Өсімдік жасушаларындағы пластикалық және энергетикалық алмасулардың ерекшеліктері

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Өсімдік жасушаларындағы пластикалық және энергетикалық алмасулардың ерекшеліктері.

Фотосинтез

Хлоропласт және оның фотосинтез процесіндегі рөлі. Хлоропласт эукариот жасушалардьң, соның ішінде, жасыл өсімдіктердің негізгі органоиді екенін білесіңдер. Хлоропласт шар пішінді болып келеді, оның диаметрі 10 мкм-ден аспайды. Хлоропластың кұрамънда жасыл түсті пигмент -хлорофилл болады. Хлорофилдер көк және қызыл сәулелерді сіңіріп, жасыл түсті шағылыстырады сәуле хлоропласт жасушасын жасыл етіп көрсетеді. Хлоропластарда хлорофилдерден басқа сары, қоңыр, қызғылт сары болып келетін каротиноидтер де бар. Бұл пигменттер ұзындығы басқа толқындағы сәулелерді шағылыстырып, өз энергиясын хлорофилдерге береді де, фотосинтез процесін тездетеді. Каротиноидтер жасыл түсті хлорофилдермен бүркенгендіктен көрінбейда. Бірақ құзде хлорофилдер ыдырағанда, олар жарқырап көрінеді. Сондықтан жапырақтардың түсі құзде сары, сары қоңыр, қызғылт жөне т. б. болып көрініс береді.

Хлоропласт - қосмембраналы органоид. Ол сыртқы және ішкі мембранадан тұрады (58-сурет) . Ішкі мембранада жалпақ тақташалар болады, оны тилакоид деп атайды. Осы тилакоидтердің жиынтығын граналар дейді. Граналарда фотосинтез процесіне қажетті барлық кұрылымдар орналасқан.

Фотосинтез процесі жасушадағы барлық хлоропластарда жүрмейді. Оның негізгі кұрылымы граналарда жүреді. Граналар бірінің үстіне бірін жинап қойған тиын сияқты тақташалардан (тилакоидтерден) тұрады.

Ташалар өзара бір-бірімен саңылаулар арқылы байланысады.

Фотосинтезге катысатын кейбір молекулалар мен пигменттер хлоропластағы фотосинтетикалық қабықшаны құрастыруға катысады. Ол қабықшаларды строма немес хлоропластың негізгі заты қоршап тұрады. Строма дегеніміз - хлоропласт пен жасушаның цитоплазмасын бөлетін қабықша.

Фотосинтез процесі кезіндегі АДФ-азаның рөлі зор. АДФ-аза - фотосинтездін жарық фазасында АТФ синтезіне «Н» қоймасындағы энергияны пайдаланатын ферменттер. -

Автотрофты және гетеротрофты организмдер. Табиғаттағы барлық организмдер екі топқа бөлінеді. Организмдердің бірінші тобына бейорганикалық заттардан органикалық заттарды синтездей алмайтын, дайын құйіндегі энергиясы мол қоректік заттарды тікелей кабылдайтьн организмдер жатады. Оларды гетеротрофтар дейді. Гетеротрофтарға адам, бүкіл жануарлар, көптеген микроорганизмдер және хлорофилсіз саңыраукұлақтар жатады.

Хлорофилі бар өсімдік жасушаларының табиғат үшін маңызы өте зор. Себебі онда өзіне тән ерекше процестер жүреді. Сол процестердің бірі ғылымда фотосинтез деген атпен белгілі. Фотосинтез дегеніміз - Құн сәулесі энергиясын химиялық байланыстар энергиясына айналдыратын құрделі механизмді процесс. Демек, хлорофилі бар өсімдік жасушалары Құн сөулесі энергиясын пайдаланып, бейорганикалық заттардан органикалық заттарды синтездейді. Ондай организмдерді автотрофтар деп атайды. Фотосинтез процесінің жиынтық тендеуі былай өрнектеледі:

6СО ₂ + 6Н ₂ О = С ₆ Н ₁₂ О ₆ + 6О ₂

Бұл тендеу фотосинтездің механизмі туралы түсінік бермейді. Толық түсінік алу үшін осы процестің жарықта және қараңғыда жүретін фазаларын білу қажет.

Фотосинтездің жарықта жүретін фазасы. Құн энергиясының әсерінен хлоропласт органоидтерінде фотосинтездің механизмін түсіндіретін бірнеше құрделі реакциялар жүреді. Сол реакциялардың қатарына АТФ синтезі, су фотолизі және т. б. жатады.

Аденозинтрифосфат (АТФ) . Гликолиздің оттекті және оттексіз ыдырауы кезінде және лимон қышқылының әрбір айналымында макроэргиялық қосылыс - АТФ молекуласының түзілетінін білесіңдер. АТФ энергиясы жасушаның козғалысына, нәруыз молекуласының синтезделуі мен тасымалдануына, артық заттардың жасушадан шығарылуына, яғни зат алмасудың үздіксіз жүруіне.

Құн энергиясының АТФ түрінде химиялык байланыс энергиясына айналуында фотосинтез процесінің рөлі зор. Оны мынадай сызбанұсқадан байқауға болады:

Фотосинтез кезінде өсімдіктер Құн энергиясын органикалық зат-тардың құрамында сақтайды. Ал тыныс алғанда, қоректік заттардың молекуласы ыдырап, ондағы энергия босап шығады. Бұл құбылыстар АТФ-тің синтезіне қажетті энергияны беретіндігі 60-суретте бейнеленген.

АТФ синтезі гликолиз және лимон қышқылының айналымында синтезделеді дедік. Сонымен қатар АТФ-тің негізгі бөлігі химио-осмос процесі кезінде түзіледі. Химио-осмос процесі хлоропластарда фотосинтез кезінде және митохондрияларда жасуша тыныс алғанда жүреді. Химио-осмос процесі хлоропластар мен митохондрияның мембраналарында жүзеге асырылады. Енді біз түсінікті болу үшін бүл процесті екі кезеңге бөліп, қарапайым сызбанұсқа түрінде сипаттама берейік (60-сурет) . 1-кезең - энергияның жиналуы. 2-кезең - жиналған энергияны АТФ синтезіне пайдалану. Химио-осмос кезінде қолданылатын энергияның рөлін электр заряды бар белшектер атқарады. Берілген сызбанұсқадан көріл отырғанымыздай, зарядталған бөлшектер бір-бірін тартады. Егер осы бөлшектердің қосылуына кедергі жасалса, электрхимиялық энергия жиналады (60-сурет, 1) .

Иондардың арасындағы кедергілерді жойса, электрхимиялық энергия жұмсалады (60-сурет, 2) .

Берілген сызбанұсқаның негізінде химио-осмос процесі кезінде электрхимиялык энергияның жинақталу тәсілімен таныстыңдар. Ол энергия АТФ синтезіне жұмсалады.

Енді 61-сурет бойынша АТФ молекуласының синтезделу механизмімен танысайык. Хлоропластарда кедергінің рөлін ішкі мембраналар атқарады. 61-суретте бейнеленгендей, тасымалдаушы молекулалар электрондарды мембрананың сыртына жинақтайды да, олардың Н ⁺ ионымен қосылуына кедергі жасайды. Осыған қарамастан ішкі мембранадағы Н*-тің потенциал айырымы артқанда, АДФ-аза ферментінің саңылаулары арқылы Н" ионы өтеді. Бұл кезде Н~ ионының энергиясын пайдаланып, АДФ бір фосфатты қосып алады да, АТФ молекуласы синтезделеді, яғни мынадай реакция жүреді:

АДФ - аза

АДФ + Ф _н - АТФ

АТФ молекуласының синтезделуіңің осы жолы 1960 жылдары химио-осмос процесі деп аталған.

Қорыта айтқанда, АТФ - организм тіршілігі үшін қажетті энергиянын орталығы.

Митохондриялар мен хлоропластардың негізгі қызметтері - сутек атомын Н ⁺ ионы мен электрондарға ыдырату арқылы Н ⁺ қоймасын толтыру. Мұндай қызметтер атқару үшін хлоропластар энергияны Құн сәулесінен, ал митохондриялар қоректік заттардан алатындығына көз жеткіздіндер.

61-суретте АТФ молекуласының синтезделу механизмі бейнеленген.

Су фотолизі. Фотосинтез - көп сатылы құрделі процесс. Оның негізгі қызметтерінің бірі - фотонның (жарық энергиясы) электрондарын электрон тасымалдайтын катарлар арқылы бір тасымалдағыштан екіншісіне өтуін қамтамасыз ету.

Фотосинтез процесінде басты рөлді хлорофилл пигменті атқарады. Сондықтан осы процестің механизмін толық түсіну үшін алдымен 61 суреттегі хлоропласт органоидінде жүріп жатқан фотосинтездің жүру бағытымен танысайык.

Бұл процесс фотон (жарық энергиясы) хлорофилл пигментіне түскен кезден басталады (61-сурет) . Осы кезде энергияны сіңіріп алған электрондар орбитасын тастап, бір тасымалдағыштан екіншісіне электрон тасымалдаушы катарлар арқылы өтеді. Электрон тасымалдайтын молекуланың рөлін хлоропласта тұрақты болатын органикалық зат ( - қысқаша НАДФ ⁺ ) атқарады.

Электрон тасымалдаушы қатарлар арқылы өткен электрондар өзі сияқты бос электрондармен және стромадағы судың сутек НГ ионымен қосылады (жасушадағы судың кейбір молекулалары Н* және ОН иондарына ыдыраған құйде болатындығын химия пәнінен білесіндер) . Нәтижесінде қос электрон пайда болады. Осы қос электрон және сутек ионы сутекті тасымалдайтын молекуламен - НАДФ-пен қосылып, НАДФ • Н-қа айналады. Бұл органикалық зат тек жарықта түзіледі.

Құн сәулесі хлорофилге түскен кезде энергияны сіңіріп алған электрондар қозған құйге көшетіндігі бізге белгілі (61-сурет) . Осы қозған электрондар орбитасынан алшақ кеткенде (тастағанда) және электрон тасымалдаушы қатарлар арқылы өткенде, хлорофилл молекуласы біраз энергиясын жоғалтады. Осы жоғалтқан энергиясын хлорофилл молекуласы жарықтын әсерінен судын ыдырауы кезінде, яғни сутек атомдарының электрондар мен Н; қонына дейін ажырауы есебінен толықтырады. Бұл құбылысты мынадай реакция теңдеуі бойынша жазамыз:

2Н, 0 -> 4е+4Н* + О ₂

Бұл реакция - су электролизіне ұқсас жарық энергиясының әсерінен ыдыраған су фотолизі. 1939 жылы Роберт Хилл су фотолизі реакциясының әсерінен оттектің молекула түрінде атмосфераға бөлініп шығатындығын алғаш рет дәлелдеді. Сондықтан бұл процесті Хилл реакциясы деп атайды.

Фотосинтез проыесінің әлемдегі тіршілік үшін маңызы мәнгілік себебі бүкіл тіршілік иелері оттекпен тыныс алатындығы белгілі. Қорыта айтқанда, фотосинтездін жарықта жүретін реакцияларынын нәтижелері мынадай: а) АТФ синтезі; ә) НАДФ • Н-тың түзілуі; б) су фотолизі.

Тақырыптың түйіні

Фотосинтез процесі өсімдік жасушасының құрамындағы хлоропластарда жүреді. Онда өсімдікке жасыл түс беретін хлорофилл пигменті бар. Хлорофилл пигменті көк және қызыл сәулелерді сіңіріп, жасылды шағылыстыратындыңтан жасыл түсті береді.

∆ 2. Фотосинтездің жарыңта және қаранғыда жүретін екі фазасы болады. Жарық фазасында Құн сәулесі энергиясының көмегімен құрделі механизмді реакциялар жүреді. Оларға: АТФ-синтезі, НАДФ-Н-тың түзілуі және су фотолизі жатады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.