Фотосинтез процесі және сатылары

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 21 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ

Кіріспе . . . 3

I Негізгі бөлім

1. 1 Фотосинтез туралы жалпы ұғым және оның маңызы . . . 4

1. 2 Фотосинтез туралы ілімнің даму тарихы . . . 5

1. 3 Көміртегі қос тотығының ассимиляциялану жолдары . . . 7

II Негізгі бөлімі

2. 1 Фотосинтездік бірлік және жүйелер . . . 11

2. 2 Фотосинтездің жарық сатысы . . . 13

2. 3 Фотосинтездің қараңғы сатысы . . . 16

Қорытынды . . . 24

Пайдаланылған әдебиеттер . . . 25

КІРІСПЕ

Органикалық әлемдегі тіршіліктің толып жатқан түрлері кездеседі. Тірі организмдерде физиологиялық зерттеулер нәтижесінде зат алмасу процестерінің алуан трлі екендігі байқалады. Бірақ, тіршіліктің барлық түрлеріне ортақ бір белгісі болады. Тіршілік әрекеттерінің жиынтығы - өсу, қимыл-қозғалыс, химиялық өзгерістердің барлығы органикалық қосындылардағы химиялық энергияны пайдалануға негізделген.

Жеке организмдер осы энергияны өздерінше түрліше пайдаланылуы мүмкін. Бірақ органикалық заттардың кері қарай өзгерулерінің күп түрлі болуына қарамастан, олардың алғашқы синтезделу жолы (көзі) барлық түрлі организмдер үшін бірдей. Бұл жол - фотосинтез, күннің электромагниттік энергиясының атмосферадағы көміртегі қос тотығының өсімдікте тотықсыздануынан пайда болған органикалық заттардың химиялық энергиясына айналуы. Басқаша айтқанда, бұл қарапайым анорганикалық заттардың (СО ₂ , Н ₂ О) өсімдік органдарында күн сәулесінің әсерінен органикалық қосындыларға айналу процесі.

$C:\Users\Хозяин\Pictures\ru91-728.jpg$

Жер жүзіндегі тіршіліктің барлық түрлері фотосинтез процесіне байланысты. Атақты ғалым - физик Жолио Кюри, атом энергиясын қоғам игілігінің барлық түрлеріне пайдаланғандағы жетістік өсімдіктердегі фотосинтез процесін толық игергендегі жетістіктерге теңесе алмайтындығын атап көрсетті.

I Негізгі бөлім

Фотосинтез туралы жалпы ұғым және оның маңызы

Жалпы фотосинтез процесінің маңызын төмендегідей көрсеткіштермен сипаттауға болады. Жер бетінде - құрлықта, мұхиттар мен теңіздерде тіршілік ететін өсімдіктерде күн энергиясын пайдаланып, көмірқышқыл газын тотықсыздандыруы, яғни фотосинтез нәтижесінде жылына 175 млрд. т СО ₂ байланысқан күйге немесе органикалық заттарға айналады.

Фотосинтез процесінің қалыптасуынан бастап миллиондаған жылдар бойы жерде есепсіз көп органикалық заттардың қоры жиналды. Қазіргі замандағы адам қоғамы өз игілігіне пайдаланып жатқан қазба байлықтар - тас көмір, мұнай, газ және т. б. ұзақ геологиялық дәуірлердегі фотосинтездің нәтижесі.

Фотосинтез процесінде 1 т СО ₂ игерілгенде 2, 7 т оттегі бүлініп шығады. Құрлықтағы және судағы барлық өсімдіктер жыл сайын 175 млрд. т көміртегін игеріп атмосфераға 460 млрд. т астам оттегін бөліп шығарады екен. Арнайы есептеулердің нәтижесінде атмосферадағы оттегі 3000 жылда толық жаңаратындығы анықталды. Амосферадағы оттегінің жалпы мөлшері 1, 5 ^. 10 ¹⁵ т. Көмірқышқыл газын тотықсыздандыруға жұмсалатын сутегінің және бөлініп шығатын оттегінің негізгі көзі - су. Олай болса өсімдіктер жыл сайын 2, 25 ^. 10 ¹¹ т суды пайдаланып, ыдыратуы керек.

Профессор А. А. Ничипорович қазіргі кездегі атмосферадағы оттегінің бәрі фотосинтез нәтижесі, сондықтан осы заманғы тіршілік түрлерінің бәріне мүмкіншілік туғызатын осы процесс деп тұжырым жасады.

Тіршілік үшін қажетті белок, май, липид, витамин, фермент, хлорофилл және т. б. органикалақ заттардың заттардың құрамына азот, фосфор, күкірт, темір, мыс, мырыш, қола және т. б. элементтер енеді. Әртүрлі элементтердің тотыққан иондары өсімдік бойына енгенде тікелей немесе жанама жолмен, күн сәулесінің энергиясын пайдалану арқылы тотықсызданады.

Фотосинтезге қабілетсіз гетеротрофты бактериялар және саңырауқұлақтар азот және күкірттің тотыққан иондарын фотосинтез нәтижесінде пайда болған оргагикалық заттардың химиялық энергиясын пайдалану арқылы тотықсыздандырады.

Өсімдіктердің элементтік құрамында 1 - 2 % азот, 0, 20 - 0, 25 % фосфор, 0, 25 - 0, 50 % күкірт және 45 % көміртегі болады.

Фотосинтез процесінде 1000 кг көміртегі игерілгенде өсімдіктер азоттың 30-40 кг, фосфор мен күкірттің 5 кг-ын қоса игереді. Осыған байланысты азоттың жыл сайынғы айналымы 6 ^. 10 ⁹ т, күкірт пен фосфордікі - 8, 5 ^. 10 ⁸ т болады екен. Бұл элементтер органикалық заттардың құрамына еніп, олардың минералдану нәтижесінде қайтадан өсімдіктердің келесі қоректену циклдеріне пайдаланылады. Яғни фотосинтез процесінің арқасында топырақтағы минералдық элементтердің табиғи айналымы да жүзеге асады деген сөз.

Фотосинтез эндотермиялық процесс болғандықтан тек сырттағы энергияны пайдалану арқылы ғана жүзеге асады. Егер өсімдіктер жыл сайын 175 млрд. т көміртегін игеретін болса, онда 1, 7 ^. 10 ¹⁸ ккал, немесе шамамен 2 ^. 10 ¹⁵ квт сағат энергияны байланыстыру керек. Бұл энергия адам қоғамының барлық игілігіне жұмсалатын энергия мөлшерінен 100 есе артық екен.

Күн сәулесінен 1 сек бөлінетін энергия мөлшері 9 ^. 10 ²² ккал-ға тең. Осындай энергияны қолдан алу үшін 1 сек ішінде 11600 млрд. т көмір жағу керек болар еді. Жалпы алғанда күннен жыл бойында бөлінетін энергияның мөлшері 3 ^. 10 ³⁰ ккал немесе 3, 45 ^. 10 ²⁷ квт сағатқа тең. Қорытып айтқанда, фотосинтездің адам қоғамы үшін маңызын бағалау өте қиын.

Фотосинтез туралы ілімнің даму тарихы

Фотосинтез процесі XVII ғасырда ашылды. Бірақ фотосинтез деген термин ғылымға тек 1877 жылы ғана енді. Оны бірінші болып өсімдіктердің көмірқышқыл газының ассимиляциялануын балаламау үшін неміс профессоры Пфеффер қолданды.

Оттегін, тұз қышқылын, күкірт, кобальт, аммиак және т. б. элементтер мен қосындыларды ашқан ағылшын химигі Пристли 1771 жылы жарияланған еңбегінде өсімдіктер жану және тыныс алудан бұзылған ауаны «тазартады» деп көрсеткен болатын. Ол ормандағы емен ағашынан бастап, далада өсетін қылтанақ шөптерге дейін бүкіл тіршілікке қажет ауаны тазарта алатындығын дәлелдеді. Бірақ, бұл құбылыстың күн сәулесінің энергиясына байланысты екенін ол аңғара алмады.

Осы бағытта зерттеулер жүргізген ағылшын ғалымы Ингенхауз өзінің еңбегінде (1779) төмендегі үш түрлі ұғымды атап көрсетті: 1) өсімдіктің ауаны тазартуы тек күн сәулесінің әсеріне байланысты; 2) көмірқышқыл газын тотықсыздандырып ауаны тазарту өсімдіктердің тек жасыл бөліктеріне ғана тән; 3) өсімдіктің түссіз басқа органдары - тамыр, гүл, жемістер күндіз де, түнде де, ал жасыл бөліктері қараңғыда басқа хайуанаттар сияқты ауаны бұзады.

Сонымен, Ингенхауз өсімдіктерде қатарынан қарам-қарсы екі процестің - фотосинтез және тыныс алудың болатындығын дәлелдеді.

Бірнеше жылдан соң Швейцария ғалымдары Сенебье және Соссюр өсімдіктерде фотосинтез процесінде ауадан көміртегінің қос тотығы қабылданып, оттегінің бөлінетіндігін анықтады.

Кейін, XIX ғасырдың 40-жылдарында француз ғалымы Буссенго қабылданған СО ₂ -нің және бөлінетін О ₂ -нің көлемі бірдей болатындығын дәлелдеді.

Фотосинтез туралы ілімнің дамуына Юстус Либихтің зерттеулері де белгілі орын алды. Ол өзінің 1840 жылы жарияланған «Химияны егіншілікке және физиологияға пайдалану» деген еңбегінде өсімдіктердің ауамен қоректенуі органикалық заттарды өндірудің жалғыз қайнар көзі, сондықтан оның ауылшаруашылықтағы маңызы орасан зор деп көрсетті.

Сол кезде энергияның сақталу және өзгеру заңдылығын ашқан неміс ғалымы Юлиус Роберт Майер жер бетіндегі өсімдіктер күн энергиясын жинап, оны көміртегінің қос тотығын тотықсыздандыруға пайдаланады деген қорытынды жасады.

Фотосинтезге әртүрлі сәулелердің әсерін зерттеген ағылшын ғалымы Добени (1836), АҚШ ғалымы Днепер (1844), Германия ғалымдары Сакс пен Пфеффер (1864-1871) фотосинтез қарқындылығы жарықтың ашықтығына байланысты деген болжам жасады.

Фотосинтездің әртүрлі толқыныдағы сәулелердің әсерінен өзгеруін өте терең ғылыми тұрғыдан зерттеген ғалым К. А. Тимирязев болды (1864-1904) . Ол спектрлік таңдау әдісін пайдаланып фотосинтездің қарқындылығы сәулелердің энергиялық деңгейіне тікелей байланысты екенін тәжірибе жүзінде дәлелдеді. К. А. Тимирязевтің пікірлері және қорытындылары фотосинтез энергетикасын одан әрі қарай зерттеу үшін негіз болды.

Сол кезден-ақ өсімдіктердің күн энергиясын пайдалану коэффицентін анықтауға арналған ғылыми жұмыстар басталды. К. А. Тимирязевтің шәкірті Ф. Н. Крашенниковтың зерттеулері фотосинтез нәтижесінде күн энергиясының химиялық энергияға айналу жолдарына бағытталды.

Бұдан былай пигменттердің химиялық қасиеттері зерттеле басталды (Ненцкий, 1902, Вильштеттер, Штоль, 1973, Фишер т. б. ) . М. С. Цветтің (1910) лабораториясында жасыл жапырақтардағы пигменттерді хроматографиялық әдістермен талдау жолға қойылды.

Фотосинтездің физиологиясын зерттеулердің жан-жақты дамуы 1900-1940 жылдар арасына сәйкес келеді. Осы жұмыстар келешекте фотосинтез процесінің ішкі сырлары мен тетіктерін зерттеуге ықпал жасады.

Блэкманның (1905), А. Л. Рихтердің (1914), Варбургтың (1920, 1923), Эмерсон мен Арнольдтың (1932-1941), В. Н. Любименконың (1913, 1926, 1930), Вильштеттер мен Штольдың (1913) зерттеулерінің нәтижесінде фотосинтездік реакциялардың тек жарықта ғана емес, сонымен қатар қараңғыда да жүретін екі бар екендігі анықталды.

К. Б. Ван-Ниль, Р. Хил, С. Рубен және М. Камен, А. П. Виноградов және Р. В. Гейстің жұмыстары фотохимиялық реакциялардың негізін зерттеуге бағытталды. Сол жұмыстың қорытындылары фотосинтез туралы осы кездегі түсініктердің - судың фотолизденуі, фотосинтезде бөлінетін оттегінің шығу тегі туралы ұғымдардың негізін қалады.

Сол кезде С. П. Костычев (1930), Л. А. Иванов (1946), В. А. Бриллиант (1949), Е. В. Гюббенет (1951) және т. б. зертеулерінің нәтижесінде фотосинтездің ішкі және сыртқы жағдайларға тәуелділігінің негізгі физиологиялық заңдылықтары қалыптасты. Сонымен қатар, бұл кезеңде фотосинтездің биохимиялық негіздерін зерттеуге арналған жұмыстар да кең өріс алды.

Фотосинтездің фотохимиялық реакцияларының негізгі заңдылық- тарына арналған зерттеулер 1950-1960 жылдары қарқынды дамыды.

Пигменттер фотохимиясының, тотығу-тотықсызданушылық өзгерістердің тетігі, энергияның тасымалдану жолдары туралы зерттеулердің нәтижесі фотосинтез туралы қазіргі үғымдардың негізін қалады.

Көміртегі қос тотығының ассимиляциялану жолдары

Көмірқышқыл газының органикалық заттарға айналуы жер бетіндегі организмдердің екі тобы арқылы жүзеге асады: 1) жоғары сатыдағы жасыл өсімдіктер; 2) төменгі сатыдағы фотосинтезге қабілетті автотрофты бактериялар, балдырлар. Екінші топтағылардың ішінде көмірқышқыл газын тотықсыздандыруға тек күн сәулесін ғана пайдаланатындар және әртүрлі анорганикалық және органикалық қосындылардың тотығуынан бөлінген энергияны пайдаланатындар (хемосинтездеуші) да кездеседі.

Сонымен органикалық заттардың автотрофты синтезделу жолдарына - фотосинтез, бактериялық фотосинтез және хемосинтез процестері жатады.

Тірі организмдердің жарықтың электромагниттік энергиясын пайдалану арқылы органикалық заттарды синтездеу қабілеттілігінің ең жетілген әлпеті жасыл өсімдіктердегі фотосинтез болып есептеледі. Көмір қышқылының ассимиляциялануының бұл жолы жер бетіндегі тіршіліктің дамуының сатысында ғана пайда болған. Бұған дәлел ретінде қазіргі кезде

көмірқышқыл газының тірі организмдердің зат алмасу процестеріне фотосинтезсіз-ақ қатысатындығын көрсететін биохимиялық реакцияларды көптеп келтіруге болады.

Кез келген органикалық радикалға қосылып СО ₂ карбоксил тобына енеді. Бұл топ соңында кез-келген органикалық заттың тотығуынан бөлінген энергияның есесінен тотықсыздана алады:

RH + CO ₂ → R - COOH R - COOH + 4H → RCH ₂ OH + H ₂ O

Сондай-ақ СО ₂ кетоқышқылдардың тікелей карбоксилдену реакциялану нәтижесінде де зат алмасуға қатыса алады. Пропион бактерияларымен жүргізген тәжірибелерінде Вуд және Беркман пирожүзім қышқылының карбоксилденуінен алма қышқылы пайда болатындығын байқады. Бұнда алдымен пайда болатын қымыздықсірке қышқылы тотықсызданып алма қышқылына айналады:

CH ₃ COCOOH + CO ₂ → CH ₂ - COOH Қымыздық

Пирожүзім қышқылы $⃒$ сірке

CO - COOH қышқылы

CH ₂ - COOH CH ₂ - COOH

$⃒$ + H ₂ → $⃒$ Алма

CO - COOH СНОН - СООН қышқылы

Сонымен СО ₂ -нің қараңғыда (күн сәулксі жоқ жағдайда) ассимиляциялануы оның организмнің зат алмасуына қатысуының ең ертедегі түрі деуге болады.

Автотрофтықтың ең алғашқы сатысы бактериялық фотосинтез (фоторедукция) екендігі көптеген ғылыми деректермен дәлелденді.

CO ₂ + 2RH ₂ + жарық энергиясы = (CH ₂ ) + H ₂ O + 2R

Жоғарғы сатыдағы өсімдіктер фотосинтезі мен бактериялық фото -синтез арасындағы ұқсастық, олардың екеуіне де күн сәулесінің энергиясы пайдаланатындығында. Бірақ, бактериялық фотосинтез көбінесе анаэробты жағдайда өтеді.

Сутегінің көзі ретінде фотосинтездеуші бактериялар алуан түрлі қосындыларды (күкіртті сутегі, май қышқылдары, көмірлі сутектер және т. б. ) пайдалана береді.

Фотосинтез процесінде гидроксилдердің тотықсыздануы судың фотолизденіп, молекулалық оттегі бөлініп шығуына байланысты. Бактериялық фотосинтезде оттегі бөлінбейді.

Фотосинтездеуші бактериялардың нағыз өкілдеріне қара-қошқыл (пурпурные) және қызыл күкірт бактериялар жатады. Бұлардың пигменттерінің құрамында бактериохлорофилл және каротиноидтар болады. Бұлар негізінен анаэробты организмдерге жатады. Бұл бактериялар анаэробтық және инфрақызыл сәулені сіңіретін жағдайда көміртегінің жалғыз көзі ретінде көмірқышқыл газын пайдаланады. Оны молекулалық және күкіртті сутектегі сутектермен тотықсыздандырады.

Фотосинтездеуші бактерияларға жасыл күкірт бактериялары да жатады. Олар СО ₂ тотықсыздандыру үшін тек Н ₂ S және басқа да күкіртті қосындылардағы сутекті пайдаланады. Бұлардың пигменті - бактериовиридин.

Анаэробты жағдайларда молекулалық сутекті және Н ₂ S пайдаланып, СО ₂ тотықсыздандыру қабілеттілігі бар организмдерге диатомды, көк-жасыл, сондай-ақ бір клеткалы жасыл балдырлардың кейбір өкілдері де жатады.

Эволюция барысында анорганикалық көміртегін зат алмасу процесіне күн энергиясын пайдалану арқылы қатыстыра алатын фототрофты бактериялардың пайда болуы жер бетінде тіршіліктің одан әрі дамуына үлкен ықпал жасады. Дегенмен бұл организмдердің өз ерекшеліктері - сутегінің көзі ретінде пайдаланатын қосындылардың химиялық тұрақсыздығы, аз тарағандығы бактериялық фотосинтездің жер бетіндегі органикалық тіршіліктің дамуының маңызын төмендетті.

Фототрофтықтың одан әрі даму сатысы жасыл өсімдіктер фотосинтезі болды. Көмірқышқыл газын тотықсыздандыруға суды ңсутегін пайдалану қабілеттілігінің пайда болуы жер бетіндегі органикалық заттардың синтезделуінің үдемелі дамуына мүмкіншілік туғызады.

Фотосинтез процесінің қалыптасуымен атмосфераға бөлінетін оттегінің таусылмас қайнар көзі пайда болды.

Атмосферада сондайлық көп мөлшерде бос оттегінің пайда болуы осы газды тотықтырғыш ретінде пайдаланатын процестердің күшеюіне ықпалын тигізеді, осыған байланысты хемосинтетиктердің әрекеті шексіз ырықтанды.

Хемосинтездеуші бактериялар пигментсіз автотрофты организмдерге жатады, күн энергиясын пайдаланбай қараңғылықта тіршілік ете алады. Олар көмірқышқылын тотықсыздандыру үшін тотығу процестерінен бөлінген энергияны пайдаланады. Хемосинтездеуші бактериялардың көпшілігі тек анорганикалық ортада ғана тіршілік ете алатын болса, кейбіреулері қарапайым органикалық қосындылардың (метан, метил, спирт және т. б. ) болуын қажет етеді.

Өсімдіктер организміндегі қоректенудің хемосинтездік түрін орыс микробиологы С. Н. Виноградский ашты. Хемосинтездеуші организмдерге күкірт бактериялардың көптеген түрі жатады. Олар күкіртті қосындылардың басым көпшілігін, соның ішінде, элементтік күкіртті де тотықтыра алады.

Күкіртті бактериялардың талшықты тобы күкіртті алдымен өз клеткаларына жинап, бір клеткалы тобы қоршаған ортаға бөліп шығарады. Олардың ішінде ең алғаш зерттелген түссіз бактерия - Beggiatoa күкіртті сутегі бар жылы қайнарларда тіршілік етеді. Ол көмірқышқыл газынан органикалық затты синтездеуге қажетті энергияны күкіртті сутекті тотықтыру арқылы алады:

H ₂ S + O ₂ = 2H ₂ O + S ₂ + 272, 1 кДж

Күкіртті сутектің қоры бітіп қалса бактерия денесіндегі күкіртті пайдаланып, оны қайтадан тотықтырады:

S ₂ + 3O ₂ + 2H ₂ O = 2H ₂ SO ₄ + 1107, 4 кДж

Бұл тотығу мынадай сатылардын тұрады:

H ₂ S → S ₂ → H ₂ SO → H ₂ SO ₂ → H ₂ SO ₃ → H ₂ SO ₄

С. Н. Виноградский ашқан нитраттандырушы бактериялар да хемотрофты микроорганизмдерге жатады. Биологиялық нитраттандыру процесінде азот ең төмен тотыққан күйден ең жоғарғы тотыққан деңгейге (3 ^- ) (5 ⁺ ) дейін өзгереді:

NH ₃ → NH ₂ OH → NO ₂ → NO ₃

N ³ → N ^- → N ⁺ → N ³⁺ → N ⁵⁺

Бұл процеске микроорганизмдердің екі тобы қатысады. Ең алдымен Nitrosomonas немесе Nitrisococcus тобындағы бактериялардың қатысуымен аммиак нитриттерге дейін тотығады:

2NH ₃ + 3O ₂ = 2HNO ₂ + 2H ₂ O + 653, 5 кДж

Осы реакциялар нәтижесінде бөлінген энергия көмірқышқыл газының тотықсыздануына жұмсалады.

Нитраттанудың екінші сатысы Nitrobacter- дің қатысуымен жүзеге асады:

2HNO ₂ + O ₂ = 2HNO ₃ + 151, 1 кДж

Бұндағы бөлінген энергияның белгілі мөлшерін (шамамен 7%) Nitrobacter СО ₂ тотықсыздандыруға және органикалық затты синтездеуге пайдаланады.

Нағыз автотрофты темірбактериялары да хемосинтетиктерге жатады.

Қорытып келгенде, фототрофтық процестер мынадай бірізділікпен дамыды деуге болады:

бактериялық фотосинтез → жасыл өсімдіктер фотосинтезі → хемосинтез

II Негізгі бөлімі

Фотосинтездік бірлік және жүйелер

1930 жылдардың бас кезінде Эмерсон және Арнольд деген ғалымдар фотосинтез процесі өте тез, жарықты және қараңғыда жүзеге асатын, екі сатылы реакциялардан тұратындығы туралы тұжырым жасаған болатын. Кейінірек олар фотосинтез жарықтың бір ғана жарқылының әсерінен жүзеге асқан жағдайда, хлорофилдің бір молекуласына есептегенде көмірқышқыл газының неше молекуласы тотықсызданатынын зерттеді. Бірнеше мың жарқылының әсерін нәтижесін қосып есептегенде оттегінің бір молекуласының бөліну реакциясына хлорофилдің 2480 молекуласы қатысатындығы анықталды. Осындай ғылыми тәжірибелердің негізінде көмірқышқыл газының бір молекуласын тотықсыздандыратын фотосинтездік бірлік көптеген хлорофилл молекулаларының жиынтығынан тұратындығы туралы пікір қалыптасты.

Сонымен фотосинтез бірлік (ФБ) фотосинтездің жеке реакциясын жүзеге асыратын (оттегінің бір молекуласының бөлінуі немесе көмірқышықыл газының бір молекуласының тотықсыздануы) хлорофилл молекулаларының санымен анықталады.

Осы анықтама фотосинтез теориясына қатысты негізгі мәселелерді шешуге бастама болды. Ең алдымен фотосинтездік бірліктің тегін және мөлшерін, олардың хлоропласт құрылыстарымен байланыстылығын анықтау.

Екіншіден, сіңген квант энергиясының хлорофилл молекулалары арасында және ферменттік орталыққа тасымалдану, басқаша айтқанда фотосинтездік бірліктегі пигменттер арасында энергетикалық әрекеттестікті анықтау.

Үшіншіден, фотосинтездің негізгі реакцияларына тікелей қатысты ферменттік орталықтық тегін, жарық квантын жинайтын электрондық қозған күйдегі молекулалардағы энергияның осы орталыққа тасымалдану жолдарын анықтау.

Төртіншіден, фотосинтездік бірліктегі ферменттік орталықтың қалайша роналасқандығын және оның басқа ферменттермен байланыстылығын анықтау.

Осы сауалдарды шешу бағытында жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде фотосинтезге қатысты пигменттер екі жүйеге ( фотожүйе I , II) жинақталатындығы дәлелденді. Тек осы екі жүйенің құрамына енген пигменттер ғана фотосинтездің жарықта жүзеге асатын реакцияларына қатысады. Фотожүйелер хлоропласт бөліктерінде жекеленіп орналасып, әрқайсысы өзіне тән қызмет атқарады. Бірақ олардың атқаратын қызметтері өзара тығыз байланысты.

I фотожүйенің құрамына молекулалық массасы әртүрлі 13 полипептид, 200 шамасында хлорофилл молекулалары, 50 шамалы каротиноидтар молекуласы (негізінен каротиноидтар), 3 Fe-S орталық, хинонның бірнеше молекуласы енетіндігі дәледенді. Осы жүйенің ядросы немесе «жүрегі» деп аталатын бөлігінде 6 полипептидтік бөлікшелер болатындығы анықталды. Цианобактериялар мен жасыл балдырларды ондай бөлікшелердің саны төртеу ғана екен. Жоғары сатыдағы өсімдіктерде осы бөлікшелердің молекулалық массаларының кішірею бағыты бойынша I және Viға дейінгі ретпен белгіленеді. Осының ішіндегі бірінші (I) бөлікше реакциялық орталық болып есептеледі. Осы орталық құрамына а ₇₀₀ хлорофилі (ең жоғарғы сіңіру аймағы 700 нм) енеді. Қалған 7, немесе одан да көп полипептидтердің біразы жарық жинаушы хлорофилл және қосымша пигменттер молекулаларын ыңғайластырып байланысты -рушылық қызметін атқарады.

II фотожүйелік жиынтық төмендегідей бөліктерден тұрады: ең кемінде II полипептид, а хлорофилінің шамамен 200 молекуласы, b хлорофилінің 100 молекуласы, каротиноидтардың 50 молекуласы, пластхинонның 3 молекуласы (Q, Q, Z), бір атом темір, цитохром b ₅₅₉ -дың 1 немесе 2 молекуласы, марганецтің 4 атомы, а феофитиннің 2 молекуласы, белгісіз мөлшерде хлорид және кальций болуы да ықтимал.

Екінші фотожүйенің негізгі бөлігі (ядросы) бес гидрофобты полипептидтерден құралған. Оның құрамында молекулалық массасы 47 және 43 кДа полипептидтерден байланысқан а лінің 50 молекуласы бар. Реакциялық орталық (Р ₆₈₀ және феофитин) хинон тектес акцепторлар екі полипептидтерден құралған жиынтыққа жайғасқан.

Кейінгі кездегі деректерге сәйкес үш немесе төрт полипептид (молекулалық массасы 29, 27, 26 және 25 кДа) өзара байланысып, құрамында а және b хлорофилдерінің, каротиноидтардың көптеген молекулалары енетін жарық жинаушы антенналық жиынтық құрайды. Осындай жиынтықтың бірнешеуі жеке реакциялық орталық арқылы өзара байланысқан.

Сонымен, фотосинтездің жарыққа тікелей тәуелді реакциялары құрамдары, құрылысы жағынан күрделі екі фотосинтездік (пигменттік) жүйелердің қатысуымен жүзеге асады. Олардың әрқайсысына тән өзіндік реакциялық орталықтары және жинаушы жиынтықтары болады.

Фотосинтездің жарық сатысы

Фотосинтездік жүйедегі энергия ауысу процестері

Фотосинтездің жарық сатысы фотосинтездік жүйелер құрамындағы пигменттердің жарық квантын (фотон) сіңіруінен басталады. Жоғарыда көрсетілгендей жеке пигменттердің сіңіретін сәулелері спектрдің әр түрлі аймақтарына тура келеді. Бұл ерекшеліктер олардың молекулаларындағы электрондардың орналасу ретіне байланысты.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.