Фотосинтез ямар процессуудаас бүрддэг вэ? ATP-ийн синтез (нөхөн сэргээх). Фотосинтезийн процессоор эрчим хүч олж авах. Фототроф бактери. Фотосинтезийн урвалууд. Фотосинтезийн үе шатууд. Фотосинтезийн гэрэл ба харанхуй үе шатууд. Фотосинтезийн хурдад нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд

Фотосинтез гэх мэт гайхалтай, амин чухал үзэгдлийг нээсэн түүх нь эрт дээр үеэс улбаатай. Дөрвөн зуун гаруй жилийн өмнө буюу 1600 онд Бельгийн эрдэмтэн Ян Ван Хелмонт энгийн нэгэн туршилт хийжээ. Тэрээр бургасны мөчрийг 80 кг шороотой уутанд хийжээ. Эрдэмтэн бургасны анхны жинг тэмдэглэж, дараа нь ургамлыг таван жилийн турш зөвхөн борооны усаар услав. Ян Ван Хелмонт бургасыг дахин жинлэхдээ гайхсан гэж төсөөлөөд үз дээ. Ургамлын жин 65 кг-аар нэмэгдэж, дэлхийн масс ердөө 50 граммаар буурсан байна! Ургамал хаанаас 64 кг 950 грамм шим тэжээл авсан нь эрдэмтдийн хувьд нууц хэвээр байна!

Фотосинтезийн нээлтийн замд хийсэн дараагийн чухал туршилт нь Английн химич Жозеф Пристлигийнх байв. Эрдэмтэн бүрээсний доор хулгана тавьж, таван цагийн дараа мэрэгч үхсэн. Пристли хулганаар гаа модны мөчир тавиад мэрэгчийг малгайгаар бүрхэхэд хулгана амьд үлджээ. Энэхүү туршилт нь эрдэмтнийг амьсгалын эсрэг үйл явц байдаг гэсэн ойлголтод хүргэсэн. Ян Ингенхаус 1779 онд ургамлын зөвхөн ногоон хэсэг нь хүчилтөрөгч ялгаруулах чадвартай болохыг тогтоожээ. Гурван жилийн дараа Швейцарийн эрдэмтэн Жан Сенебиер нарны гэрлийн нөлөөн дор нүүрстөрөгчийн давхар исэл ногоон ургамлын органеллд задардаг болохыг баталжээ. Таван жилийн дараа Францын эрдэмтэн Жак Бусинго лабораторийн судалгаа хийж байхдаа ургамалд ус шингээх нь органик бодисын нийлэгжилтийн явцад тохиолддог болохыг олж мэдэв. Эрин үеийн нээлтийг 1864 онд Германы ургамал судлаач Юлиус Сакс хийсэн. Хэрэглэсэн нүүрстөрөгчийн давхар исэл болон ялгарах хүчилтөрөгчийн хэмжээ 1:1 харьцаатай байдгийг тэрээр баталж чадсан.

Фотосинтез бол хамгийн чухал биологийн процессуудын нэг юм

Шинжлэх ухааны нэр томьёогоор фотосинтез (эртний Грекээс φῶς - гэрэл ба σύνθεσις - холбох, холбох) нь гэрэлд нүүрстөрөгчийн давхар исэл, уснаас органик бодис үүсэх процесс юм. Энэ үйл явцад гол үүрэг нь фотосинтезийн сегментүүдэд хамаарна.

Ургамлын навчийг зүйрлэвэл, цонх нь нарлаг тал руугаа харсан лабораторитой зүйрлэж болно. Үүний дотор органик бодис үүсдэг. Энэ үйл явц нь дэлхий дээрх бүх амьдрал оршин тогтнох үндэс суурь юм.

Өдрийн цагаар мод, өвс ч олдохгүй хотод амьдардаг хүмүүс юугаар амьсгалдаг вэ гэсэн асуултыг олон хүн асуух болно. Хариулт нь маш энгийн. Үнэн хэрэгтээ хуурай газрын ургамал нь ургамлаас ялгарах хүчилтөрөгчийн ердөө 20% -ийг эзэлдэг. Далайн ургамал нь агаар мандалд хүчилтөрөгч үйлдвэрлэхэд тэргүүлэх үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэд үйлдвэрлэсэн хүчилтөрөгчийн 80% -ийг эзэлдэг. Тооны хэлээр ярих юм бол ургамал, замаг хоёулаа жил бүр агаар мандалд 145 тэрбум тонн (!) хүчилтөрөгч ялгаруулдаг! Дэлхийн далайг "дэлхийн уушиг" гэж нэрлэсэн нь хоосон биш юм.

Фотосинтезийн ерөнхий томъёо нь дараах байдалтай байна.

Ус + Нүүрстөрөгчийн давхар исэл + Гэрэл → Нүүрс ус + Хүчилтөрөгч

Яагаад ургамалд фотосинтез хэрэгтэй вэ?

Бидний мэдэж байгаагаар фотосинтез нь дэлхий дээр хүн оршин тогтнох зайлшгүй нөхцөл юм. Гэсэн хэдий ч энэ нь фотосинтезийн организмууд хүчилтөрөгчийг агаар мандалд идэвхтэй үйлдвэрлэдэг цорын ганц шалтгаан биш юм. Баримт нь замаг, ургамал хоёулаа жил бүр 100 тэрбум гаруй органик бодис (!) үүсгэдэг бөгөөд энэ нь тэдний амьдралын үйл ажиллагааны үндэс болдог. Ян Ван Хелмонтын туршилтыг санаж, фотосинтез нь ургамлын тэжээлийн үндэс гэдгийг ойлгодог. Ургац хураалтын 95% нь ургамлын фотосинтезийн явцад олж авсан органик бодисоор, 5% нь цэцэрлэгчийн хөрсөнд хэрэглэж буй эрдэс бордоогоор тодорхойлогддог нь шинжлэх ухаанаар батлагдсан.

Орчин үеийн зуны оршин суугчид ургамлын хөрсний тэжээлд гол анхаарлаа хандуулж, түүний агаарын тэжээлийг мартдаг. Цэцэрлэгч нар фотосинтезийн үйл явцад болгоомжтой хандвал ямар ургац авах нь тодорхойгүй байна.

Гэсэн хэдий ч ургамал, замаг хоёулаа гайхалтай ногоон пигмент - хлорофиллгүй бол хүчилтөрөгч, нүүрс усыг идэвхтэй үйлдвэрлэж чадахгүй.

Ногоон пигментийн нууц

Ургамлын эс болон бусад амьд организмын эсүүдийн гол ялгаа нь хлорофилл агуулагдах явдал юм. Дашрамд хэлэхэд, тэр л ургамлын навч ногоон өнгөтэй байх үүрэгтэй. Энэхүү цогц органик нэгдэл нь нэг гайхалтай шинж чанартай: нарны гэрлийг шингээх чадвартай! Хлорофиллын ачаар фотосинтезийн үйл явц бас боломжтой болдог.

Фотосинтезийн хоёр үе шат

Энгийнээр хэлбэл, фотосинтез гэдэг нь хлорофилийн тусламжтайгаар ургамалд гэрэлд шингэсэн ус, нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь элсэн чихэр, хүчилтөрөгч үүсгэдэг процесс юм. Ийм байдлаар органик бус бодисууд органик бодис болж хувирдаг. Хувиргасны үр дүнд олж авсан элсэн чихэр нь ургамлын эрчим хүчний эх үүсвэр болдог.

Фотосинтез нь гэрэл ба харанхуй гэсэн хоёр үе шаттай.

Фотосинтезийн гэрлийн үе шат

Энэ нь thylakoid мембран дээр хийгддэг.

Тилакоидууд нь мембранаар бүрхэгдсэн бүтэц юм. Тэд хлоропластын стромд байрладаг.

Фотосинтезийн гэрлийн үе шат дахь үйл явдлын дараалал нь:

1. Гэрэл нь хлорофилл молекулыг цохиж, дараа нь ногоон пигментэд шингэж, түүнийг өдөөхөд хүргэдэг. Молекулд орсон электрон нь илүү өндөр түвшинд шилжиж, синтезийн үйл явцад оролцдог.
2. Ус хуваагдаж, электронуудын нөлөөн дор протонууд устөрөгчийн атом болж хувирдаг. Дараа нь тэдгээрийг нүүрс усны нийлэгжилтэд зарцуулдаг.
3. Гэрлийн үе шатанд эцсийн шатанд ATP (аденозин трифосфат) нийлэгждэг. Энэ бол биологийн системд бүх нийтийн эрчим хүчний аккумляторын үүрэг гүйцэтгэдэг органик бодис юм.

Фотосинтезийн харанхуй үе шат

Харанхуй үе шат үүсэх газар бол хлоропластуудын стром юм. Энэ нь харанхуй үе шатанд хүчилтөрөгч ялгарч, глюкоз нийлэгждэг. Энэ үе шатанд тохиолддог үйл явц нь зөвхөн шөнийн цагаар явагддаг тул энэ үе шат ийм нэртэй болсон гэж олон хүн бодох болно. Үнэн хэрэгтээ энэ нь бүхэлдээ үнэн биш юм. Глюкозын синтез нь цагийн турш явагддаг. Үнэн хэрэгтээ энэ үе шатанд гэрлийн энерги зарцуулагдахаа больсон бөгөөд энэ нь зүгээр л хэрэггүй гэсэн үг юм.

Ургамлын хувьд фотосинтезийн ач холбогдол

Ургамал фотосинтезийг биднээс дутуугүй шаарддаг гэдгийг бид аль хэдийн тогтоосон. Фотосинтезийн цар хүрээг тоогоор нь ярихад маш амархан. Эрдэмтэд хуурай газрын ургамал дангаараа 100 жилийн дотор 100 мега хотын хэрэглэж болох нарны эрчим хүчийг хуримтлуулдаг гэж тооцоолжээ.

Ургамлын амьсгал нь фотосинтезийн эсрэг үйл явц юм. Ургамлын амьсгалын утга нь фотосинтезийн явцад энерги ялгаруулж, ургамлын хэрэгцээнд чиглүүлэх явдал юм. Энгийнээр хэлбэл, ургац нь фотосинтез ба амьсгалын хоорондох ялгаа юм. Илүү их фотосинтез, амьсгал бага байх тусам ургац ихсэх болно, мөн эсрэгээр!

Фотосинтез бол дэлхий дээрх амьдралыг бий болгодог гайхалтай үйл явц юм!

Фотосинтез нь гэрлийн энергийг органик нэгдэл болгон хувиргах үйл явцаас бүрддэг биосинтез юм. Фотон хэлбэрийн гэрэл нь органик бус эсвэл органик электрон донортой холбогдсон өнгөт пигментээр баригдаж, эрдэс материалыг органик нэгдлүүдийн нийлэгжилтэд (үйлдвэрлэлд) ашиглах боломжийг олгодог.

-тай холбоотой

Өөрөөр хэлбэл фотосинтез гэж юу вэ гэхээр нарны гэрлээс органик бодис (элсэн чихэр) нийлэгжүүлэх үйл явц юм. Энэ урвал нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл, усыг хэрэглэхэд хүчилтөрөгч, глюкоз зэрэг органик молекулуудыг бий болгох боломжийг олгодог тусгай эсийн органелл болох хлоропластуудын түвшинд явагддаг.

Энэ нь хоёр үе шаттайгаар явагддаг:

Гэрлийн үе шат (фотофосфоризаци) - гэрэлд хамааралтай фотохимийн (жишээлбэл, гэрэл барих) урвалын иж бүрдэл бөгөөд электронуудыг фотосистемээр (PSI ба PSII) дамжуулж ATP (энергээр баялаг молекул) болон NADPHH (багасгах потенциал) үүсгэдэг. ).

Тиймээс фотосинтезийн гэрлийн үе шат нь гэрлийн энергийг химийн энерги болгон шууд хувиргах боломжийг олгодог. Энэ үйл явцын ачаар манай гараг хүчилтөрөгчөөр баялаг уур амьсгалтай болсон. Үүний үр дүнд өндөр ургамлууд дэлхийн гадаргууг давамгайлж, түүгээр тэжээгддэг эсвэл хоргодох газар олдог бусад олон организмыг хоол хүнсээр хангадаг. Анхны агаар мандалд аммони, азот, нүүрстөрөгчийн давхар исэл зэрэг хий агуулагдаж байсан ч хүчилтөрөгч маш бага байв. Ургамал нарны гэрлийг ашиглан энэ CO2-ыг маш их хэмжээгээр хүнс болгон хувиргах аргыг олсон.

Харанхуй үе шат нь бүрэн ферментийн болон гэрлийн хамааралгүй Калвины мөчлөгтэй тохирч, аденозин трифосфат (ATP) ба NADPH+H+ (никотин амид аденин динуклеотид фосфат) нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл, усыг нүүрс ус болгон хувиргахад ашиглагддаг. Энэ хоёр дахь үе шат нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингээх боломжийг олгодог.

Өөрөөр хэлбэл, фотосинтезийн энэ үе шатанд CO-ийг шингээж авснаас хойш ойролцоогоор арван таван секундын дараа синтезийн урвал явагдаж, фотосинтезийн анхны бүтээгдэхүүнүүд гарч ирдэг - сахар: триоз, пентоз, гексос, гептоз. Сахароз ба цардуул нь тодорхой гексозуудаас үүсдэг. Нүүрс уснаас гадна липид, уураг нь азотын молекултай холбогдон хөгжиж болно.

Энэ мөчлөг замаг, дунд зэргийн ургамал, бүх модонд байдаг; эдгээр ургамлыг "С3 ургамал" гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь биохимийн мөчлөгийн хамгийн чухал завсрын биет бөгөөд гурван нүүрстөрөгчийн атом (С3) молекултай байдаг.

Энэ үе шатанд хлорофилл нь фотоныг шингээж авсны дараа нэг моль тутамд 41 ккал энергитэй байдаг бөгөөд зарим нь дулаан эсвэл флюресцент болж хувирдаг. Энэхүү процессын явцад ялгарсан хүчилтөрөгч нь шингэсэн нүүрстөрөгчийн давхар ислээс илүү задарсан уснаас гаралтай болохыг изотопын илрүүлэгч (18O) ашигласан байна.

Фотосинтез нь голчлон ургамлын навчинд, ховор (хэзээ ч) ишэнд тохиолддог. Ердийн навчны хэсгүүдэд: дээд ба доод эпидермис орно;

• мезофил;
• судасны багц (судлууд);
• stomata.

Хэрэв дээд ба доод эпидермисийн эсүүд хлоропласт биш бол фотосинтез явагдахгүй. Үнэн хэрэгтээ тэд навчны үлдсэн хэсгийг хамгаалах үүрэг гүйцэтгэдэг.

Стома нь эпидермисийн доод хэсэгт байдаг нүхнүүд бөгөөд агаар (CO ба O2) солилцох боломжийг олгодог. Навч дахь судасны багц (эсвэл судлууд) нь ургамлын тээврийн системийн нэг хэсэг болж, шаардлагатай бол ус, шим тэжээлийг ургамлын эргэн тойронд шилжүүлдэг. Мезофилл эсүүд нь хлоропласттай бөгөөд энэ нь фотосинтезийн газар юм.

Фотосинтезийн механизм нь маш нарийн төвөгтэй. Гэсэн хэдий ч биологийн эдгээр үйл явц нь онцгой ач холбогдолтой юм. Хүчтэй гэрэлд өртөх үед хлоропластууд (хлорофилл агуулсан ургамлын эсийн хэсэг) фотосинтезд орж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг (CO) цэвэр устай нэгтгэж C6H12O6 сахар үүсгэдэг.

Урвалын явцад тэдгээрийг C6H12O5 цардуул болгон хувиргаж, навчны гадаргуугийн квадрат дециметрт өдөрт дунджаар 0.2 г цардуул авдаг. Бүхэл бүтэн үйл ажиллагаа нь хүчилтөрөгчийн хүчтэй ялгаралт дагалддаг.

Үнэн хэрэгтээ фотосинтезийн үйл явц нь гол төлөв усны молекулын фотолизээс бүрддэг.

Энэ үйл явцын томъёо нь:

6 H 2 O + 6 CO 2 + гэрэл = 6 O 2 + C 6 H 12 O 6

Ус + нүүрстөрөгчийн давхар исэл + гэрэл = хүчилтөрөгч + глюкоз

• H 2 O = ус
• CO 2 = нүүрстөрөгчийн давхар исэл
• O2 = Хүчилтөрөгч
• C 6 H 12 O 6 = глюкоз

Орчуулбал энэ процесс нь: ургамалд урвалд орохын тулд зургаан ус + зургаан молекул нүүрстөрөгчийн давхар исэл, гэрэл хэрэгтэй гэсэн үг юм. Үүний үр дүнд химийн процесст хүчилтөрөгч, глюкозын зургаан молекул үүсдэг. Глюкоз бол глюкоз юм, ургамал нь өөх тос, уургийн нийлэгжилтийн эхлэлийн материал болгон ашигладаг. Хүчилтөрөгчийн зургаан молекул нь ургамлын хувьд зүгээр л "зайлшгүй муу" бөгөөд түүнийг хүрээлэн буй эсүүдээрээ дамжуулан хүрээлэн буй орчинд хүргэдэг.

Өмнө дурьдсанчлан нүүрс ус нь ихэнх ногоон ургамлын фотосинтезийн хамгийн чухал шууд органик бүтээгдэхүүн юм. Ургамал бага зэрэг чөлөөт глюкоз үүсгэдэг; оронд нь глюкозын нэгжүүд нэгдэж цардуул үүсгэдэг эсвэл өөр нэг сахар болох фруктозтой нийлж сахароз үүсгэдэг.

Фотосинтез нь зөвхөн нүүрс уснаас илүү ихийг үүсгэдэгнэг удаа бодож байсан шиг, гэхдээ бас:

• амин хүчлүүд;
• уураг;
• липид (эсвэл өөх тос);
• пигмент болон ногоон даавууны бусад органик бүрэлдэхүүн хэсгүүд.

Ашигт малтмал нь эдгээр нэгдлүүдийг үүсгэхэд шаардлагатай элементүүдийг (жишээ нь, азот, N; фосфор, P; хүхэр, S) хангадаг.

Хүчилтөрөгч (O) ба нүүрстөрөгч (C), устөрөгч (H), азот ба хүхрийн хооронд химийн холбоо тасарч, хүчилтөрөгчийн хий (O2) болон органик нэгдлүүд багтсан бүтээгдэхүүнд шинэ нэгдлүүд үүсдэг. Хүчилтөрөгчийн хоорондын холбоог таслахын тулдболон бусад элементүүд (ус, нитрат, сульфат гэх мэт) нь бүтээгдэхүүнд шинэ холбоо үүсэх үед ялгарахаас илүү их энерги шаарддаг. Энэхүү холболтын энергийн ялгаа нь фотосинтезийн үр дүнд бий болсон органик бүтээгдэхүүнд химийн энерги хэлбэрээр хадгалагдаж буй гэрлийн энергийн ихэнх хувийг эзэлдэг. Энгийн молекулуудаас нарийн төвөгтэй молекулуудыг үүсгэх үед нэмэлт энерги хуримтлагддаг.

Фотосинтезийн хурдад нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд

Фотосинтезийн хурдыг ногоон ургамлын эд эсийн нэгж масс (эсвэл талбай) эсвэл нийт хлорофилийн нэгж жинд ногдох хүчилтөрөгчийн үйлдвэрлэлийн хурдаар тодорхойлно.

Гэрлийн хэмжээ, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хангамж, температур, усан хангамж, ашигт малтмалын хүртээмж нь хуурай газрын ургамлын фотосинтезийн урвалын хурдад нөлөөлдөг хүрээлэн буй орчны хамгийн чухал хүчин зүйлүүд юм. Түүний хурд нь ургамлын төрөл зүйл, түүний эрүүл мэнд, боловсорч гүйцсэн, цэцэглэх зэрэг физиологийн төлөв байдлаас хамаарна.

Фотосинтез нь зөвхөн ургамлын хлоропласт (Грек хлор = ногоон, хуудас шиг) явагддаг. Хлоропластууд нь гол төлөв палисадаас олддог боловч хөвөн эдэд байдаг. Хуудасны доод талд хийн солилцоог зохицуулдаг блокийн эсүүд байдаг. CO 2 нь гаднаасаа эс хоорондын эсүүд рүү урсдаг.

Фотосинтез хийхэд шаардлагатай ус, ургамлыг дотроос нь ксилемээр дамжуулан эс рүү зөөвөрлөнө. Ногоон хлорофилл нь нарны гэрлийг шингээх чадварыг хангадаг. Нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба усыг хүчилтөрөгч, глюкоз болгон хувиргасны дараа хаалттай эсүүд нээгдэж, хүчилтөрөгчийг хүрээлэн буй орчинд гаргадаг. Глюкоз нь эсэд үлдэж, ургамал, бусад нь цардуул болгон хувиргадаг. Хүч чадал нь полисахаридын глюкозтой харьцуулах боломжтой бөгөөд бага зэрэг уусдаг тул их хэмжээний усанд ч ургамлын үлдэгдэл бат бөх чанараа алддаг.

Биологи дахь фотосинтезийн ач холбогдол

Навчны хүлээн авсан гэрлийн 20% нь ойж, 10% нь дамжуулагдаж, 70% нь бодитоор шингэдэг бөгөөд үүний 20% нь дулаанаар, 48% нь флюресцентээр алдагддаг. 2% орчим нь фотосинтезд үлддэг.

Энэ үйл явцын ачаар ургамалдэлхийн гадаргуу дээр орлуулашгүй үүрэг гүйцэтгэдэг; үнэндээ тодорхой бүлэг бактери бүхий ногоон ургамал нь эрдэс элементүүдээс органик бодис үйлдвэрлэх чадвартай цорын ганц амьд биет юм. Жил бүр 20 тэрбум тонн нүүрстөрөгчийг агаар мандалд байгаа нүүрстөрөгчийн давхар ислээс хуурай газрын ургамал, 15 тэрбум тонныг замаг ялгаруулдаг гэсэн тооцоо бий.

Ногоон ургамлууд нь хүнсний гинжин хэлхээний эхний холбоос болох үндсэн үйлдвэрлэгчид; хлорофиллгүй ургамал, өвсөн тэжээлтэн, махчин амьтад (хүнийг оруулаад) фотосинтезийн урвалаас бүрэн хамаардаг.

Фотосинтезийн хялбаршуулсан тодорхойлолтнарны гэрлийн энергийг химийн энерги болгон хувиргах явдал юм. Энэхүү фотоник нүүрсустөрөгчийн биосинтезийг гэрлийн энергийг ашиглан нүүрстөрөгчийн давхар исэл CO2-аас гаргаж авдаг.

Өөрөөр хэлбэл, фотосинтез нь хлоропласт нь нарны энергийн нэг хэсгийг авах чадварын улмаас ус, эрдэс давснаас биохимийн үндсэн органик бодис үүсгэдэг хлорофилл ургамлын химийн үйл ажиллагааны (нийлэгжилт) үр дүн юм.

Нэрнээс нь харахад фотосинтез нь үндсэндээ органик бодисын байгалийн нийлэгжилт бөгөөд агаар мандал, уснаас CO2-ыг глюкоз, чөлөөт хүчилтөрөгч болгон хувиргадаг.

Энэ нь нарны эрчим хүчийг ашиглахыг шаарддаг.

Фотосинтезийн үйл явцын химийн тэгшитгэлийг ерөнхийд нь дараах байдлаар илэрхийлж болно.

Фотосинтез нь харанхуй ба гэрэл гэсэн хоёр үе шаттай. Фотосинтезийн харанхуй фазын химийн урвалууд нь гэрлийн фазын урвалаас эрс ялгаатай боловч фотосинтезийн харанхуй ба цайвар үе шатууд бие биенээсээ хамаардаг.

Гэрлийн үе шат нь зөвхөн нарны гэрэлд ургамлын навчинд тохиолдож болно. Харанхуйд нүүрстөрөгчийн давхар исэл байх шаардлагатай байдаг тул ургамал үүнийг агаар мандлаас байнга шингээж байх ёстой. Фотосинтезийн харанхуй ба гэрлийн үе шатуудын харьцуулсан бүх шинж чанарыг доор харуулав. Энэ зорилгоор "Фотосинтезийн үе шатууд" харьцуулсан хүснэгтийг бүтээсэн.

Фотосинтезийн гэрлийн үе шат

Фотосинтезийн гэрлийн үе дэх гол үйл явц нь thylakoid мембранд тохиолддог. Энэ нь хлорофилл, электрон тээвэрлэх уураг, ATP синтетаза (урвалыг хурдасгадаг фермент), нарны гэрлийг агуулдаг.

Цаашилбал, урвалын механизмыг дараах байдлаар тодорхойлж болно: нарны гэрэл ургамлын ногоон навчис дээр тусах үед хлорофилл электронууд (сөрөг цэнэг) тэдгээрийн бүтцэд өдөөгдөж, идэвхтэй төлөвт шилжсэнээр пигментийн молекулыг орхиж, төгсгөл болно. Тилакоидын гаднах мембран нь сөрөг цэнэгтэй байдаг. Үүний зэрэгцээ хлорофилл молекулууд исэлдэж, аль хэдийн исэлдсэн нь буурч, улмаар навчны бүтцэд байгаа уснаас электронуудыг авдаг.

Энэ үйл явц нь усны молекулууд задарч, усны фотолизийн үр дүнд үүссэн ионууд электронуудаа өгч, цаашдын урвал явуулах чадвартай OH радикал болж хувирдаг. Дараа нь эдгээр реактив OH радикалууд нийлж бүрэн хэмжээний усны молекул болон хүчилтөрөгчийг үүсгэдэг. Энэ тохиолдолд чөлөөт хүчилтөрөгч нь гадаад орчинд гадагшилдаг.

Эдгээр бүх урвал, хувирлын үр дүнд навчны тилакоидын мембран нэг талдаа эерэг (H+ ионы улмаас), нөгөө талаас сөрөг (электронуудын улмаас) цэнэглэгддэг. Мембраны хоёр тал дахь эдгээр цэнэгийн хоорондох ялгаа 200 мВ-аас их байвал протонууд ATP синтетаза ферментийн тусгай сувгаар дамждаг бөгөөд үүнээс болж ADP нь ATP болж хувирдаг (фосфоржих процессын үр дүнд). Мөн уснаас ялгардаг атомын устөрөгч нь тусгай зөөгч NADP+-ийг NADP·H2 болгон сэргээдэг. Бидний харж байгаагаар фотосинтезийн гэрлийн фазын үр дүнд гурван үндсэн процесс явагддаг.

1. ATP синтез;
2. NADP H2 үүсгэх;
3. чөлөөт хүчилтөрөгч үүсэх.

Сүүлийнх нь агаар мандалд ордог бөгөөд NADP H2 ба ATP нь фотосинтезийн харанхуй үе шатанд оролцдог.

Фотосинтезийн харанхуй үе шат

Фотосинтезийн харанхуй, цайвар үе шатууд нь ургамлын эрчим хүчний их зарцуулалтаар тодорхойлогддог боловч харанхуй үе нь илүү хурдан үргэлжилж, бага эрчим хүч шаарддаг. Харанхуй фазын урвал нь нарны гэрэл шаарддаггүй тул өдөр, шөнийн аль алинд нь тохиолдож болно.

Энэ үе шатны бүх үндсэн үйл явц нь ургамлын хлоропласт стромд явагддаг бөгөөд агаар мандлаас нүүрстөрөгчийн давхар ислийн дараалсан өөрчлөлтийн өвөрмөц хэлхээг төлөөлдөг. Ийм гинжин хэлхээний эхний урвал бол нүүрстөрөгчийн давхар ислийг тогтоох явдал юм. Үүнийг илүү жигд, хурдан болгохын тулд байгаль нь СО2-ийн бэхжилтийг хурдасгадаг RiBP-карбоксилаза ферментийг өгсөн.

Дараа нь бүхэл бүтэн урвал явагддаг бөгөөд энэ нь фосфоглицерины хүчлийг глюкоз (байгалийн сахар) болгон хувиргах явдал юм. Эдгээр бүх урвалууд нь фотосинтезийн гэрлийн үе шатанд үүссэн ATP ба NADP H2-ийн энергийг ашигладаг. Фотосинтез нь глюкозоос гадна бусад бодисыг үүсгэдэг. Тэдгээрийн дотор янз бүрийн амин хүчил, өөхний хүчил, глицерин, нуклеотидууд байдаг.

Фотосинтезийн үе шатууд: харьцуулах хүснэгт

Фотосинтез - видео

Гурван төрлийн пластид байдаг:

• хлоропласт- ногоон, функц - фотосинтез
• хромопластууд- улаан, шар өнгө нь муудсан хлоропласт бөгөөд дэлбээ, жимсэнд тод өнгө өгдөг.
• лейкопластууд- өнгөгүй, үйл ажиллагаа - бодис хадгалах.

Хлоропластуудын бүтэц

Хоёр мембранаар бүрхэгдсэн. Гаднах мембран нь гөлгөр, дотор тал нь дотогшоо ургасан байдаг - тилакоидууд. Богино thylakoids овоолго гэж нэрлэдэг үр тариа, тэд аль болох олон фотосинтезийн ферментийг байрлуулахын тулд дотоод мембраны талбайг нэмэгдүүлдэг.

Хлоропластын дотоод орчныг стром гэж нэрлэдэг. Энэ нь дугуй хэлбэртэй ДНХ ба рибосом агуулдаг тул хлоропластууд бие даан уургийнхаа нэг хэсгийг бүрдүүлдэг тул хагас автономит органелл гэж нэрлэгддэг. (Пластидууд нь өмнө нь том эсэд шингэсэн боловч шингэдэггүй чөлөөт бактери байсан гэж үздэг.)

Фотосинтез (энгийн)

Гэрэлд ногоон навчис
Хлорофилл ашиглан хлоропластуудад
Нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба уснаас
Глюкоз ба хүчилтөрөгч нийлэгждэг.

Фотосинтез (дунд зэрэг)

1. Гэрлийн үе шат.
Хлоропластын мөхлөгт гэрэлд үүсдэг. Гэрлийн нөлөөн дор усны задрал (фотолиз) явагдаж, хүчилтөрөгч ялгаруулж, дараагийн шатанд ашиглагддаг устөрөгчийн атом (NADP-H) ба ATP энерги үүсдэг.

2. Харанхуй үе шат.
Гэрэл ба харанхуйд (гэрэл шаардлагагүй), хлоропластын стромд хоёуланд нь тохиолддог. Орчноос гаргаж авсан нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба өмнөх үе шатанд олж авсан устөрөгчийн атомуудаас глюкозыг өмнөх шатанд олж авсан ATP-ийн энергийг ашиглан нийлэгжүүлдэг.

1. Фотосинтезийн үйл явц ба түүний явагдах үе шат хоорондын харилцан хамаарлыг тогтооно: 1) гэрэл, 2) харанхуй. 1 ба 2-ын тоог зөв дарааллаар бич.
A) NADP-2H молекул үүсэх
B) хүчилтөрөгч ялгаруулах
B) моносахаридын синтез
D) ATP молекулуудын нийлэгжилт
D) нүүрс ус руу нүүрстөрөгчийн давхар ислийг нэмэх

Хариулт

2. Фотосинтезийн шинж чанар ба үе шат хоорондын харилцан хамаарлыг тогтооно: 1) гэрэл, 2) харанхуй. 1 ба 2-ын тоог зөв дарааллаар бич.
A) Усны фотолиз
B) нүүрстөрөгчийн давхар ислийг тогтоох
B) ATP молекулуудын хуваагдал
D) хлорофиллыг гэрлийн квантаар өдөөх
D) глюкозын синтез

Хариулт

3. Фотосинтезийн үйл явц ба түүний явагдах үе шат хоорондын харилцан хамаарлыг тогтооно: 1) гэрэл, 2) харанхуй. 1 ба 2-ын тоог зөв дарааллаар бич.
A) NADP*2H молекул үүсэх
B) хүчилтөрөгч ялгаруулах
B) глюкозын синтез
D) ATP молекулуудын нийлэгжилт
D) нүүрстөрөгчийн давхар ислийг бууруулах

Хариулт

4. Фотосинтезийн үйл явц ба үе шат хоорондын харилцан хамаарлыг тогтооно: 1) гэрэл, 2) харанхуй. 1 ба 2-ын тоог үсгүүдэд тохирох дарааллаар бич.
A) глюкозын полимержилт
B) нүүрстөрөгчийн давхар ислийг холбох
B) ATP синтез
D) усны фотолиз
D) устөрөгчийн атом үүсэх
E) глюкозын синтез

Хариулт

5. Фотосинтезийн үе шатууд ба тэдгээрийн шинж чанаруудын хоорондын уялдаа холбоог тогтооно: 1) гэрэл, 2) харанхуй. 1 ба 2-ын тоог үсгүүдэд тохирох дарааллаар бич.
A) Усны фотолиз үүсдэг
B) ATP үүсдэг
B) агаар мандалд хүчилтөрөгч ялгардаг
D) ATP энергийн зарцуулалтаар явагддаг
D) урвал нь гэрэл болон харанхуйд хоёуланд нь тохиолдож болно

Хариулт

6 Бямба. Фотосинтезийн үе шатууд ба тэдгээрийн шинж чанаруудын хоорондын хамаарлыг тогтооно: 1) гэрэл, 2) харанхуй. 1 ба 2-ын тоог үсгүүдэд тохирох дарааллаар бич.
A) NADP+-ийг сэргээх
B) устөрөгчийн ионыг мембранаар дамжуулах
B) хлоропластын мөхлөгт үүсдэг
D) нүүрс усны молекулууд нийлэгждэг
D) хлорофилл электронууд илүү өндөр энергийн түвшинд шилждэг
E) ATP энерги зарцуулагдана

Хариулт

БҮРДҮҮЛЭХ 7:
A) өдөөгдсөн электронуудын хөдөлгөөн
B) NADP-2R-ийг NADP+ болгон хувиргах
B) NADPH-ийн исэлдэлт
D) молекулын хүчилтөрөгч үүсдэг
D) хлоропластын стромд процесс явагдана

Хүснэгтэнд дүн шинжилгээ хий. Жагсаалтад өгөгдсөн ойлголт, нэр томьёог ашиглан хүснэгтийн хоосон нүднүүдийг бөглөнө үү. Үсэгтэй нүд бүрийн хувьд өгөгдсөн жагсаалтаас тохирох нэр томъёог сонгоно уу.
1) тилакоидын мембранууд
2) гэрлийн үе шат
3) органик бус нүүрстөрөгчийг бэхлэх
4) усны фотосинтез
5) харанхуй үе шат
6) эсийн цитоплазм

Хариулт

"Фотосинтезийн урвал" хүснэгтэд дүн шинжилгээ хий. Үсэг бүрийн хувьд өгөгдсөн жагсаалтаас тохирох нэр томъёог сонгоно уу.
1) исэлдэлтийн фосфоржилт
2) NADP-2H-ийн исэлдэлт
3) тилакоидын мембранууд
4) гликолиз
5) пентозд нүүрстөрөгчийн давхар ислийг нэмэх
6) хүчилтөрөгч үүсэх
7) рибулоз дифосфат ба глюкоз үүсэх
8) 38 ATP-ийн нийлэгжилт

Хариулт

Гурван сонголтыг сонгоно уу. Фотосинтезийн харанхуй үе нь тодорхойлогддог
1) хлоропластуудын дотоод мембран дээр үйл явц үүсэх
2) глюкозын нийлэгжилт
3) нүүрстөрөгчийн давхар ислийг тогтоох
4) хлоропластуудын стромын процессын явц
5) усны фотолиз байгаа эсэх
6) ATP үүсэх

Хариулт

1. Доор жагсаасан шинж чанаруудыг хоёроос бусад нь дүрсэлсэн эсийн эрхтэний бүтэц, үйл ажиллагааг тодорхойлоход ашигладаг. Ерөнхий жагсаалтаас "унасан" хоёр шинж чанарыг тодорхойлж, тэдгээрийн доор дурдсан тоог бич.

2) ATP молекулуудыг хуримтлуулдаг
3) фотосинтезийг хангадаг

5) хагас бие даасан байдалтай байна

Хариулт

2. Зурагт үзүүлсэн эсийн органеллийг тодорхойлоход хоёроос бусад доор дурдсан бүх шинж чанарыг ашиглаж болно. Ерөнхий жагсаалтаас "хасах" хоёр шинж чанарыг тодорхойлж, тэдгээрийн доор дурдсан тоог бич.
1) нэг мембрантай органелл
2) Криста ба хроматинаас бүрдэнэ
3) дугуй хэлбэртэй ДНХ агуулдаг
4) өөрийн уураг нийлэгжүүлдэг
5) хуваах чадвартай

Хариулт

Хлоропластын бүтэц, үйл ажиллагааг тодорхойлоход хоёроос бусад бүх шинж чанаруудыг ашиглаж болно. Ерөнхий жагсаалтаас "хасах" хоёр шинж чанарыг тодорхойлж, тэдгээрийн доор дурдсан тоог бич.
1) давхар мембрантай органелл юм
2) өөрийн хаалттай ДНХ молекултай
3) хагас автономит эрхтэн юм
4) эргүүлэг үүсгэдэг
5) сахароз бүхий эсийн шүүсээр дүүргэсэн

Хариулт

Аль нэгийг нь, хамгийн зөв сонголтыг сонго. ДНХ молекул агуулсан эсийн органелл
1) рибосом
2) хлоропласт
3) эсийн төв
4) Голги цогцолбор

Хариулт

Аль нэгийг нь, хамгийн зөв сонголтыг сонго. Устөрөгчийн атомууд фотосинтезийн харанхуй үе шатанд ямар бодисын нийлэгжилтэнд оролцдог вэ?
1) NADP-2H
2) глюкоз
3) ATP
4) ус

Хариулт

Хоёроос бусад бүх шинж чанарыг фотосинтезийн гэрлийн үе шатыг тодорхойлоход ашиглаж болно. Ерөнхий жагсаалтаас "хасах" хоёр шинж чанарыг тодорхойлж, тэдгээрийн доор дурдсан тоог бич.
1) усны фотолиз


4) молекулын хүчилтөрөгч үүсэх

Хариулт

Таван хариултаас хоёр зөв хариултыг сонгож, тэдгээрийн доор заасан тоог бичнэ үү. Эс дэх фотосинтезийн гэрлийн үе шатанд
1) хүчилтөрөгч нь усны молекулуудын задралын үр дүнд үүсдэг
2) нүүрс ус нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба уснаас нийлэгждэг
3) глюкозын молекулуудын полимержилт нь цардуул үүсгэдэг
4) ATP молекулууд нийлэгждэг
5) ATP молекулуудын энерги нь нүүрс усны нийлэгжилтэнд зарцуулагддаг

Хариулт

Аль нэгийг нь, хамгийн зөв сонголтыг сонго. Аль эсийн органеллд ДНХ агуулагддаг вэ?
1) вакуоль
2) рибосом
3) хлоропласт
4) лизосом

Хариулт

"Ургамал дахь органик бодисын нийлэгжилт" гэсэн бичвэрт санал болгож буй жагсаалтаас дутуу нэр томъёог тоон тэмдэглэгээг ашиглан оруулна уу. Сонгосон тоонуудыг үсгүүдэд тохирох дарааллаар бичнэ үү. Ургамал нь оршин тогтноход шаардлагатай энергийг органик бодис хэлбэрээр хадгалдаг. Эдгээр бодисууд нь __________ (A)-ийн үед нийлэгждэг. Энэ үйл явц нь __________ (B) дахь навчны эсүүдэд тохиолддог - тусгай ногоон пластидууд. Тэд тусгай ногоон бодис агуулдаг - __________ (B). Ус, нүүрстөрөгчийн давхар ислээс гадна органик бодис үүсэх урьдчилсан нөхцөл нь __________ (D) юм.
Нэр томъёоны жагсаалт:
1) амьсгалах
2) ууршилт
3) лейкопласт
4) хоол хүнс
5) гэрэл
6) фотосинтез
7) хлоропласт
8) хлорофилл

Хариулт

Аль нэгийг нь, хамгийн зөв сонголтыг сонго. Эсэд глюкозын анхдагч нийлэгжилт үүсдэг
1) митохондри
2) эндоплазмын торлог бүрхэвч
3) Голги цогцолбор
4) хлоропласт

Хариулт

Аль нэгийг нь, хамгийн зөв сонголтыг сонго. Фотосинтезийн явцад хүчилтөрөгчийн молекулууд нь молекулуудын задралын улмаас үүсдэг
1) нүүрстөрөгчийн давхар исэл
2) глюкоз
3) ATP
4) ус

Хариулт

Аль нэгийг нь, хамгийн зөв сонголтыг сонго. Фотосинтезийн талаарх дараах мэдэгдлүүд зөв үү? A) Гэрлийн үе шатанд гэрлийн энерги нь глюкозын химийн холбооны энерги болж хувирдаг. B) Тилакоидын мембран дээр нүүрстөрөгчийн давхар ислийн молекулууд ордог харанхуй фазын урвалууд үүсдэг.
1) зөвхөн А зөв байна
2) зөвхөн B зөв байна
3) хоёр дүгнэлт зөв байна
4) хоёр шийдвэр буруу байна

Хариулт

1. Фотосинтезийн явцад явагдах үйл явцын зөв дарааллыг тогтоох. Хүснэгтэнд заасан тоонуудыг бичнэ үү.
1) Нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хэрэглээ
2) Хүчилтөрөгч үүсэх
3) Нүүрс усны нийлэгжилт
4) ATP молекулуудын нийлэгжилт
5) Хлорофиллыг өдөөх

Хариулт

2. Фотосинтезийн үйл явцын зөв дарааллыг тогтоох.
1) нарны энергийг ATP энерги болгон хувиргах
2) хлорофилийн өдөөгдсөн электронууд үүсэх
3) нүүрстөрөгчийн давхар ислийг тогтоох
4) цардуул үүсэх
5) ATP энергийг глюкозын энерги болгон хувиргах

Хариулт

3. Фотосинтезийн явцад явагдах үйл явцын дарааллыг тогтооно. Харгалзах тоонуудын дарааллыг бич.

2) ATP задрал ба энерги ялгарах
3) глюкозын нийлэгжилт
4) ATP молекулуудын нийлэгжилт
5) хлорофиллыг өдөөх

Хариулт

Хлоропластын бүтэц, үйл ажиллагааны гурван онцлогийг сонго
1) дотоод мембранууд нь кристал үүсгэдэг
2) үр тарианд олон урвал явагддаг
3) глюкозын синтез нь тэдгээрт тохиолддог
4) липидийн нийлэгжилтийн газар юм
5) хоёр өөр бөөмсөөс бүрдэнэ
6) давхар мембрантай органеллууд

Хариулт

Зургаан хариултаас гурван зөв хариултыг сонгож, тэдгээрийн доор заасан тоог бич. Ургамлын эсийн хлоропластуудад дараах процессууд явагдана.
1) полисахаридын гидролиз
2) пирувийн хүчлийн задрал
3) усны фотолиз
4) өөх тосыг өөх тосны хүчил, глицерин болгон задлах
5) нүүрс усны нийлэгжилт
6) ATP синтез

Хариулт

Ерөнхий жагсаалтаас гурван үнэн мэдэгдлийг тодорхойлж, хүснэгтэд заасан тоонуудыг бич. Гэрлийн үе шатанд фотосинтез явагдана
1) усны фотолиз
2) нүүрстөрөгчийн давхар ислийг глюкоз болгон бууруулах
3) нарны гэрлийн энергийг ашиглан ATP молекулуудын нийлэгжилт
4) NADP+ тээвэрлэгчтэй устөрөгчийн холболт
5) нүүрс усны нийлэгжилтэнд ATP молекулуудын энергийг ашиглах

Хариулт

Доор жагсаасан хоёр шинж чанараас бусад бүх шинж чанарыг фотосинтезийн гэрлийн үе шатыг тодорхойлоход ашиглаж болно. Ерөнхий жагсаалтаас "хасах" хоёр шинж чанарыг тодорхойлж, тэдгээрийн доор дурдсан тоог бич.
1) дайвар бүтээгдэхүүн үүсдэг - хүчилтөрөгч
2) хлоропластын стромд үүсдэг
3) нүүрстөрөгчийн давхар ислийг холбох
4) ATP синтез
5) усны фотолиз

Хариулт

Аль нэгийг нь, хамгийн зөв сонголтыг сонго. Фотосинтезийн үйл явцыг биосфер дахь нүүрстөрөгчийн эргэлтийн чухал холбоосуудын нэг гэж үзэх нь зүйтэй.
1) ургамал амьгүй байгалиас нүүрстөрөгчийг амьд бодис болгон шингээдэг
2) ургамал агаар мандалд хүчилтөрөгч ялгаруулдаг
3) организм амьсгалах үед нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ялгаруулдаг
4) аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэл нь агаар мандлыг нүүрстөрөгчийн давхар ислээр дүүргэдэг

Хариулт

Үйл явцын үе шат ба үйл явцын хоорондох захидал харилцааг бий болгох: 1) фотосинтез, 2) уургийн биосинтез. 1 ба 2-ын тоог зөв дарааллаар бич.
A) чөлөөт хүчилтөрөгч ялгаруулах
B) амин хүчлүүдийн хооронд пептидийн холбоо үүсэх
B) ДНХ дээрх мРНХ-ийн нийлэгжилт
D) орчуулгын үйл явц
D) нүүрс усыг нөхөн сэргээх
E) NADP+-ийг NADP 2H болгон хувиргах

Хариулт

Фотосинтезийн үйл явцад оролцдог эсийн органелл ба тэдгээрийн бүтцийг сонго.
1) лизосомууд
2) хлоропласт
3) тилакоидууд
4) үр тариа
5) вакуоль
6) рибосомууд

Хариулт

Дараах нэр томъёог хоёроос бусад нь пластидыг тодорхойлоход ашигладаг. Ерөнхий жагсаалтаас "хасах" хоёр нэр томъёог тодорхойлж, хүснэгтэд заасан тоонуудыг бичнэ үү.
1) пигмент
2) гликокаликс
3) грана
4) Криста
5) тилакоид

Хариулт

Хариулт

Фотосинтезийн үйл явцыг тайлбарлахад дараах хоёр шинж чанараас бусад бүх шинж чанарыг ашиглаж болно. Ерөнхий жагсаалтаас "хасах" хоёр шинж чанарыг тодорхойлж, хариултдаа тэдгээрийн доор дурдсан тоог бич.
1) Үйл явцыг явуулахын тулд гэрлийн энергийг ашигладаг.
2) Энэ процесс нь ферментийн оролцоотойгоор явагддаг.
3) Процессын гол үүрэг нь хлорофилл молекулд хамаарна.
4) Уг процесс нь глюкозын молекулын задрал дагалддаг.
5) Прокариот эсүүдэд процесс явагдах боломжгүй.

Хариулт

1. Хоёроос бусад нь доор жагсаасан ойлголтуудыг фотосинтезийн харанхуй үе шатыг тодорхойлоход ашигладаг. Ерөнхий жагсаалтаас "унасан" хоёр ойлголтыг тодорхойлж, тэдгээрийн доор дурдсан тоог бич.
1) нүүрстөрөгчийн давхар ислийг тогтоох
2) фотолиз
3) NADP 2H-ийн исэлдэлт
4) грана
5) стром

Хариулт

2. Хоёроос бусад доор жагсаасан бүх шинж чанарыг фотосинтезийн харанхуй үеийг тодорхойлоход ашигладаг. Ерөнхий жагсаалтаас "хасах" хоёр шинж чанарыг тодорхойлж, тэдгээрийн доор дурдсан тоог бич.
1) хүчилтөрөгч үүсэх
2) нүүрстөрөгчийн давхар ислийг тогтоох
3) ATP энергийн хэрэглээ
4) глюкозын нийлэгжилт
5) хлорофиллыг өдөөх

Хариулт

Доор жагсаасан шинж чанаруудыг хоёроос бусад нь дүрсэлсэн эсийн органеллуудын бүтэц, үйл ажиллагааг тодорхойлоход ашигладаг. Ерөнхий жагсаалтаас "унасан" хоёр шинж чанарыг тодорхойлж, тэдгээрийн доор дурдсан тоог бич.
1) биополимеруудыг мономер болгон задалдаг
2) ATP молекулуудыг хуримтлуулдаг
3) фотосинтезийг хангадаг
4) давхар мембрантай эрхтэнд хамаарна
5) хагас бие даасан байдалтай байна

Хариулт

Хлоропласт дахь үйл явц ба тэдгээрийн байршлын хоорондох захидал харилцааг тогтооно: 1) стром, 2) тилакоид. 1 ба 2-ын тоог үсгүүдэд тохирох дарааллаар бич.
A) ATP-ийн хэрэглээ
B) усны фотолиз
B) хлорофиллыг өдөөх
D) пентоз үүсэх
D) ферментийн гинжин хэлхээний дагуу электрон дамжуулалт

Хариулт

© Д.В.Поздняков, 2009-2019

- гэрлийн энергийг заавал ашиглах замаар нүүрстөрөгчийн давхар исэл, уснаас органик бодисыг нийлэгжүүлэх:

6CO 2 + 6H 2 O + Q гэрэл → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

Дээд ургамалд фотосинтезийн эрхтэн нь навч, фотосинтезийн органеллууд нь хлоропласт (хлоропластын бүтэц - 7-р лекц) юм. Хлоропластын тилакоидын мембран нь фотосинтезийн пигментүүдийг агуулдаг: хлорофилл ба каротиноидууд. Хэд хэдэн төрлийн хлорофилл байдаг ( a B C D), гол нь хлорофилл юм а. Хлорофиллын молекулд төв хэсэгт магнийн атом бүхий порфирины "толгой", фитол "сүүл" -ийг ялгаж болно. Порфирины "толгой" нь хавтгай бүтэцтэй, гидрофиль шинж чанартай тул стромын усан орчинтой тулгардаг мембраны гадаргуу дээр байрладаг. Фитол "сүүл" нь гидрофобик бөгөөд үүнээс болж хлорофилл молекулыг мембранд хадгалдаг.

Хлорофилл нь улаан, хөх ягаан гэрлийг шингээж, ногоон гэрлийг тусгадаг тул ургамалд өвөрмөц ногоон өнгө өгдөг. Тилакоид мембран дахь хлорофилл молекулууд нь зохион байгуулалттай байдаг фотосистемүүд. Ургамал, хөх ногоон замагт фотосистем-1 ба фотосистем-2 байдаг бол фотосинтезийн бактери нь фотосистем-1-тэй байдаг. Зөвхөн фотосистем-2 нь усыг задалж хүчилтөрөгч ялгаруулж, усны устөрөгчөөс электрон авч чаддаг.

Фотосинтез нь олон үе шаттай нарийн төвөгтэй үйл явц юм; Фотосинтезийн урвалыг хоёр бүлэгт хуваадаг: урвал гэрлийн үе шатболон хариу үйлдэл харанхуй үе шат.

Гэрлийн үе шат

Энэ үе шат нь хлорофилл, электрон тээвэрлэгч уураг, ATP синтетаза ферментийн оролцоотойгоор тилакоидын мембран дахь гэрэлтэй үед л тохиолддог. Гэрлийн квант нөлөөн дор хлорофилл электронууд өдөөгдөж, молекулыг орхиж, тилакоид мембраны гадна талд орж, эцэст нь сөрөг цэнэгтэй болдог. Исэлдүүлсэн хлорофилл молекулууд буурч, интратилакоидын орон зайд байрлах уснаас электронуудыг авдаг. Энэ нь усны задрал эсвэл фотолизэд хүргэдэг.

H 2 O + Q гэрэл → H + + OH -.

Гидроксил ионууд электроноо өгч, реактив радикал болдог.OH:

OH - → .OH + e - .

OH радикалууд нэгдэж ус болон чөлөөт хүчилтөрөгч үүсгэдэг.

4ҮГҮЙ. → 2H 2 O + O 2.

Энэ тохиолдолд хүчилтөрөгчийг гадаад орчинд зайлуулж, протонууд нь тилакоидын дотор "протоны нөөц" -д хуримтлагддаг. Үүний үр дүнд тилакоидын мембран нь нэг талаас H+-ийн улмаас эерэг цэнэгтэй, нөгөө талаас электронуудын улмаас сөрөг цэнэгтэй болдог. Тилакоид мембраны гадна ба дотор талын боломжит ялгаа 200 мВ хүрэхэд протонууд ATP синтетазын сувгаар шахагдаж, ADP нь ATP болж фосфорждог; Атомын устөрөгчийг тусгай тээвэрлэгч NADP + (никотинамид аденин динуклеотид фосфат) NADPH 2 болгон сэргээхэд ашигладаг.

2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.

Тиймээс гэрлийн үе шатанд усны фотолиз үүсдэг бөгөөд энэ нь гурван чухал процесс дагалддаг: 1) ATP синтез; 2) NADPH 2 үүсэх; 3) хүчилтөрөгч үүсэх. Хүчилтөрөгч нь агаар мандалд тархаж, ATP ба NADPH 2 нь хлоропластын стром руу орж, харанхуй фазын үйл явцад оролцдог.

1 - хлоропласт стром; 2 - грана тилакоид.

Харанхуй үе шат

Энэ үе шат нь хлоропластын стромд тохиолддог. Түүний урвал нь гэрлийн энерги шаарддаггүй тул зөвхөн гэрэлд төдийгүй харанхуйд ч тохиолддог. Харанхуй фазын урвалууд нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн (агаараас гардаг) дараалсан өөрчлөлтүүдийн гинжин хэлхээ бөгөөд глюкоз болон бусад органик бодис үүсэхэд хүргэдэг.

Энэ гинжин хэлхээний эхний урвал нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг тогтоох явдал юм; Нүүрстөрөгчийн давхар ислийг хүлээн авагч нь таван нүүрстөрөгчийн элсэн чихэр юм. рибулоз бифосфат(RiBF); фермент нь урвалыг хурдасгадаг Рибулоз бифосфат карбоксилаза(RiBP карбоксилаза). Рибулоз бисфосфатын карбоксилжилтын үр дүнд тогтворгүй зургаан нүүрстөрөгчийн нэгдэл үүсдэг бөгөөд тэр даруй хоёр молекул болж задардаг. фосфоглицерины хүчил(FGK). Дараа нь фосфоглицерины хүчлийг хэд хэдэн завсрын бүтээгдэхүүнээр дамжуулан глюкоз болгон хувиргах урвалын мөчлөг үүсдэг. Эдгээр урвалууд нь гэрлийн үе шатанд үүссэн ATP ба NADPH 2-ийн энергийг ашигладаг; Эдгээр урвалын мөчлөгийг "Калвины мөчлөг" гэж нэрлэдэг.

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

Фотосинтезийн явцад глюкозоос гадна нарийн төвөгтэй органик нэгдлүүдийн бусад мономерууд үүсдэг - амин хүчил, глицерин ба тосны хүчил, нуклеотидууд. Одоогийн байдлаар хоёр төрлийн фотосинтез байдаг: C 3 - ба C 4 фотосинтез.

C 3-фотосинтез

Энэ бол фотосинтезийн нэг төрөл бөгөөд эхний бүтээгдэхүүн нь гурван нүүрстөрөгчийн (С3) нэгдлүүд юм. C 4 фотосинтезээс өмнө C 3 фотосинтезийг илрүүлсэн (М. Калвин). Энэ бол "Харанхуй үе" гэсэн гарчиг дор дурдсан C 3 фотосинтез юм. C 3 фотосинтезийн онцлог шинж чанарууд: 1) нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хүлээн авагч нь RiBP, 2) RiBP-ийн карбоксилжих урвалыг RiBP карбоксилаза катализ болгодог, 3) RiBP-ийн карбоксилжилтын үр дүнд зургаан нүүрстөрөгчийн нэгдэл үүсдэг бөгөөд энэ нь задралд ордог. хоёр PGA. FGK сэргээгдсэн триоз фосфатууд(TF). TF-ийн зарим хэсгийг RiBP-ийг нөхөн сэргээхэд ашигладаг бөгөөд зарим нь глюкоз болж хувирдаг.

1 - хлоропласт; 2 - пероксисом; 3 - митохондри.

Энэ нь хүчилтөрөгчийг шингээх, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ялгаруулах гэрлээс хамааралтай. Өнгөрсөн зууны эхээр хүчилтөрөгч нь фотосинтезийг дарангуйлдаг болохыг тогтоожээ. RiBP карбоксилазын хувьд субстрат нь зөвхөн нүүрстөрөгчийн давхар исэл төдийгүй хүчилтөрөгч байж болно.

O 2 + RiBP → фосфогликолат (2С) + PGA (3C).

Энэ ферментийг RiBP оксигеназа гэж нэрлэдэг. Хүчилтөрөгч нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг тогтооход өрсөлдөх чадвартай дарангуйлагч юм. Фосфатын бүлэг хуваагдаж, фосфогликолат нь ургамал хэрэглэх ёстой гликолат болж хувирдаг. Энэ нь пероксисомд орж, глицин болж исэлддэг. Глицин нь митохондри руу орж, серин болж исэлдэж, CO 2 хэлбэрээр аль хэдийн тогтсон нүүрстөрөгчийг алддаг. Үүний үр дүнд хоёр гликолатын молекул (2C + 2C) нь нэг PGA (3C) ба CO 2 болж хувирдаг. Фото амьсгалах нь C3 ургамлын ургацыг 30-40% бууруулахад хүргэдэг ( 3 ургамалтай- C 3 фотосинтезээр тодорхойлогддог ургамал).

C 4 фотосинтез нь анхны бүтээгдэхүүн нь дөрвөн нүүрстөрөгчийн (C 4) нэгдлүүд болох фотосинтез юм. 1965 онд зарим ургамалд (чихрийн нишингэ, эрдэнэ шиш, шар будаа, шар будаа) фотосинтезийн анхны бүтээгдэхүүн нь дөрвөн нүүрстөрөгчийн хүчил болохыг тогтоожээ. Эдгээр ургамлууд гэж нэрлэгддэг 4 ургамалтай. 1966 онд Австралийн эрдэмтэд Хэтч, Слэк нар C4 ургамлууд гэрэл амьсгалах чадваргүй, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг илүү үр дүнтэй шингээдэг болохыг харуулсан. C 4 ургамал дахь нүүрстөрөгчийн өөрчлөлтийн замыг нэрлэж эхлэв Хэтч-Слэк бичсэн.

C 4 ургамал нь навчны тусгай анатомийн бүтцээр тодорхойлогддог. Бүх судасны багцууд нь давхар эсүүдээр хүрээлэгдсэн байдаг: гаднах давхарга нь мезофилл эсүүд, дотоод давхарга нь бүрээс юм. Нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь мезофиллийн эсийн цитоплазмд тогтдог бөгөөд хүлээн авагч нь байдаг фосфоенолпируват(PEP, 3C), PEP-ийн карбоксилжилтын үр дүнд оксалоацетат (4С) үүсдэг. Үйл явц нь катализатор юм PEP карбоксилаза. RiBP карбоксилазаас ялгаатай нь PEP карбоксилаза нь CO 2-д илүү их хамааралтай бөгөөд хамгийн чухал нь O 2-тэй харьцдаггүй. Мезофиллийн хлоропласт нь гэрлийн фазын урвал идэвхтэй явагддаг олон ширхэгтэй байдаг. Харанхуй фазын урвалууд нь бүрээсийн эсийн хлоропластуудад тохиолддог.

Оксалоацетат (4С) нь малат болж хувирдаг бөгөөд энэ нь плазмодесматаар дамжин бүрээсийн эсүүдэд дамждаг. Энд пируват, CO 2, NADPH 2 үүсгэхийн тулд декарбоксилж, усгүйжүүлдэг.

Пируват нь мезофиллийн эсүүд рүү буцаж, PEP дахь ATP-ийн энергийг ашиглан нөхөн төлждөг. CO 2 дахин RiBP карбоксилазаар тогтоогдож, PGA үүсгэнэ. PEP-ийн нөхөн төлжилт нь ATP энерги шаарддаг тул C 3 фотосинтезээс бараг хоёр дахин их энерги шаарддаг.

Фотосинтезийн утга учир

Фотосинтезийн ачаар жил бүр олон тэрбум тонн нүүрстөрөгчийн давхар исэл агаар мандлаас шингэж, олон тэрбум тонн хүчилтөрөгч ялгардаг; фотосинтез нь органик бодис үүсэх гол эх үүсвэр юм. Хүчилтөрөгч нь озоны давхарга үүсгэдэг бөгөөд энэ нь амьд организмыг богино долгионы хэт ягаан туяанаас хамгаалдаг.

Фотосинтезийн явцад ногоон навч нь нарны энергийн зөвхөн 1% -ийг ашигладаг бөгөөд бүтээмж нь цагт 1 м2 гадаргууд 1 г органик бодис агуулдаг.

Химисинтез

Нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба уснаас органик нэгдлүүдийн нийлэгжилтийг гэрлийн энерги биш, харин органик бус бодисын исэлдэлтийн энергийн улмаас хийдэг. химосинтез. Химисинтетик организмд зарим төрлийн бактери орно.

Нитратжуулах бактериаммиак нь азот, дараа нь азотын хүчил (NH 3 → HNO 2 → HNO 3) болж исэлддэг.

Төмрийн бактеритөмрийг төмрийн исэл болгон хувиргах (Fe 2+ → Fe 3+).

Хүхрийн бактериустөрөгчийн сульфидыг хүхэр эсвэл хүхрийн хүчил болгон исэлдүүлнэ (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).

Органик бус бодисын исэлдэлтийн урвалын үр дүнд энерги ялгардаг бөгөөд энэ нь нянгаар өндөр энергитэй ATP бонд хэлбэрээр хадгалагддаг. ATP нь органик бодисын нийлэгжилтэнд ашиглагддаг бөгөөд энэ нь фотосинтезийн харанхуй фазын урвалтай адил явагддаг.

Химисинтетик бактери нь хөрсөн дэх эрдэс бодисыг хуримтлуулах, хөрсний үржил шимийг сайжруулах, бохир усыг цэвэрлэх гэх мэт үйл ажиллагаанд хувь нэмэр оруулдаг.

Руу явах лекц №11"Бодисын солилцооны тухай ойлголт. Уургийн биосинтез"

Руу явах лекц №13"Эукариот эсийг хуваах арга: митоз, мейоз, амитоз"