Фотосинтездің қараңғы фазасы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

РЕФЕРАТ

Тақырып : Фотосинтездің қараңғы фазасы

Алматы

Фотосинтездің қараңғы фазасы

Фотосинтездің қараңғы фазасы сәйкес ферменттердің қатысында хлоропласт стромасында жүреді. Оған жарық фазасында түзілген химиялық реакциялардың өнімдері қажет. Алайда жарықтың өзі керек емес. Сондықтан қараңғы фаза қараңғыда да, жарықта да жүре береді, тек қажет химиялық құрамбөліктер болуы керек.
Қараңғы фазада жарық фазасының екі нәтижесі қолданылады, атап айтқанда:
1) АТФ;
2) НАДФ·Н.
Жалпы айтқанда, қараңғы фазада - глюкоза молекулалары түзілгенге дейін жарық фазадан түскен сутек және атмосферадағы СО2 қосылыс түзеді. Бұл үдеріске АТФ (Күннен жарық фаза реакциясы барысында түзілген) энергиясы жұмсалады. Яғни бүкіл фотосинтез үдерісінің басты нәтижесі - органикалық зат - глюкоза синтезі. Әрі қарай өсімдік жасушалары глюкозаны фруктоза, қант, крахмал, целлюлозаға немесе өз қажеттілігіне қарай басқа органикалық затқа айналдыра алады.
Кальвин циклі оны ашқан ғалым Кальвиннің құрметіне аталған. Шындығында, глюкоза синтезі бір химиялық реакцияда жүрмейді. Ол циклді үдеріс болып табылады. Циклді реакциялар бұл - соңғы реакция өнімі бірінші реакция үшін бастапқы зат болып табылатын сақинатәрізді тұйықталған биохимиялық рет. Кальвин циклінің басқа атауы С3 - фотосинтез , себебі реакцияның бірінші өнімі кейін қосылып, глюкоза молекуласына айналатын үшкөміртекті қанттар болып табылады.
Циклдің барлық қатысушыларын анықтау үшін америкалық биохимик Мелвин Кальвин (1961 жылы Нобель сыйлығын алды) эксперимент жүргізді. Нысан ретінде ол біржасушалы балдыр - хлорелланы пайдаланды. Ғалым осы балдыр себінділерін ішінде тек қана көміртектің 14С ерекше изотопы арнайы оқшауланған колбаға орналастырды. Әртүрлі уақыт аралығында Кальвин балдырды қайнап жатқан улы спирт - метанолға малып алды. Кейін хромотографияны пайдаланып, қандай қосылыста көміртек изотопы болғанын талдады. Бұл эксперимент үшін құрамында 14С бар қосылыс жарқырайтын арнайы сезімтал қағаз (не пластина) қажет. Кальвин жарты минут уақыттан бастады, бірақ 30 секунд ішінде өсімдік глюкозаны синтездеп үлгеріп, полиқанттарды түзуге кірісіп кетті. Біртіндеп уақытты 5 секундқа дейін азайтып, Кальвин атмосферадағы СО2 құрамындағы өсімдік сіңірген көміртек қатысында түзілетін барлық қосылысты сәйкестендіре білді. СО2 қосылысынан түзілетін бірінші зат С3 қосылысының - триозаның екі молекуласы болды. Сондықтан Кальвин циклін фотосинтез арқылы түзілетін С3 деп атайды. СО2 қосылған кезде бес көмірсулы қанттан С5 (рибозаға ұқсас) екі С3 молекуласы түзіледі. Бұдан соң циклдің ретті реакцияларында екі үшкөміртекті қосылыстардан глюкоза молекуласы түзіледі, қайтадан көміртекті қосып алу үшін бастапқы С5 молекуласы қалпына келеді. Осы үдерістердің барлығына жарық фазасында түзілген АТФ түріндегі энергия шығындалады. Сонымен бірге АТФ тек энергия беріп қана қоймай, көмірсуларға өзінің фосфат тобын қосады. Демек, көмірсулар - Кальвин цикліне қатысушылар - олардың құрамында фосфор болады және фосфаттар деп аталады. Мысалы, С5 қосылысы - рибулозомонофосфат немесе рибулозодифосфат. Сонымен, қатар реакцияға көмірсуларға сутекті беріп, НАДФ•Н молекуласы да қатысады. Сонымен, қараңғы фазада глюкоза түзу үшін жарық фазасында түзілген АТФ пен НАДФ•Н қатысады. Кальвин циклінің барлық реакциялары (жасушадағы басқа циклдер сияқты) арнайы фермент арқылы бақыланады. Кальвин циклі реакцияларының кешені көміртегін бекіту жолы немесе фотокарбоксилдеу деп аталады. Көміртегін бекіту дегеніміз - СО2 құрамындағы «ұшпа» атмосфералық көміртегінің «жерде қонған», ұшпайтын - бекінген өнімі деген ұғымды білдіреді. Атап айтқанда, глюкоза, целлюлоза, қант, крахмал немесе басқа ағзалық заттардың қосылуы. Ал фотокарбоксилдеу деген термин циклдің бастапқы заттарына карбо -көміртектің фото жарық энергиясы есебінен қосылуы негізінде аталған. Кальвин циклі - фотосинтездің қараңғы фазасы реакцияларының жүзеге асуының бірден-бір әдісі емес. Белгілі бір өсімдіктердің қандай фермент қолданатынына байланысты «жасаңшөптер» типі бойынша САМ-метаболизм деп аталатын Хетч-Слек циклі немесе С4-фотосинтез кездеседі. Өсімдіктердегі фотосинтез процесі күн энергиясына, су мен көмірқышқыл газына тәуелді бірқатар қадамдар мен реакцияларды қамтиды. CO₂ көміртек көзі ретінде қызмет етеді, ол фотосинтез процесіне көміртекті бекіту қадамдары деп аталатын реакциялар қатарына енеді ( сонымен қатар қара фаза реакциясы деп те аталады ) . Бұл реакциялар күн энергиясын АТФ және NADP молекулалары түрінде химиялық энергияға түрлендіретін энергия түрлендіру сатыларымен жүреді, олар көміртекті бекіту қадамдарын іске қосатын энергия береді. Фотосинтездің II сатысы жарық квантын қажет етпегендіктен, фотосинтездің қараңғы сатысы деп аталған. Бұл сатыда С0 2 -ні игеру және көмірсуларды синтездеу үшін АТФ пен НАДФН энергиялары жұмсалынады. Мұнда құрамында 3 - 7 көміртек атомдары болатын әр алуан көміртекті қосылыстардың айналымы сияқты күрделі процестер жүреді. Бұл процесте бейорганикалық С0 2 -ні игеретін негізгі фермент - . Оны қысқаша " рубиско " деп атайды. Мұндай көміртектің фотосинтездік ассимиляциялану жолын КАЛЬВИН жолы деп атайды. Фотосинтездік бұл реакциялар жиынтығы фотосинтездің жарықтағы және қараңғыдағы сатысын біріктіреді. Мұнда судың құрамындағы сутек атомы көміртек диоксидінің тотықсыздануына жұмсалады. Ал оттек молекула күйінде бөлініп шығады. Фотосинтездің қараңғы сатысы. Хлоропласт стромасында кездеседі. Оның реакциясы үшін жарық энергиясы қажет, сондықтан олар жарықта ғана емес, қараңғыда да пайда болады. Қараңғы фазаның реакциялары глюкоза мен басқа да органикалық заттардың пайда болуына әкелетін көмірқышқыл газының ( ауадан ) кезектесіп өзгеруінің тізбегін білдіреді. Біріншіден, СО 2 түзілуі жүреді, акцептор - қант, рибулоза бисфосфаты, рибулоза бисфосфаты карбоксилазасымен катализденеді. Рибулоза бисфосфатының карбоксилденуі нәтижесінде тұрақсыз алты көміртекті қосылыс түзіледі, ол бірден екі фосфоглицер қышқылының молекуласына ыдырайды. Содан кейін реакциялар циклі жүреді, нәтижесінде бірқатар аралық өнімдер арқылы FGC глюкозаға айналады. Жарық фазасында түзілетін ATP және NADP · H 2 энергиясы қолданылады. (Кальвин циклі ) . Фотосинтездің жеңіл фазасында АТФ және NADP · H синтезделеді. ₂ жарқыраған энергияға байланысты. Бұл орын хлоропласт трилакоидтеріндеонда пигменттер мен ферменттер электрохимиялық тізбектердің жұмыс істеуі үшін кешенді кешендер құрайды, олардың көмегімен электрондар мен ішінара сутегі протондары тасымалданады. Электрондар ақырында NADP коферментінде аяқталады, ол теріс зарядталған протондардың бір бөлігін өзі өзіне тартады және NADPH-ге айналады ₂ . Сондай-ақ, галактиканың бір жағында протондардың жинақталуы және басқа электрондардың электрохимиялық градиенті пайда болады, оның потенциалы АТФ синтездеу және фосфор қышқылынан АТФ синтетазасы ферменті арқылы қолданылады. Фотосинтездің негізгі пигменттері - әртүрлі хлорофиллдер. Олардың молекулалары белгілі, ішінара әртүрлі жарық спектрлерінің сәулесін түсіреді. Сонымен қатар, хлорофилл молекулаларының кейбір электрондары энергияның жоғары деңгейіне ауысады. Бұл тұрақсыз мемлекет, және, теория бойынша, электрондар бірдей сәуле арқылы ғарышқа сыртқы энергиядан алынған және алдыңғы деңгейге оралуға тиіс. Алайда, фотосинтез жасушаларында, қозғалған электрондар акцепторлармен алынады және энергиясының бірте-бірте азаюымен тасымалдаушы тізбектің бойымен өтеді. Thylakoid мембраналарында жарыққа ұшыраған кезде электрондарды шығаратын фотосистемалардың екі түрі бар. Фотосистема - реакция орталығымен негізінен хлорофилл пигменттерінің күрделі комплексі, оның электрондары үзіледі. Фотосистемада күн сәулесі көптеген молекулаларды ұстайды, бірақ барлық энергия реакция орталығында жиналады. Тасымалдау тізбегі