.
VLERA
4. Ekrani i ozonit.
Pigmente të bimëve fotosintetike, roli i tyre fiziologjik.
· klorofil - është pigmenti i gjelbër që shkaktoi ngjyrën e gjelbër të bimës, me pjesëmarrjen e tij shkaktoi procesin e fotosintezës. Nga struktura kimike, është kompleksi Mg i tetrapyrroleve të ndryshme. Klorofilet janë struktura porfirine, strukturalisht afër hemës.
Në grupet pyrroli të klorofilit ekzistojnë sisteme, që alternojnë dy lidhje të thjeshta dhe të thjeshta. Ky është grupi kromofor i klorofilit, i shkaktuar nga thithja e disa rreze të spektrit diellor dhe ngjyra e tij. D cores porfir janë 10 nm, dhe gjatësia e mbetjeve të fitnole është 2 nm.
Molekulat klorofil janë polare, baza e saj e porfirines ka vetitë hidrofilike dhe fundi i phytol është hidrofobik. Kjo pronë e molekulës së klorofilit përcakton vendndodhjen e saj specifike në membranat kloroplastike.
Pjesa porphyrin e molekulës lidhet me proteinën, dhe pjesa e fitnesit është zhytur në shtresën e lipideve.
Klorofili i një qelize të pandërprerë të gjallë ka aftësinë për të reaksionuar photooxidizimin dhe fotorezistencën. Aftësia për reaksionet e redoksit shoqërohet me praninë në molekulën klorofil të lidhjeve të dyfishta të konjuguara me p-elektronet celularë dhe N atome me elektronet e papërcaktuar.
ROLI FIZIOLOGJIK
1) thithin selektivisht energjinë e dritës,
2) ta ruajë atë në formën e energjisë elektronike të ngacmimit,
3) konverton fotokimikisht energjinë e shtetit të ngacmuar në energjinë kimike të përbërësve primarë të photoreduced dhe photooxidized.
· carotenoids - është pigmente yndyrore të verdhë, ngjyrë portokalli, ngjyrë të kuqe - janë të pranishme në kloroplastet e të gjitha bimëve. Karotenoidet gjenden në të gjitha bimët më të larta dhe në shumë mikroorganizma. Këto janë pigmente më të zakonshme me një sërë funksionesh. Karotenoidet kanë një absorbim maksimal në pjesët vjollcë-blu dhe blu të spektrit të dritës. Ata nuk janë të aftë për ndriçim fluoreshent, ndryshe nga klorofili.
Karotenoidet janë 3 grupe përbërësish:
Karotene portokalli, ose të kuqe;
Xanthofilët e verdhë;
Acidet karotenoide.
ROLI FIZIOLOGJIK
1) thithjen e dritës si pigmente shtesë;
2) Mbrojtja e molekulave të klorofilit nga foto-oksidimi i pakthyeshëm;
3) Shuarja e radikalëve aktivë;
4) Merrni pjesë në fototropizëm, sepse kontribuojnë në drejtimin e rritjes së xhirimit.
· phycobilins - është pigmente të kuqe dhe blu të përfshira në cianobakteret dhe disa alga. Ficobilins përbëhet nga 4 unaza pyrrole rradhazi. Phycobilins janë grupe chromophore e proteinave globulin, të cilat quhen proteina ficobyl. Është e ndarë në:
- phycoerythrin -ketrat e kuqe;
- phycocyanin -Ketrat blu-blu;
- alophycocyanin -ketrat blu.
Të gjithë kanë një aftësi fluoreshente. Ficobilinat kanë thithjen maksimale në pjesët portokalli, të verdha dhe të gjelbra të spektrit të dritës dhe lejojnë algat të përdorin më mirë dritën që depërton në ujë.
Në thellësi prej 30 m rrezet e kuqe zhduken plotësisht.
Në një thellësi prej 180 m - të verdhë
Në një thellësi prej 320 m - e gjelbër
Në një thellësi prej më shumë se 500 m, rrezet blu dhe vjollce nuk depërtojnë.
Ficobilins janë pigmente shtesë prej rreth 90% të ficobilins absorbues të energjisë së dritës të transferuara në klorofil.
ROLI FIZIOLOGJIK
1) Maksimumi i thithjes së dritës në phycobins ndodhen midis dy maxima absorbuese në klorofil: në portokall, në pjesën e verdhë dhe të gjelbër të spektrit.
2) Ficobilinat në algat kryejnë funksionet e një kompleksi të lehtë të vjeljes.
3) Bimët kanë Phycobotin phytochrome, ajo nuk merr pjesë në fotosintezë, por është një fotoreceptor i dritës së kuqe dhe kryen një funksion rregullator në qelizat bimore.
Thelbi i fazës fotografike. Faza fotokimike. Transporti elektron ciklik dhe jo ciklik.
Thelbi i fazës fotografike
Faza photophysical është më e rëndësishmja, që prej kryen tranzicionin dhe transformimin e energjisë së një sistemi në një tjetër (në jetesë nga jo-jetese).
Faza fotokimike
Reaksioni i fotosintezës foto-kimike - Këto janë reagime në të cilat energjia e dritës konvertohet në energjinë e lidhjeve kimike, kryesisht në energjinë e lidhjeve të fosforit. ATP. Është ATP që siguron rrjedhjen e të gjitha proceseve, në të njëjtën kohë, nën veprimin e dritës, uji dekompozon, një restauruar NADP dhe qëndron jashtë O2.
Energjia e sasisë së absorbuar të dritës rrjedh nga qindra molekula pigment të një kompleksi të mbledhjes së dritës në një molekulë të vetme të kurthit të klorofilit, duke i dhënë elektronit një akceptuesi - është i oksiduar. Elektron futet në zinxhirin e transportit të elektroneve, supozohet se kompleksi i grumbullimit të dritës përbëhet nga 3 pjesë:
· Komponenti kryesor i antenës
· Dy sisteme për fiksimin e fotove.
Kompleksi i klorofileve të antenës është zhytur në trashësinë e membranës kloroflaktilakid, një grup i molekulave të antenës së pigmenteve dhe qendrës së reagimit përbëjnë fotosistemën gjatë fotosintezës Janë përfshirë 2 sisteme fotografish:
Është vërtetuar se fotosistemi 1 ai përfshin pigmente të fokusuara të lehta dhe qendra e reagimit 1,
· fotosistemi 2 ai përfshin pigmente të lehta për fokusim dhe qendra e reagimit 2.
Fotosistemi i kurthit të klorofilit 1 thith dritën nga një valë e gjatë 700nm. Në të dytën sistem 680nm. Drita absorbohet nga këto dy fotosisteme dhe zbatimi normal i fotosintezës kërkon pjesëmarrjen e tyre të njëkohshme. Transferimi i zinxhirit të transportuesit përfshin një seri reaksionesh redoks në të cilat ndodh transferimi i një ose një atom hidrogjeni ose një elektron.
Ekzistojnë dy lloje të rrjedhës së elektronit:
· Cikli
· Jo-ciklike.
Me rrjedhjen ciklike të elektroneve nga molekula e klorofilit transferohen tek akceptuesi nga molekula e klorofilit dhe kthehen në të
, me rrjedhje jo ciklike ka një foto-oksidim të ujit dhe transferimin e një elektronike nga uji në NADP
Energjia e lëshuar gjatë reaksioneve të redoksit përdoret pjesërisht për sintezën e ATP. 
Photosystem I
Kompleksi I lehtë për vjelje përmban rreth 200 molekula klorofil.
Në qendër e parë të reagimit të photosystem klorofilit është një dimer me një maksimum absorbimit në 700 nm (P700). Pas lehta eksitimit kuantike ajo rivendos pranuesin primare - klorofil a, - sekondare (vitamina K 1 ose phylloquinone), dhe pastaj elektron transferohet ferredoxin dhe që përtërin NADPH enzimë nëpërmjet një reductase ferredoxin-NADP.
Proteina plastocianin, e reduktuar në kompleksin b 6 f, transportohet në qendrën e reaksionit të fotosistemit të parë nga ana e hapësirës intrathylacoid dhe transferon elektronin në P700 të oksiduar.
Photosystem II
Një fotosistemi është një kombinim i SSC, qendrës së reagimit fotokimik dhe transportuesve të elektroneve. Kompleksi II i lehtë për vjelje përmban 200 molekula klorofil, 100 molekula klorofil b, 50 molekula karotenoide dhe 2 molekula të pheofitës. Qendra e reagimit të fotosistemit II është një kompleks proteinash pigment i vendosur në membranat thylakoid dhe i rrethuar nga FCS. Ai përmban klorofil një dimer a me një maksimum absorbimi në 680 nm (P680). Ajo përfundimisht transmetohet energjinë e kuantike lehta të KPK, ku një prej elektroneve lëviz në një gjendje të lartë të energjisë, lidhjen e tij me bërthamë dhe është i zbutur molekulë P680 bëhet ngacmuar nga nje agjent reduktues fortë (E0 = -0,7 V).
P680 rikthen pheophytin, në tekstin e mëtejmë elektron është transferuar në quinone, përfshirë në plastoquinone e PS II dhe transportohet më tej në një formë të reduktuar të kompleksit b6f. Një molekulë e plastoquinone transferon 2 elektron dhe 2 protona, të cilat merren nga stroma.
Mbushja e vendeve të lira elektronike në molekulën P680 ndodh për shkak të ujit. Përbërja e PS II përfshin një kompleks ujë-oksidues që përmban 4 joneve mangan në qendër aktive. Për formimin e një molekule oksigjeni kërkon dy molekula të ujit, duke i dhënë 4 elektrone. Prandaj, procesi kryhet në 4 cikle dhe për zbatimin e saj të plotë 4 kërkohet kuantum dritë. Kompleksi ndodhet në anën e hapësirës intrathylacoid dhe protonet që rezultojnë 4 nxirren në të.
Kështu, rezultati i përgjithshëm i operacionit PS II është oksidimi i 2 molekulave të ujit me ndihmën e 4 kuanteve të lehta për të formuar 4 proton në hapësirën intratillaide dhe 2 reduktohen plastoquinones në membranë.
Fosforilimi fotosintetik. Mekanizmi i transportit elektront bashkues me formimin e nje gradient transmembrane te potencialit elektrokimik. Organizimi strukturor dhe funksional dhe mekanizmi i kompleksit ATP-sintetase.
Fosforilimi fotosintetik - Sinteza ATP nga ADP dhe fosfor inorganik në kloroplasta, e shoqëruar me transportin e lehtë të nxitur nga elektronet.
Sipas dy llojeve të rrjedhës së elektronit, fotofosforilimi ciklik dhe jo-ciklik dallon.
Transferi i elektroneve përgjatë zinxhirit të rrjedhës ciklike shoqërohet me sintezën e dy lidhjeve makroergike të ATP. E gjithë energjia e dritës e zhytur nga pigmenti i qendrës së reagimit të fotosistemit I është shpenzuar vetëm në sintezën e ATP. Në ciklin F. f. asnjë ekuivalent reduktimi nuk formohet për ciklin e karbonit dhe O2 nuk lirohet. Cikli F. f. përshkruar nga ekuacioni:
Jo-ciklike F. f. shoqërohet me rrjedhën e elektroneve nga uji përmes transportuesve të fotosistemeve I dhe II NADP +. Energjia e dritës në këtë proces ruhet në lidhje të ATP me energji të lartë, forma e reduktuar e NADPH2 dhe oksigjeni molekular. Ekuacioni i përgjithshëm joiklikik F. f. në vijim:
Mekanizmi i lidhjes së transportit elektron me formimin e një gradient transmembrane të potencialit elektrokimik
Teoria kimiosmotike. Transportuesit e elektroneve lokalizohen në membranat asimetrike. Në këtë rast, transportuesit e elektroneve (citokromet) alternojnë me bartësit e elektronit dhe protonit (plastoquinones). Molekula plastochinone së pari pranon dy elektron: HRP + 2e - -\u003e HRP -2.
Plastokinon është një derivat kinonik, në gjendje të oksiduar plotësisht që përmban dy atome oksigjeni të lidhura nga lidhjet e dyfishta në unazën e karbonit. Në një gjendje plotësisht të reduktuar, atomet e oksigjenit në unazën e benzenit kombinohen me protona: për të formuar një formë neutrale elektrike: HRP -2 + 2H + -\u003e PCN 2. Protons lëshohen në hapësirën brenda thylakoid. Kështu, kur një çift elektrone transferohet nga Chl 680 në Chl 700, protonet grumbullohen në hapësirën e brendshme të thylakoidëve. Si rezultat i transportit aktiv të protoneve nga stroma gjatë hapësirës intrathylakoid në membranën krijon një potencial elektrokimik të hidrogjenit (ΔμN +) ka dy komponente: ΔμN kimike (përqendrimi) që ndodhin për shkak të shpërndarjes së pabarabartë të H + joneve në anët e ndryshme të membranës, dhe të ngarkuar elektrike shkaktuar kundërt ane të ndryshme të membranës (për shkak të akumulimit të protoneve nga ana e brendshme e membranës).
__________________________________________________________________________
Organizimi strukturor dhe funksional dhe mekanizmi i kompleksit ATP-sintetase
Organizimi strukturor dhe funksional. Diffusion proton përmes membranës është konjuguar nga një kompleks enzimë macromolecular quajtur ATP synthase ose faktor conjugating. Ky kompleks është formuar si një kërpudhe dhe përmban dy pjesë - faktorë bashkim: rrethore cap F 1 që vepron në pjesën e jashtme të membranës (është qendra katalitik i enzimës) dhe këmbët zhytur në membranën. Pjesa e membranës përbëhet nga nën-njësitë e polipeptidit dhe formon një kanal proton në membranën, nëpërmjet të cilit jonet e hidrogjenit arrijnë tek faktori i konjugimit F1. Proteina F 1 është një kompleks proteinash, i cili përbëhet nga një membranë, ndërsa mban aftësinë për të katalizuar hidrolizën e ATP. E izoluar F 1 nuk është në gjendje të sintetizojë ATP. Aftësia për të sintetizuar ATP është një pronë e një kompleksi të vetëm F 0-F 1 të ngulitur në membranë. Kjo është për shkak të faktit se puna e ATP synthase në sintezën e ATP është e lidhur me transferimin e protons nëpërmjet saj. Transporti i drejtuar i protonit është i mundur vetëm nëse ATP synthase është ndërtuar në membranë.
Mekanizmi i punës. Ekzistojnë dy hipoteza lidhur me mekanizmin e fosforilimit (mekanizmi direkt dhe indirekt). Sipas hipotezës së parë, grupi i fosfatit dhe ADP lidhen me enzimë në zonën aktive të kompleksit F1. Dy protona kalojnë nëpër kanalin përgjatë një gradienti koncentrimi dhe kombinohen me oksigjen fosfat për të formuar ujë. Sipas hipotezës së dytë, (mekanizmi i tërthortë), ADP dhe fosfor inorganik bashkohen spontanisht në qendrën aktive të enzimës. Megjithatë, ATP rezultuar është e lidhur fort me enzimë, dhe energjia është e nevojshme për lirimin e tij. Energjia është dorëzuar nga protonet, të cilat, duke u lidhur me enzimë, ndryshojnë konformitetin e tij, pas së cilës lëshohet ATP.
C4 rrugën e fotosintezës
Me fotosintezën me 4 drejtime ose ciklin Hatch-Slack
Shkencëtarët australian M. Hetch dhe K. Slack përshkruan rrugën e C 4 të fotosintezës karakteristike të bimëve tropikale dhe subtropikale të 16 familjeve monocotyledonous dhe dikotilike (kallam sheqeri, misër, etj.). Shumica e barërat e këqija më të këqija janë bimët C4, dhe shumica e bimëve janë bimë C3. Gjethet e këtyre bimëve përmbajnë dy lloje të kloroplasteve: e zakonshme në qelizat mesophyll dhe kloroplastet e mëdha, të cilat nuk kanë aspekte dhe fotosistemi II, në qelizat e rreshtimit që rrethojnë trarët përçues.
Në citoplazmën e qelizave mesofilike, fosfoenolpiruvate carboxylase shton CO 2 në acid fosforik pyruvik, duke formuar acid oksaloacetik. Ajo transportohet në kloroplasta, ku reduktohet në acid malik me pjesëmarrjen e NADPH (enzimë NADP + -dependent malate dehydrogenase). Në praninë e joneve të amonit, acidi oksaloacetik konvertohet në acid aspartik (enzimi është aspartat aminotransferazë). Acidi malik dhe (ose) acidi aspartik konvertohen në qeliza kloroplastike të rreshtit, dekarboksiluar në acid pyruvik dhe CO2. CO 2 është përfshirë në ciklin e Calvinit, dhe acidi pyruvik është transferuar në qelizat mezofil, ku është konvertuar në acid fosforik pyruvik.
Në varësi të acidit - malate ose aspartate - është transportuar në qelizat rreshtim, bimët janë të ndarë në dy lloje: malate dhe aspartate. Qelizat rreshtim acid decarboxylate C4 që ndodh në bimë të ndryshme është ndërmjetësuar nga enzima të ndryshëm: NADP + -dependent dehidrogjenazë malat decarboxylated (NADP + -MDG) NAD + dehidrogjenazë -dependent malat decarboxylated (enzimë malik, NAD + -MDG), dhe FEP-karboksinazë (FEP-KK). Prandaj, bimët janë të ndarë në tri nëntipe: bimët NADP + -MDG, bimët NADP + -MDG FEP-KK.
Një mekanizëm i tillë lejon bimët të fotosintezojnë kur stomata mbyllet për shkak të temperaturës së lartë. Përveç kësaj, produktet e ciklit Calvin janë formuar në chloroplasts e qelizave të përballet rreth rreze përçueshëm. Kjo kontribuon në daljen e shpejtë të fotoassimilates dhe në këtë mënyrë rrit intensitetin e fotosintezës.
Fotosintezë sipas llojit të cholemolaceae (succulents) - rrugën e -CAM.
Në vende të thata, ka bimë të bollshme, në të cilën stomata janë të hapura gjatë natës dhe të mbyllura gjatë ditës për të reduktuar frymëmarrjen. Aktualisht, ky lloj i fotosintezës gjendet në përfaqësuesit e 25 familjeve.
Në succulents (kaktus dhe bimë të kësaj familjeje) Crassulaceae) Proceset e fotosintezës nuk janë të ndara në hapësirë, si në fabrikat e tjera të C 4, por në kohë. Ky lloj i fotosintezës quhet CAM (metabolizmi i acideve të kollitjes). Stomata zakonisht mbyllet gjatë ditës, e cila parandalon humbjen e ujit gjatë frymëmarrjes dhe është e hapur gjatë natës. Në errësirë, CO 2 hyn në gjethe, ku fosfoenolpiruvate karboksilazë ia bashkëngjit atë acidit fosfoenol pyruvik, duke formuar acid oksaloacetik. Ajo reduktohet nga NADPH-varur dehidrogjenazë malate në acid malik, i cili grumbullohet në vacuoles. Gjatë ditës, acidi malik kalon nga vakuu në citoplazmë, ku është decarboxylated për të formuar CO 2 dhe acid pyruvic. CO 2 difuzon në kloroplastet dhe përfshihet në ciklin Calvin.
Kështu, faza e errët e fotosintezës ndarë në kohë: nata CO 2 thithjen, dhe shërohet nga dita e Pike formuar malat, carboxylation ndodh në indet dy herë natën carboxylation e PEP, ditë RuBF.
Bimët CAM janë të ndara në dy lloje: bimë NADPH-MDG, fabrika FEP-KK.
Ashtu si C4, lloji CAM është komplementar, duke furnizuar CO 2 në ciklin C3 në bimë që janë përshtatur për jetë në kushte të temperaturave të larta ose mungesës së lagështirës. Në disa bimë, ky cikël gjithmonë punon, ndërsa të tjerët - vetëm në kushte të pafavorshme.
Frymëmarrje foto
Fotoreprazimi është një proces i emetimit të CO 2 dhe thithjen e O 2, aktivizuar nga drita. (NUK FOTOSNESSES, NUK PËRGJIGJET NË BREATHING). Meqë produkti primar i fotorespiracionit është acidi glikolik, ai gjithashtu quhet shtegu e glikolatit. Fotoreprazimi është rritur me një përmbajtje të ulët të CO 2 dhe një përqendrim të lartë të O 2 në ajër. Në këto kushte, jo chloroplasts ribulozobisfatkarboksilaza katalizon carboxylation e ribulose-1,5-difosfatet, dhe copëtim e saj në fosfoglikolevuyu acidit 3 dhe 2-phosphoglyceric. Kjo e fundit është defosforiluar për të formuar acid glycolic.
Acidi Glikolik nga kloroplasti hyn në peroksizomën, ku oksidohet nga glikolati oksidazë në acidin gloksilik. Peroksidi rezultues i hidrogjenit dekompozohet nga katalaza që ndodhet në peroksizomën. Acidi glyoksilik është aminuar, duke u kthyer në glicinë. Glycine është transportuar në mitokondri, ku serina është sintetizuar nga dy molekula glicine dhe CO 2 është lëshuar.
Serina mund të hyjë në peroksisome dhe, nën veprimin e një aminotransferaze, transferon grupin amino të acidit pyruvik për të formuar alaninë dhe konvertohet në acid hidroksipiruvik. Ky i fundit, me pjesëmarrjen e NADPH, reduktohet në acid glicerik. Shkon në kloroplasta, ku Calvin është përfshirë në ciklin dhe 3 PHA janë formuar.
Frymëmarrje bimore
Një qelizë e gjallë është një sistem i hapur energjie, ai jeton dhe ruan individualitetin e tij për shkak të rrjedhjes së vazhdueshme të energjisë. Sapo të mbarojë ky derdhje, ndodh disorganizimi dhe vdekja e organizmit. Energjia e dritës së diellit të akumuluar gjatë fotosintezës në lëndën organike lirohet përsëri dhe përdoret për një larmi të proceseve jetësore.
Në natyrë, ka dy procese kryesore gjatë së cilës lirohet energjia e dritës së diellit të depozituar në lëndën organike - kjo është frymëmarrja dhe fermentimi. Frymarrja është dekompozimi aerobik oksidativ i komponimeve organike në komponime të thjeshta inorganike, të shoqëruara nga lëshimi i energjisë. Fermentimi është procesi anaerobik i dekompozimit të përbërjeve organike në ato më të thjeshta, të shoqëruara me lëshimin e energjisë. Në rastin e frymëmarrjes, një pranues elektron është oksigjen, në rastin e fermentimit - komponimet organike.
Ekuacioni i përgjithshëm i procesit të frymëmarrjes:
C6H1206 + 602 -\u003e 6C02 + 6H20 + 2824 kJ.
Traktati respirator
Ka dy sisteme kryesore dhe dy mënyra kryesore të transformimit të substratit respirator, ose oksidimi i karbohidrateve:
1) Glikoliza + cikli i Krebs (glycolytic); Kjo mënyrë e shkëmbimit të frymëmarrjes është më e zakonshme dhe, nga ana tjetër, përbëhet nga dy faza. Faza e parë është anaerobike (glikoliza), faza e dytë është aerobe. Këto faza janë të lokalizuara në ndarje qelizash të ndryshme. Faza anaerobe e Glikolizës është në citoplazmën, faza aerobe është në mitokondri. Zakonisht kimi i frymëmarrjes fillon të konsiderohet me glukozë. Megjithatë, në qelizat e bimëve, glukoza është e ulët, pasi produktet përfundimtare të fotosintezës janë saharoza si forma kryesore e transportit të sheqerit në bimë ose karbohidratet e magazinimit (niseshte, etj.). Prandaj, në mënyrë që të bëhet një substrate respiratore, saharoza dhe niseshteja duhet të hidrolizohen për të formuar glukozë.
2) pentoz fosfat (apotomik). Roli relativ i këtyre rrugëve të frymëmarrjes mund të ndryshojë në varësi të llojit të bimëve, moshës, fazës së zhvillimit dhe gjithashtu varësisht nga faktorët e mjedisit. Procesi i bimëve të frymëmarrjes kryhet në të gjitha kushtet e jashtme nën të cilat jeta është e mundur. Organizmi bimor nuk ka përshtatje për rregullimin e temperaturës, prandaj procesi i frymëmarrjes kryhet në një temperaturë prej -50 në + 50 ° С. Nuk ka përshtatje në bimë dhe në mbajtjen e shpërndarjes uniforme të oksigjenit në të gjitha indet. Është nevoja për të kryer procesin e frymëmarrjes në një sërë kushtesh që çojnë në zhvillimin në procesin e evolucionit të rrugëve të ndryshme të metabolizmit të frymëmarrjes dhe në një larmi më të madhe të sistemeve enzimë që kryejnë faza individuale të frymëmarrjes. Është e rëndësishme të theksohet marrëdhënia e të gjitha proceseve metabolike në trup. Një ndryshim në rrugën e shkëmbimit të frymëmarrjes çon në ndryshime të thella në të gjithë metabolizmin e bimëve.
macrobiotic
11 ATP është formuar si rezultat i punës së CK dhe të frymëmarrjes dhe 1 ATP si rezultat i fosforilimit të substratit. Në rrjedhën e kësaj reaksioni formohet një molekulë GTP (reagimi i ri-fosforilimit çon në formimin e ATP).
1 kthesë CC në kushte aerobike çon në formimin e 12 ATP
Integrativ
Në nivelin e rrugëve CK të katabolizmit të proteinave të yndyrave dhe karbohidrateve janë të kombinuara. Cikli i Krebsit është një rrugë qendrore metabolike që kombinon proceset e prishjes dhe sintezës së komponentëve më të rëndësishëm të një qelize.
Amfibolicheskaya
CC metabolitëve janë çelësi në nivelin e tyre. Kalimi nga një lloj i shkëmbimit në një tjetër mund të ndodhë.
13.ETC: Komponentët e Lokalizimit. Mekanizmi i fosforilimit oksidativ. Teoria chemicosmotic Mitchell.
Zinxhiri i transportit elektron - është një zinxhir i agjentëve të redoksit, të cilat ndodhen në një mënyrë të caktuar në membranën e kloroplasteve, të cilat kryejnë transportin e fotografuar të elektroneve nga uji në NADP +. Fuqia lëvizëse e transportit elektron përmes ETC të fotosintezës është reaksion redoks në qendrat e reagimit (RC) të dy fotosistemeve (FS). Ndarja e ngarkesës primare në RC PS1 çon në formimin e një agjenti të reduktuar të fortë A0, potenciali redox i të cilit siguron reduktimin e NADP + nëpërmjet një zinxhiri të transportuesve të ndërmjetëm. Në RC PS2, reagimet fotokimike çojnë në formimin e një oksidanti të fortë P680, i cili shkakton një sërë reaksionesh redoks që çojnë në oksidimin e ujit dhe lirimin e oksigjenit. E shërimit P700 formuar në RC PS1, pritet të elektron mobilizuar nga photosystem ujit II, që përfshin transportuesit e ndërmjetme elektron (BASHKË-FAKTORËT plastoquinone Redox plastocyanin dhe kompleks citokromit). Ndryshe nga reagimet kryesore të ndarjes photoinduced ngarkuar në qendrat e reagimit, duke shkuar kundër termodinamik transferimin gradient elektronike në pjesët e tjera të ETC është gradienti i potencialit Redox dhe është i shoqëruar me lirimin e energjisë së përdorur për sintezën ATP.
komponentët ETC të mitokondritë janë rregulluar në rendin e mëposhtëm:
Një çift elektronesh nga NADH ose succinate transferohet përmes ETC në oksigjen, i cili, duke reduktuar dhe duke shtuar dy protone, formon ujë.
Përkufizimi dhe karakteristikat e përgjithshme të fotosintezës, vlera e fotosintezës
FOTOSNJEN është formimi i substancave organike nga CO2 dhe H2O në dritë, me pjesëmarrjen e pigmenteve fotosintetike.
Nga një këndvështrim biokimik, fotosinteza ështëprocesi redox i transformimit të molekulave të qëndrueshme të substancave inorganike CO2 dhe H2O në molekula të substancave organike - karbohidratet.
Karakteristikat e përgjithshme
6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + O 2
Procesi i fotosintezës përbëhet nga dy faza dhe disa faza, të cilat vazhdojnë në mënyrë sekuenciale.
Unë faza e lehtë
1. Faza fotofizike - ndodh në membranën e brendshme të kloroplasteve dhe shoqërohet me thithjen e energjisë diellore nga sistemet e pigmentit.
2. Faza fotokimike - ajo ndodh në membranën e brendshme të kloroplasteve dhe shoqërohet me konvertimin e energjisë diellore në energjinë kimike të ATP dhe NADPH2 dhe fotolizës së ujit.
Faza e errët II
3. Faza apo cikli biokimik i Calvinit - shkon në stromën e kloroplastit. Në këtë fazë, dioksidi i karbonit reduktohet në karbohidrate.
VLERA
1. Sigurimi i qëndrueshmërisë së CO2 në ajër. Lidhja e CO 2 gjatë fotosintezës kompenson kryesisht lirimin e saj si rezultat i proceseve të tjera (frymëmarrje, fermentim, aktivitet i vullkaneve, veprimtaria prodhuese e njerëzimit).
2. Ndërhyn në zhvillimin e efektit serrë.Një pjesë e dritës së diellit reflekton sipërfaqen e Tokës në formën e rrezeve termike infra të kuqe. CO 2 thith rrezatimin infra të kuq dhe në këtë mënyrë ruan nxehtësinë në Tokë. Një rritje e CO 2 në atmosferë mund të kontribuojë në një rritje të temperaturës, që do të thotë të krijojë një efekt serë. Megjithatë, një përmbajtje e lartë e CO 2 në ajër aktivizon fotosintezën dhe prandaj përqendrimi i CO 2 në ajër do të ulet përsëri.
3. Akumulimi i oksigjenit në atmosferë. Fillimisht, në atmosferën e Tokës kishte shumë pak oksigjen. Tani përmbajtja e tij është 21% nga vëllimi i ajrit. Në thelb, ky oksigjen është një produkt i fotosintezës.
4. Ekrani i ozonit. Ozon (O 3) formohet si rezultat i fotodissociimit të molekulave të oksigjenit nën veprimin e rrezatimit diellor në një lartësi prej rreth 25 km. Mbron gjithë jetën në Tokë nga rrezet e dëmshme.
Fotosinteza është një proces kompleks që përfshin një sistem të tërë të reaksioneve kimike. Është shtrirë në kohë dhe përbëhet nga dy faza. Faza e parë zhvillohet vetëm në dritë dhe quhet dritë. Faza e dytë, e errët, nuk varet nga energjia e dritës dhe kryhet si në dritë dhe në errësirë.
Në dritë
Faza e dritës fillon me hyrjen e kuanteve të lehta në molekulat e klorofilit që ndodhen brenda thylakoideve, të cilat janë tanke me membranë të sheshtë në disk.
Fig. 1. Struktura e kloroplastit.
Në të njëjtën kohë, molekulat e klorofilit ngrihen dhe humbin elektronet. Në vend të elektroneve të humbura, ata bashkangjisin elektronet e molekulave Н₂О ose ions.
Dekompozimi i ujit (fotoliza) i nisur nga klorofili dhe çlirimi i oksigjenit të gaztë. Një molekulë oksigjeni është formuar nga dy molekula të ujit.
2N2О → 4N + + 4e¯ + 2
Top 4 artikujtë cilët lexonin së bashku me këtë
Elektronet e lire dhe hidrogjen kalojne nepermjet nje zinxhiri kompleks te substancave mbajtese dhe jane fiksuar ne molekulat NADPH.
Fig. 2. Skema e fazës së dritës të fotosintezës.
Për shkak të energjisë së elektroneve të ngazëllyer, sinteza e molekulave ATP nga ADP dhe acid fosforik gjithashtu ndodh.
Nëse oksigjeni konsiderohet si një nënprodukt i fazës së dritës, atëherë ATP mund të konsiderohet si kryesor, pasi që energjia e tij do të shpenzohet në formimin e substancave organike nga CO në fazën e errët.
Kështu, energjia e dritës bëhet energjia e lidhjeve kimike të ATP.
Në dritë dhe në errësirë
Reaksionet e fazës së zezë ndodhin jashtë thylakoideve, në stromën e kloroplastit, e cila është bioekloid në vetitë e tij.
Thelbi i proceseve të kësaj faze është në konvertimin e dioksidit atmosferik të karbonit në substanca të ndryshme organike.
С3 dhe С4
Ka dy mënyra të fotosintezës, karakteristikë e llojeve të bimëve të ndryshme. Shumica e specieve i përkasin C3 - bimëve. Kjo do të thotë se në fazën e parë të fazës së zezë ata formojnë hidrokarburet triatomike:
CO₂ + ribulozodifosfat (RDF) + Н₂О → 2 molekula të acidit fosoglicerik (PGA).
RDF: 5 atome C. FGK: 3 atome C.
Substancat organike nuk formohen me shtimin e molekulave CO₂, por kur CO shtohet tek karbohidratet ekzistuese.
Kështu, CO2 është i përfshirë në metabolizmin intracellular të bimës.
Në C4 - bimë, formimi i acideve tetraatomike ndodh:
- malik;
- schaveleuksusnoy;
- aspartik.
S4 - bimët kanë një origjinë tropikale dhe janë shumë të lehta. Kjo sorrë, mel, misër, sheqer, etj.
Produktet e fazës së parë i nënshtrohen një cikli të reaksioneve, duke formuar një shumëllojshmëri të substancave të përdorura nga qeliza.
Në të gjitha bimët, faza e errët përfundon me formimin e glukozës, fruktozës dhe karbohidrateve të tjera heksatomike.
Është vërtetuar se gjatë fotosintezës sintetizohen edhe proteinat dhe produktet e tjera.
Fig. 3. Diagrami i fazës së errët të fotosintezës.
Shenjat e fazave të fotosintezës, si dhe rezultatet e proceseve që ndodhin në të dy fazat, ne paraqesim në tabelë:
Çfarë kemi mësuar?
Pas kryerjes së një përshkrimi krahasues të dy fazave të fotosintezës, ne përcaktuam se faza e dritës është përgatitore. Gjatë fazës së dritës: formohet oksigjeni, energjia ruhet në formën e ATP, grumbullohet hidrogjeni. Faza e errët përdor burimet e fituara gjatë fazës së dritës dhe përfundon me formimin e përbërjeve të ndryshme organike.
Testoni temën
Raporti i rezultatit
Vlerësimi mesatar: 4.6. Totali i vlerësimeve të marra: 80.
Kryer procesi i fotosintezës në gjethet e bimëve.Fotosinteza i përket vetëm bimëve të gjelbërta.
KA Timiryazev e karakterizon më së shumti këtë pjesë më të rëndësishme të aktivitetit të fletës:
Mund të thuhet se në jetën e një gjethe shprehet vetë thelbi i jetës së bimëve. Të gjitha substancat organike, pa marrë parasysh sa të ndryshme janë ato, kudo që ndodhin - qoftë në një bimë, në një kafshë ose në një njeri - kanë kaluar nëpër një gjethe, rrjedhin nga substancat e prodhuara nga fleta.
Struktura e gjetheve të bimëve
Bimë lë nga struktura anatomike, ato dallohen nga një larmi e madhe, e cila varet nga lloji i bimës dhe nga kushtet e rritjes së tyre. Fleta e sipërme dhe më poshtë është e mbuluar me inde epidermë - mbutësor me vrima të shumta të quajtur stomata. Nën epidermën e sipërme ka një parenchyma palisadhe ose kolone, e quajtur asimilim.
Nën është një leng mëndafshi - parenchyma spongy, e ndjekur nga epiderma më e ulët. E tërë fleta është e përshkueshme me një rrjet të venave të përbërë nga trarët udhëheqës përmes të cilave kalojnë ujërat, substancat minerale dhe organike.
Plastidat e gjelbër, kloroplastet që përmbajnë pigmente, janë të vendosura në indet kolone dhe sprucuese të fletës. Prania e kloroplasteve dhe e pigmenteve të gjelbra (klorofilet) që përmbajnë ato shpjegojnë ngjyrën e bimëve.
Një sipërfaqe e madhe fletësh, duke arritur në 30 000 - 50 000 metra katrorë. m për 1 ha në bimë të ndryshme, të përshtatura mirë për absorbimin e suksesshëm të CO 2 nga ajri gjatë fotosintezës.
Dioksidi i karbonit depërton në gjethe bimore përmes stomatës që ndodhet në epidermë, hyn në hapësira ndërcellulare dhe depërton përmes membranës qelizore, hyn në citoplazmë dhe pastaj në kloroplastet, ku kryhet procesi i asimilimit.
Oksigjeni i formuar në këtë proces shpërndan nga sipërfaqja e kloroplasteve në një gjendje të lirë.
Kështu, përmes stomatës bëhet shkëmbimi i gazit me gjethe me mjedisin e jashtëm - furnizimi i dioksidit të karbonit dhe lirimi i oksigjenit gjatë fotosintezës, lirimit të dioksidit të karbonit dhe absorbimit të oksigjenit gjatë frymëmarrjes. Përveç kësaj, stomata përdoret për të lëshuar avujt e ujit.
Përkundër faktit se sipërfaqja e përgjithshme e vrimave stomatal është vetëm 1-2% e tërë sipërfaqes së gjetheve, megjithatë, kur stomata është e hapur, dioksidi i karbonit depërton gjethet në një normë 50 herë më të shpejtë sesa absorbimi i saj nga alkali. Numri i stomatit është shumë i madh - nga disa duzina deri në 1,500 për 1 metër katror. mm.
chloroplasts
chloroplasts- plastids gjelbër në të cilat ndodh procesi i fotosintezës. Ato janë të vendosura në citoplazmën. Në bimë të larta, kloroplastet kanë një formë disk-formë ose lentik, në bimë të ulëta ato janë më të larmishme.
Madhësia e kloroplasteve në bimë të larta është mjaft e vazhdueshme, mesatarisht 1-10 mikronë. Në mënyrë tipike, qeliza përmban një numër të madh të kloroplasteve, mesatarisht 20-50, dhe nganjëherë më shumë. Ato janë të vendosura kryesisht në gjethe, shumë prej tyre në frutat e papjekura. Në një fabrikë, sasia totale e kloroplasteve është e madhe; në një pemë të lisit të rritur, për shembull, zona e tyre është 2 hektarë.
Chloroplast ka një strukturë të membranës. Ajo është e ndarë nga citoplazma nga një membranë me dy membrana. Në kloroplast ka lamela, pllaka proteinike-lipoide, të mbledhura në tufa dhe të quajtur facets.
Klorofili ndodhet në lamella në formën e një shtrese monomolekulare. Midis lamellae është një lëng lëngu i holluar me ujë - stroma; përmban drithëra niseshteje dhe pikat e naftës.
Struktura e kloroplastit përshtatet mirë me fotosintezën, pasi ndarja e aparatit që mbante klorofil në pllaka të vogla rrit ndjeshëm sipërfaqen aktive të kloroplastit, gjë që lehtëson qasjen e energjisë dhe transferimin e saj në sistemet kimike të përfshira në fotosintezën.
Të dhënat e A. A. Tabentsky tregojnë se kloroplastet ndryshojnë gjatë gjithë kohës gjatë ontogjenezës së bimëve. Në gjethet e rinj, vërehet një strukturë e vogël e grimcuar e kloroplasteve, në gjethet që kanë përfunduar rritjen, është vërejtur një strukturë e madhe grimcuar.
Në gjethet e vjetra, dekompozimi i kloroplastit është vërejtur tashmë. Lënda e thatë e kloroplasteve përmban 20-45% të proteinave, 20-40% të lipideve, 10-12% të karbohidrateve dhe substancave të tjera rezervë, 10% të elementeve minerale, 5-10% të pigmenteve të gjelbra (klorofil dhe dhe klorofil b), 1-2% karotenoide, si dhe një sasi të vogël të ARN dhe ADN. Përmbajtja e ujit arrin 75%.
Kloroplastet kanë një seri të madhe të enzimeve hidrolitike dhe redox. Hulumtimi i N. Sissakian tregoi se edhe kloroplastet sintetizojnë shumë enzima. Për shkak të kësaj, ata marrin pjesë në të gjithë kompleksin kompleks të proceseve vitale të bimëve.
Pigmente, pronat e tyre dhe kushtet e formimit
pigmente mund të nxirren nga gjethet e bimëve me alkool ose aceton. Pigmente të mëposhtme janë në kapuç: jeshil - klorofil dhe dhe klorofil b; të verdhë - karotinë dhe ksantofilit (karotenoidet).
klorofil
klorofil ajo përfaqëson
një nga substancat më interesante në sipërfaqen e tokës
(C. Darvini),
si në sajë të saj, sinteza e substancave organike nga inorganike CO 2 dhe H 2 O është e mundur.
Klorofili nuk shpërndahet në ujë, ndryshon lehtësisht nën ndikimin e kripërave, acideve dhe alkaleve, kështu që ishte shumë e vështirë për të përcaktuar përbërjen e tij kimike. Alkooli etilik ose acetoni përdoret zakonisht për nxjerrjen e klorofilit.
Klorofili ka formulat e mëposhtme totale: klorofil dhe - C 55 H 72 O 5 N 4 Mg, klorofil b - C 55 H 70 O 6 N 4 Mg.
në klorofil dhe më shumë nga 2 atome hidrogjeni dhe më pak nga 1 atom oksigjeni se klorofili b. Formulat e klorofilit mund të përfaqësohen si më poshtë:
Formulat e klorofileve dhe dhe b
Vend qendror në molekulën klorofil është Mg; ajo mund të dëbohet duke vepruar në ekstraktin alkoolik të klorofilit me acid klorhidrik. Pigmenti i gjelbër kthehet në kafe, i quajtur pheofitinë, në të cilën Mg zëvendësohet nga dy atome H nga acidi klorhidrik.
Është shumë e lehtë për të rikthyer ngjyrën e gjelbër të ekstraktit duke shtuar magnez ose një metal tjetër në molekulën e pheofitës. Rrjedhimisht, ngjyra e gjelbër e klorofilit lidhet me praninë e metaleve në përbërjen e tij.
Kur ekspozohen ndaj ekstraktit alkaloid të klorofilit, grupet e alkoolit (phytol dhe alkooli metil) ndahen; në këtë rast, ruhet ngjyra e gjelbër e klorofilit, që tregon se bërthama e molekulës së klorofilit ruhet gjatë kësaj reaksioni.
Përbërja kimike e klorofilit në të gjitha bimët është e njëjtë. Përmbajtja e klorofilit është gjithmonë më e lartë (rreth 3 herë) sesa klorofili b. Shuma totale e klorofilit është e vogël dhe përbën rreth 1% të lëndës së thatë të fletës.
Nga natyra e tij kimike, klorofili është afër ngjyrës së gjakut - hemoglobina, vendi qendror në molekulën e të cilit nuk zë magnez, por me hekur. Në përputhje me këtë, funksionet e tyre fiziologjike gjithashtu ndryshojnë: klorofili merr pjesë në procesin më të rëndësishëm rigjenerues në një bimë - fotosintezë dhe hemoglobinë - në procesin e frymëmarrjes së organizmave të kafshëve, duke transferuar oksigjenin.
Vetitë optike të pigmenteve
Klorofili përthith energjinë diellore dhe e drejton atë ndaj reaksioneve kimike që nuk mund të vazhdojnë pa energji të marrë nga jashtë. Transmetimi i klorofilit në dritën e transmetuar ka një ngjyrë të gjelbër, por me një rritje në trashësinë e shtresës ose përqendrimin e klorofilit, bëhet e kuqe.
Chlorophyll absorbon dritën jo plotësisht, por në mënyrë selektive. Duke kaluar dritën e bardhë përmes një prizmi, përftohet një spektër i përbërë nga shtatë ngjyra të dukshme që gradualisht shndërrohen në njëra-tjetrën.
Kur kalon dritën e bardhë përmes një prizmi dhe një zgjidhje të klorofilit në spektrin rezultues, thithja më e fortë do të jetë në rrezet e kuqe dhe blu-vjollce. Rrezet e gjelbra absorbohen pak, kështu që në një shtresë të hollë klorofili ka një ngjyrë të gjelbër në dritën e transmetueshme.
Megjithatë, me rritjen e përqendrimit të klorofilit, breza absorbuese zgjerohet (një pjesë e konsiderueshme e rrezeve të gjelbra absorbohet gjithashtu) dhe vetëm disa nga kalimet e kuqe ekstreme pa thithjen. Spektri i absorbimit të klorofilit dhe dhe b shumë afër.
Në dritën e pasqyruar, klorofil duket qershi-kuqe, pasi lëshon dritë të përthithur me një ndryshim në gjatësinë e valës. Kjo pronë e klorofilit quhet fluoreshencë.
Carotene dhe Xanthofhyll
Carotene dhe Xanthofhyll kanë banda thithëse vetëm në rrezet blu dhe vjollce. Spektrat e tyre janë të afërt me njëri-tjetrin.
Spektri i absorbimit të klorofilit dhe dhe b
Energjia e absorbuar nga këto pigmente transferohet në klorofil. dhei cili është pjesëmarrës i drejtpërdrejtë në fotosintezën. Karotina konsiderohet të jetë provitamin A, pasi ndarja e saj prodhon 2 molekula të vitaminës A. Formula e karotenit - C 40 H 56, xanthofil - C 40 H 54 (OH) 2.
Kushtet e formimit të klorofilit
Formimi i klorofilit Ajo kryhet në 2 faza: faza e parë është e errët, gjatë së cilës formohet precursori i klorofilit - protochlorofil, dhe e dyta është dritë, gjatë së cilës klorofili është formuar nga klorofili i lehtë nga protochlorofili.
Formimi i klorofilit varet nga të dy llojet e bimëve dhe nga një numër i kushteve të jashtme. Disa bimë, për shembull, fidanë të conifers, mund të bëhen të gjelbër edhe pa dritë, në errësirë, por në shumicën e bimëve klorofil është formuar nga protochlorophyll vetëm në dritë.
Në mungesë të dritës, bimët etiolated janë marrë me një rrjedh të hollë, të dobët, fort të zgjatur dhe gjethe shumë të vogla të verdhë të zbehtë. Nëse ju ekspozoni bimët etiolated në dritë, gjethet shpejt do të kthehet jeshile. Kjo është për shkak të faktit se gjethet tashmë kanë protochlorophyll, e cila, nën ndikimin e dritës, lehtë kthehet në klorofil.
Temperatura ka një ndikim të madh në formimin e klorofilit; në pranverë të ftohtë, në disa shkurre gjethet nuk kthehen të gjelbër deri sa moti është i ngrohtë: kur temperatura zvogëlohet, formimi i protoklorofilit shtypet.
Temperatura minimale në të cilën fillon formimi i klorofilit është 2 °, maksimumi në të cilin formimi i klorofilit nuk ndodh, 40 °. Përveç një temperature të caktuar, formimi i klorofilit kërkon lëndë ushqyese minerale, veçanërisht hekur.
Në mungesë të bimëve, një sëmundje e quajtur chlorosis është vërejtur në bimë. Me sa duket, hekuri është një katalizator në sintezën e protochlorophyll, pasi ajo nuk është pjesë e molekulës së klorofilit. Formimi i klorofilit gjithashtu kërkon azot dhe magnez, të cilat janë pjesë e molekulës së saj. Një kusht i rëndësishëm është prania në qelizat e plastidave të gjetheve të afta për të gjelbëruar.
Në mungesën e tyre, gjethet e bimëve mbeten të bardha, bima nuk është e aftë për fotosintezë dhe mund të jetojë vetëm derisa të konsumojë farën. Ky fenomen quhet albinizëm. Është e lidhur me një ndryshim në natyrën trashëgimore të kësaj bime.
Marrëdhënie sasiore mes klorofilit dhe dioksidit të karbonit të absorbuar
Me shumë përmbajtje klorofil Në një fabrikë, procesi i fotosintezës fillon me një intensitet më të ulët të dritës dhe madje edhe në një temperaturë më të ulët. Me një rritje në përmbajtjen e klorofilit në gjethe, fotosinteza rritet, por në një kufi të caktuar. Rrjedhimisht, nuk ka lidhje direkte midis përmbajtjes së klorofilit dhe intensitetit të thithjes së CO 2.
Sasia e CO 2 e asimiluar në orë për njësi të klorofilit që gjendet në fletë është më e lartë, aq më e vogël është sasia e klorofilit. R. Willstätter dhe A. Stol propozuan një njësi që karakterizon raportin midis sasisë së klorofilit dhe dioksidit të karbonit të përthithur.
Sasia e dioksidit të karbonit të dekompozuar për njësi në njësi për peshën njësi të klorofilit, ata e quajtën numri i asimilimit.
Numri i asimilimit nuk është konstant: është më shumë me përmbajtje të ulët të klorofilit dhe më pak me një përmbajtje të lartë të saj në gjethe. Rrjedhimisht, molekula e klorofilit përdoret më produktivisht me përmbajtjen e saj të ulët në gjethe dhe produktiviteti i klorofilit zvogëlohet duke rritur sasinë e saj. Të dhënat janë futur në tabelë.
tabelë
Numri i asimilimit në varësi të përmbajtjes së klorofilit
(nga R. Willstatter dhe A. Stoll)
| bimët |
në 10g. lë (mg) |
Numri i asimilimit |
|
gjelbër garë të verdhë |
||
| jargavan | 16,2 | 5,8 |
| Fasule e mishit të thara pas ndriçimit për: |
Tabelat e publikuara tregojnë se nuk ka lidhje direkte midis përmbajtjes së klorofilit dhe sasisë së CO 2 të absorbuar. Klorofili në bimë është gjithmonë i tepërt dhe, natyrisht, jo të gjithë janë të përfshirë në fotosintezën. Kjo shpjegohet me faktin se gjatë fotosintezës, së bashku me proceset fotokimike, të cilat kryhen me pjesëmarrjen e klorofilit, ekzistojnë thjesht proceset kimike që nuk kanë nevojë për dritë.
Reagimet e errëta në bimë vazhdojnë shumë më ngadalë se reagimet e lehta. Shpejtësia e reagimit të dritës është 0.00001 sekonda, e errët - 0.04 sekonda. Për herë të parë, F. Blackman zbuloi reagime të errëta në procesin e fotosintezës.
Ai zbuloi se reagimi i errët varet nga temperatura, dhe rritet shpejtësia e proceseve të errëta. Kohëzgjatja e reaksioneve të lehta është e papërfillshme, kështu që shpejtësia e procesit të fotosintezës përcaktohet kryesisht nga kohëzgjatja e proceseve të errëta.
Artikuj të ngjashëm
