ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზა. ფოტოსინთეზის პროცესი: ლაკონური და გასაგები ბავშვებისთვის. ფოტოსინთეზი: სინათლის და ბნელი ფაზები დღის რომელ საათზე ხდება ბნელი ფაზა

ძირითადი ცნებები და ძირითადი ტერმინები: ფოტოსინთეზი. ქლოროფილი. მსუბუქი ფაზა. ბნელი ფაზა.

გახსოვდეს! რა არის პლასტიკური გაცვლა?

დაფიქრდი!

მწვანე ფერი საკმაოდ ხშირად მოიხსენიება პოეტების ლექსებში. ასე რომ, ბოგდან-იგორ ანტო-ნიჩს აქვს სტრიქონები: "... პოეზია ადუღებული და ბრძენი, როგორც მწვანე", "... მწვანილის ქარბუქი, მწვანილის ცეცხლი",

"...ბოსტნეულის მდინარეები ამოდის მწვანე წყალდიდობა." მწვანე არის განახლების ფერი, ახალგაზრდობის სიმბოლო, სიმშვიდე, ბუნების ფერი.

რატომ არის მცენარეები მწვანე?

რა პირობებია ფოტოსინთეზისთვის?

ფოტოსინთეზი (ბერძნული ფოტოდან - სინათლე, სინთეზი - კომბინაცია) არის პლასტიკური გაცვლის პროცესების უკიდურესად რთული ნაკრები. მეცნიერები განასხვავებენ ფოტოსინთეზის სამ ტიპს: ჟანგბადს (მცენარეთა და ციანობაქტერიებში მოლეკულური ჟანგბადის გამოყოფით), ანოქსიური (ბაქტერიოქლოროფილის მონაწილეობით ანაერობულ პირობებში, ფოტობაქტერიებში ჟანგბადის გამოყოფის გარეშე) და ქლოროფილის გარეშე (ბაქტერიარქჰოდოპის მონაწილეობით) . 2,4 კმ სიღრმეზე აღმოაჩინეს მწვანე გოგირდის ბაქტერია GSB1, რომელიც მზის სინათლის ნაცვლად იყენებს შავი მწეველთა სუსტ სხივებს. მაგრამ, როგორც კ. სვენსონი წერდა უჯრედების მონოგრაფიაში: „ველური ბუნების ენერგიის პირველადი წყარო ხილული სინათლის ენერგიაა“.

ცოცხალ ბუნებაში ყველაზე გავრცელებულია ჟანგბადის ფოტოსინთეზი, რომელიც მოითხოვს სინათლის ენერგიას, ნახშირორჟანგს, წყალს, ფერმენტებს და ქლოროფილს. ფოტოსინთეზისთვის სინათლე შეიწოვება ქლოროფილის მიერ, წყალი უჯრედებს მიეწოდება უჯრედის კედლის ფორებით, ნახშირორჟანგი უჯრედებში დიფუზიის გზით შედის.

ძირითადი ფოტოსინთეზური პიგმენტებია ქლოროფილები. ქლოროფილები (ბერძნულიდან chloros - მწვანე და phylon - ფოთოლი) მცენარეების მწვანე პიგმენტებია, რომელთა მონაწილეობით ხდება ფოტოსინთეზი. ქლოროფილის მწვანე ფერი არის ლურჯი და ნაწილობრივ წითელი სხივების შთანთქმის მოწყობილობა. ხოლო მწვანე სხივები აირეკლება მცენარეთა სხეულიდან, ეცემა ადამიანის თვალის ბადურას, აღიზიანებს გირჩებს და იწვევს ფერად ვიზუალურ შეგრძნებებს. ამიტომ მცენარეები მწვანეა!

ქლოროფილების გარდა, მცენარეებს აქვთ დამხმარე კაროტინოიდები, ციანობაქტერიებს და წითელ წყალმცენარეებს აქვთ ფიკობილინი. მწვანე

და მეწამული ბაქტერიები შეიცავს ბაქტერიოქლოროფილებს, რომლებიც შთანთქავენ ლურჯ, იისფერ და ინფრაწითელ სხივებსაც კი.

ფოტოსინთეზი ხდება მაღალ მცენარეებში, წყალმცენარეებში, ციანობაქტერიებში, ზოგიერთ არქეაში, ანუ ორგანიზმებში, რომლებიც ცნობილია როგორც ფოტო-ავტოტროფები. მცენარეებში ფოტოსინთეზი ხორციელდება ქლოროპლასტებში, ციანობაქტერიებში და ფოტობაქტერიებში - მემბრანების შიდა ინვაგინაციებზე ფოტოპიგმენტებით.

ასე რომ, ფოტოსინთეზი არის ორგანული ნაერთების არაორგანული ნაერთების წარმოქმნის პროცესი სინათლის ენერგიის გამოყენებით და ფოტოსინთეზური პიგმენტების მონაწილეობით.

რა თავისებურებები ახასიათებს ფოტოსინთეზის ღია და ბნელ ფაზებს?

ფოტოსინთეზის პროცესში გამოყოფენ ორ ეტაპს - სინათლის და ბნელი ფაზებს (სურ. 49).

ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზა ხდება ქლოროპლასტების გრანაში სინათლის მონაწილეობით. ეს ეტაპი იწყება ქლოროფილის მოლეკულის მიერ სინათლის კვანტების შთანთქმის მომენტიდან. ამ შემთხვევაში, ქლოროფილის მოლეკულაში მაგნიუმის ატომის ელექტრონები გადადიან უფრო მაღალ ენერგეტიკულ დონეზე, აგროვებენ პოტენციურ ენერგიას. აღგზნებული ელექტრონების მნიშვნელოვანი ნაწილი მას გადააქვს სხვა ქიმიურ ნაერთებში ატფ-ის წარმოქმნისა და NADP-ის (ნიკოტინამიდ ადენინ დინუკლეოტიდის ფოსფატის) შემცირების მიზნით. ეს ნაერთი ასეთი გრძელი სახელით არის უჯრედში წყალბადის უნივერსალური ბიოლოგიური გადამზიდავი. სინათლის ზემოქმედებით ხდება წყლის დაშლის პროცესი – ფოტოლიზი. ეს წარმოქმნის ელექტრონებს (e“), პროტონებს (H +) და, როგორც ქვეპროდუქტს, მოლეკულურ ჟანგბადს. H+ წყალბადის პროტონები მაღალი ენერგეტიკული დონის ელექტრონების მიმაგრებით გადაიქცევა ატომურ წყალბადად, რომელიც გამოიყენება NADP+ NADP-მდე დასაყვანად. N. ამრიგად, სინათლის ფაზის ძირითადი პროცესებია: 1) წყლის ფოტოლიზი (წყლის გაყოფა სინათლის მოქმედებით ჟანგბადის წარმოქმნით); 2) NADP-ის შემცირება (წყალბადის ატომის დამატება NADP-ში); 3) ფოტოფოსფორილირება (ატფ-ის ფორმირება ADP-დან).

ასე რომ, მსუბუქი ფაზა არის პროცესების ერთობლიობა, რომელიც უზრუნველყოფს მოლეკულური ჟანგბადის, ატომური წყალბადის და ატფ-ის წარმოქმნას სინათლის ენერგიის გამო.

ფოტოსინთეზის ბნელი ფაზა ხდება ქლოროპლასტების სტრომაში. მისი პროცესები არ არის დამოკიდებული სინათლეზე და შეიძლება გაგრძელდეს როგორც სინათლეში, ასევე სიბნელეში, უჯრედის გლუკოზის საჭიროებიდან გამომდინარე. ბნელი ფაზის საფუძველია ციკლური რეაქცია, რომელსაც ეწოდება ნახშირორჟანგის ფიქსაციის ციკლი, ან კალვინის ციკლი. ეს პროცესი პირველად შეისწავლა ამერიკელმა ბიოქიმიკოსმა მელვინ კალვინმა (1911 - 1997), ქიმიის დარგში ნობელის პრემიის ლაურეატი (1961). ბნელ ფაზაში გლუკოზა სინთეზირდება ნახშირორჟანგიდან, წყალბადი NADP-დან და ატფ-ის ენერგია. CO2-ის ფიქსაციის რეაქციები კატალიზებულია რიბულოზა ბისფოსფატ კარბოქსილაზას (რუბისკო) მიერ, დედამიწაზე ყველაზე გავრცელებული ფერმენტი.

ასე რომ, ბნელი ფაზა არის ციკლური რეაქციების ერთობლიობა, რომელიც ATP-ის ქიმიური ენერგიის წყალობით უზრუნველყოფს გლუკოზის წარმოქმნას ნახშირორჟანგის გამოყენებით, რომელიც არის ნახშირბადის წყარო და წყალი, წყალბადის წყარო.

რა არის ფოტოსინთეზის პლანეტარული როლი?

ფოტოსინთეზის მნიშვნელობა ბიოსფეროსთვის არ შეიძლება გადაჭარბებული იყოს. სწორედ ამ პროცესის მეშვეობით ხდება მზის სინათლის ენერგია ფოტო-ავტოტროფების მიერ გარდაიქმნება ნახშირწყლების ქიმიურ ენერგიად, რომლებიც, როგორც წესი, იძლევიან პირველად ორგანულ ნივთიერებებს. მისგან იწყება კვების ჯაჭვები, რომლის გასწვრივ ენერგია გადადის ჰეტეროტროფულ ორგანიზმებზე. მცენარეები საკვებად ემსახურებიან ბალახისმჭამელებს, რომლებიც ამ გზით იღებენ საჭირო საკვებ ნივთიერებებს. შემდეგ ბალახისმჭამელები მტაცებლების საკვებად იქცევიან, მათ ასევე სჭირდებათ ენერგია, რომლის გარეშეც სიცოცხლე შეუძლებელია.

მზის ენერგიის მხოლოდ მცირე ნაწილს იღებენ მცენარეები და იყენებენ ფოტოსინთეზისთვის. მზის ენერგია ძირითადად გამოიყენება აორთქლებისა და დედამიწის ზედაპირის ტემპერატურული რეჟიმის შესანარჩუნებლად. ამრიგად, მზის ენერგიის მხოლოდ 40-50% აღწევს ბიოსფეროში და მზის ენერგიის მხოლოდ 1-2% გარდაიქმნება სინთეზირებულ ორგანულ ნივთიერებებად.

მწვანე მცენარეები და ციანობაქტერიები გავლენას ახდენენ ატმოსფეროს გაზის შემადგენლობაზე. თანამედროვე ატმოსფეროში არსებული მთელი ჟანგბადი ფოტოსინთეზის პროდუქტია. ატმოსფეროს წარმოქმნამ მთლიანად შეცვალა დედამიწის ზედაპირის მდგომარეობა, შესაძლებელი გახადა აერობული სუნთქვის გაჩენა. მოგვიანებით, ევოლუციის პროცესში, ოზონის შრის წარმოქმნის შემდეგ, ცოცხალი ორგანიზმები ხმელეთზე ჩამოვიდნენ. გარდა ამისა, ფოტოსინთეზი ხელს უშლის CO 2-ის დაგროვებას და იცავს პლანეტას გადახურებისგან.

ასე რომ, ფოტოსინთეზს აქვს პლანეტარული მნიშვნელობა, რაც უზრუნველყოფს პლანეტა დედამიწის ცოცხალი ბუნების არსებობას.

აქტივობა მატჩის დავალება

ცხრილის გამოყენებით შეადარეთ ფოტოსინთეზი აერობულ სუნთქვას და გამოიტანეთ დასკვნა პლასტიკური და ენერგეტიკული ცვლის ურთიერთმიმართების შესახებ.

ფოტოსინთეზისა და აერობული სუნთქვის შედარებითი მახასიათებლები

ცოდნის გამოყენების დავალება

ამოიცნონ და დაასახელონ მცენარეებში ფოტოსინთეზის პროცესის ორგანიზების დონეები. დაასახელეთ მცენარეული ორგანიზმის ადაპტაციები ფოტოსინთეზისთვის მისი ორგანიზაციის სხვადასხვა დონეზე.

დამოკიდებულება ბიოლოგია + ლიტერატურა

K. A. Timiryazev (1843 - 1920), ფოტოსინთეზის ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი მკვლევარი, წერდა: ”ქლოროფილის მიკროსკოპული მწვანე მარცვალი არის ფოკუსი, წერტილი მსოფლიო სივრცეში, რომელშიც მზის ენერგია მიედინება ერთი ბოლოდან და სიცოცხლის ყველა გამოვლინება მიწაზე მეორისგან მოდის. ეს არის ნამდვილი პრომეთე, რომელმაც მოიპარა ცეცხლი ციდან. მის მიერ მოპარული მზის სხივი იწვის როგორც მოციმციმე უფსკრულში, ისე დენის კაშკაშა ნაპერწკალში. მზის სხივი მოძრაობაში აყენებს გიგანტური ორთქლის ძრავის ბორბალს, მხატვრის ფუნჯს და პოეტის კალამს. გამოიყენე შენი ცოდნა და დაადასტურე განცხადება, რომ მზის სხივი პოეტის კალამს მოძრაობაში აყენებს.

ეს არის სახელმძღვანელო მასალა.

ფოტოსინთეზი არის სინათლის ენერგიის გარდაქმნა ქიმიურ ბმის ენერგიად.ორგანული ნაერთები.

ფოტოსინთეზი დამახასიათებელია მცენარეებისთვის, მათ შორის ყველა წყალმცენარეებისთვის, პროკარიოტების რაოდენობის, მათ შორის ციანობაქტერიებისა და ზოგიერთი უჯრედული ევკარიოტისთვის.

უმეტეს შემთხვევაში, ფოტოსინთეზი წარმოქმნის ჟანგბადს (O2), როგორც ქვეპროდუქტს. თუმცა, ეს ყოველთვის ასე არ არის, რადგან ფოტოსინთეზის რამდენიმე გზა არსებობს. ჟანგბადის გამოყოფის შემთხვევაში, მისი წყარო წყალია, საიდანაც წყალბადის ატომები გამოიყოფა ფოტოსინთეზის საჭიროებისთვის.

ფოტოსინთეზი შედგება მრავალი რეაქციისგან, რომელშიც მონაწილეობენ სხვადასხვა პიგმენტები, ფერმენტები, კოენზიმები და ა.შ.მთავარი პიგმენტებია ქლოროფილები, მათ გარდა კაროტინოიდები და ფიკობილინები.

ბუნებაში მცენარეთა ფოტოსინთეზის ორი გზაა გავრცელებული: C 3 და C 4. სხვა ორგანიზმებს აქვთ საკუთარი სპეციფიკური რეაქციები. ის, რაც აერთიანებს ამ განსხვავებულ პროცესებს ტერმინის „ფოტოსინთეზის“ ქვეშ არის ის, რომ ყველა მათგანში, მთლიანობაში, ხდება ფოტონის ენერგიის გარდაქმნა ქიმიურ კავშირად. შედარებისთვის: ქიმიოსინთეზის დროს ზოგიერთი ნაერთების (არაორგანული) ქიმიური ბმის ენერგია გარდაიქმნება სხვებში - ორგანულად.

ფოტოსინთეზის ორი ფაზა არსებობს - მსუბუქი და ბნელი.პირველი დამოკიდებულია სინათლის გამოსხივებაზე (hν), რომელიც აუცილებელია რეაქციების გასაგრძელებლად. ბნელი ფაზა სინათლისგან დამოუკიდებელია.

მცენარეებში ფოტოსინთეზი ხდება ქლოროპლასტებში. ყველა რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება პირველადი ორგანული ნივთიერებები, საიდანაც შემდეგ სინთეზირდება ნახშირწყლები, ამინომჟავები, ცხიმოვანი მჟავები და ა.შ.ჩვეულებრივ, ფოტოსინთეზის მთლიანი რეაქცია იწერება მიმართებაში. გლუკოზა - ფოტოსინთეზის ყველაზე გავრცელებული პროდუქტი:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

ჟანგბადის ატომები, რომლებიც ქმნიან O 2 მოლეკულას, მიიღება არა ნახშირორჟანგისაგან, არამედ წყლისგან. ნახშირორჟანგი ნახშირბადის წყაროარაც უფრო მნიშვნელოვანია. მისი შეკვრის გამო მცენარეებს აქვთ ორგანული ნივთიერებების სინთეზის შესაძლებლობა.

ზემოთ წარმოდგენილი ქიმიური რეაქცია არის განზოგადებული და მთლიანი. ეს შორს არის პროცესის არსისაგან. ასე რომ, გლუკოზა არ წარმოიქმნება ნახშირორჟანგის ექვსი ინდივიდუალური მოლეკულისგან. CO 2-ის შეერთება ხდება ერთ მოლეკულაში, რომელიც ჯერ უკვე არსებულ ხუთნახშირბადიან შაქარს უერთდება.

პროკარიოტებს აქვთ ფოტოსინთეზის საკუთარი მახასიათებლები. ასე რომ, ბაქტერიებში მთავარი პიგმენტი არის ბაქტერიოქლოროფილი და ჟანგბადი არ გამოიყოფა, რადგან წყალბადი არ იღება წყლისგან, არამედ ხშირად წყალბადის სულფიდიდან ან სხვა ნივთიერებებისგან. ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეებში მთავარი პიგმენტი არის ქლოროფილი, ხოლო ჟანგბადი გამოიყოფა ფოტოსინთეზის დროს.

ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზა

ფოტოსინთეზის სინათლის ფაზაში ATP და NADP·H 2 სინთეზირდება გასხივოსნებული ენერგიის გამო.Ხდება ხოლმე ქლოროპლასტების თილაკოიდებზე, სადაც პიგმენტები და ფერმენტები ქმნიან კომპლექსურ კომპლექსებს ელექტროქიმიური სქემების ფუნქციონირებისთვის, რომლის მეშვეობითაც ელექტრონები და ნაწილობრივ წყალბადის პროტონები გადადის.

ელექტრონები მთავრდება კოენზიმ NADP-თან, რომელიც უარყოფითად დამუხტული იზიდავს პროტონების ნაწილს და გადაიქცევა NADP H2-ად. ასევე, პროტონების დაგროვება თილაკოიდური მემბრანის ერთ მხარეს და ელექტრონების მეორე მხარეს ქმნის ელექტროქიმიურ გრადიენტს, რომლის პოტენციალს იყენებს ფერმენტ ATP სინთეტაზა ADP-დან და ფოსფორის მჟავიდან ატფ-ის სინთეზისთვის.

ფოტოსინთეზის ძირითადი პიგმენტები სხვადასხვა ქლოროფილია. მათი მოლეკულები იჭერენ სინათლის გარკვეული, ნაწილობრივ განსხვავებული სპექტრის გამოსხივებას. ამ შემთხვევაში, ქლოროფილის მოლეკულების ზოგიერთი ელექტრონი გადადის უფრო მაღალ ენერგეტიკულ დონეზე. ეს არის არასტაბილური მდგომარეობა და, თეორიულად, ელექტრონები, იგივე გამოსხივების საშუალებით, გარედან მიღებულ ენერგიას კოსმოსში უნდა მისცენ და დაუბრუნდნენ წინა დონეს. ამასთან, ფოტოსინთეზურ უჯრედებში, აღგზნებული ელექტრონები იპყრობს მიმღებთა მიერ და მათი ენერგიის თანდათანობითი შემცირებით, გადადის მატარებლების ჯაჭვის გასწვრივ.

თილაკოიდურ მემბრანებზე არის ორი ტიპის ფოტოსისტემა, რომლებიც ასხივებენ ელექტრონებს სინათლის ზემოქმედებისას.ფოტოსისტემები წარმოადგენს ძირითადად ქლოროფილის პიგმენტების კომპლექსურ კომპლექსს რეაქციის ცენტრით, საიდანაც ელექტრონები იშლება. ფოტოსისტემაში მზის შუქი იჭერს უამრავ მოლეკულას, მაგრამ მთელი ენერგია გროვდება რეაქციის ცენტრში.

I ფოტოსისტემის ელექტრონები, რომლებმაც გაიარეს მატარებლების ჯაჭვი, აღადგენს NADP-ს.

ფოტოსისტემა II-დან მოწყვეტილი ელექტრონების ენერგია გამოიყენება ატფ-ის სინთეზისთვის.ხოლო II ფოტოსისტემის ელექტრონები ავსებენ I ფოტოსისტემის ელექტრონულ ხვრელებს.

მეორე ფოტოსისტემის ხვრელები ივსება შედეგად წარმოქმნილი ელექტრონებით წყლის ფოტოლიზი. ფოტოლიზი ასევე ხდება სინათლის მონაწილეობით და შედგება H 2 O-ის პროტონებად, ელექტრონებად და ჟანგბადად დაშლაში. წყლის ფოტოლიზის შედეგად წარმოიქმნება თავისუფალი ჟანგბადი. პროტონები მონაწილეობენ ელექტროქიმიური გრადიენტის შექმნაში და NADP-ის შემცირებაში. ელექტრონები მიიღება II ფოტოსისტემის ქლოროფილით.

ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზის სავარაუდო შემაჯამებელი განტოლება:

H 2 O + NADP + 2ADP + 2P → ½O 2 + NADP H 2 + 2ATP

ელექტრონების ციკლური ტრანსპორტი

Ე. წ ფოტოსინთეზის არაციკლური სინათლის ფაზა. კიდევ არის კიდევ ელექტრონების ციკლური ტრანსპორტი, როდესაც NADP-ის შემცირება არ ხდება. ამ შემთხვევაში, ელექტრონები ფოტოსისტემიდან I მიდიან გადამზიდავ ჯაჭვში, სადაც სინთეზირდება ATP. ანუ, ეს ელექტრონული სატრანსპორტო ჯაჭვი იღებს ელექტრონებს ფოტოსისტემიდან I და არა II-დან. პირველი ფოტოსისტემა, როგორც იქნა, ახორციელებს ციკლს: გამოსხივებული ელექტრონები მას უბრუნდებიან. გზად ისინი ენერგიის ნაწილს ხარჯავენ ატფ-ის სინთეზზე.

ფოტოფოსფორილირება და ოქსიდაციური ფოსფორილირება

ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზა შეიძლება შევადაროთ უჯრედული სუნთქვის სტადიას - ჟანგვითი ფოსფორილირებას, რომელიც ხდება მიტოქონდრიულ კრისტებზე. იქაც ATP სინთეზი ხდება ელექტრონებისა და პროტონების გადამზიდავი ჯაჭვის გასწვრივ გადაცემის გამო. თუმცა ფოტოსინთეზის შემთხვევაში ენერგია ატფ-ში ინახება არა უჯრედის, არამედ ძირითადად ფოტოსინთეზის ბნელი ფაზის საჭიროებისთვის. და თუ სუნთქვის დროს ორგანული ნივთიერებები ენერგიის საწყისი წყაროა, მაშინ ფოტოსინთეზის დროს ეს მზის შუქია. ფოტოსინთეზის დროს ატფ-ის სინთეზს ე.წ ფოტოფოსფორილირებავიდრე ოქსიდაციური ფოსფორილირება.

ფოტოსინთეზის ბნელი ეტაპი

პირველად ფოტოსინთეზის ბნელი ფაზა დეტალურად შეისწავლეს კალვინმა, ბენსონმა, ბასემმა. მათ მიერ აღმოჩენილ რეაქციების ციკლს მოგვიანებით ეწოდა კალვინის ციკლი, ან C 3 -ფოტოსინთეზი. მცენარეთა გარკვეულ ჯგუფებში შეინიშნება ფოტოსინთეზის მოდიფიცირებული გზა - C 4, რომელსაც ასევე უწოდებენ ჰეჩ-სლაკის ციკლს.

ფოტოსინთეზის ბნელ რეაქციებში CO 2 ფიქსირდება.ბნელი ფაზა ხდება ქლოროპლასტის სტრომაში.

CO 2-ის აღდგენა ხდება ATP-ის ენერგიისა და NADP·H 2-ის შემცირების ძალის გამო, რომელიც წარმოიქმნება სინათლის რეაქციებში. მათ გარეშე ნახშირბადის ფიქსაცია არ ხდება. ამიტომ, მიუხედავად იმისა, რომ ბნელი ფაზა პირდაპირ არ არის დამოკიდებული სინათლეზე, ის ჩვეულებრივ შუქზეც მიმდინარეობს.

კალვინის ციკლი

ბნელი ფაზის პირველი რეაქცია არის CO 2-ის დამატება ( კარბოქსილაციაე) 1,5-რიბულოზა ბიფოსფატამდე ( რიბულოზა 1,5-დიფოსფატი) – RiBF. ეს უკანასკნელი არის ორმაგად ფოსფორილირებული რიბოზა. ეს რეაქცია კატალიზებულია ფერმენტ რიბულოზა-1,5-დიფოსფატ კარბოქსილაზას მიერ, ასევე ე.წ. რუბისკო.

კარბოქსილირების შედეგად წარმოიქმნება არასტაბილური ექვსნახშირბადოვანი ნაერთი, რომელიც ჰიდროლიზის შედეგად იშლება ორ სამნახშირბადიან მოლეკულად. ფოსფოგლიცერინის მჟავა (PGA)ფოტოსინთეზის პირველი პროდუქტია. FHA ასევე უწოდებენ ფოსფოგლიცერატს.

RiBP + CO 2 + H 2 O → 2FGK

FHA შეიცავს სამ ნახშირბადის ატომს, რომელთაგან ერთი არის მჟავე კარბოქსილის ჯგუფის ნაწილი (-COOH):

FHA გარდაიქმნება სამნახშირბადიან შაქარად (გლიცერალდეჰიდის ფოსფატი) ტრიოზა ფოსფატი (TF), რომელიც უკვე შეიცავს ალდეჰიდის ჯგუფს (-CHO):

FHA (3-მჟავა) → TF (3-შაქარი)

ეს რეაქცია მოიხმარს ATP-ის ენერგიას და NADP · H2-ის შემცირების ძალას. TF არის ფოტოსინთეზის პირველი ნახშირწყალი.

ამის შემდეგ, ტრიოზა ფოსფატის უმეტესი ნაწილი იხარჯება რიბულოზა ბიფოსფატის (RiBP) რეგენერაციაზე, რომელიც კვლავ გამოიყენება CO 2-ის დასაკავშირებლად. რეგენერაცია მოიცავს ATP-ის მოხმარების რეაქციების სერიას, რომელშიც შედის შაქრის ფოსფატები 3-დან 7 ნახშირბადის ატომთან ერთად.

RiBF-ის ამ ციკლში სრულდება კალვინის ციკლი.

მასში წარმოქმნილი TF-ის უფრო მცირე ნაწილი ტოვებს კალვინის ციკლს. ნახშირორჟანგის 6 შეკრული მოლეკულის თვალსაზრისით, გამოსავალი არის ტრიოზა ფოსფატის 2 მოლეკულა. ციკლის მთლიანი რეაქცია შეყვანისა და გამომავალი პროდუქტებით:

6CO 2 + 6H 2 O → 2TF

ამავდროულად, შეკავშირებაში მონაწილეობს 6 RiBP მოლეკულა და იქმნება 12 FHA მოლეკულა, რომლებიც გარდაიქმნება 12 TF-ად, საიდანაც 10 მოლეკულა რჩება ციკლში და გარდაიქმნება 6 RiBP მოლეკულად. ვინაიდან TF არის სამნახშირბადიანი შაქარი, ხოლო RiBP არის ხუთნახშირბადიანი, ნახშირბადის ატომებთან მიმართებაში გვაქვს: 10 * 3 = 6 * 5. ნახშირბადის ატომების რაოდენობა, რომლებიც უზრუნველყოფენ ციკლს, არ იცვლება, ყველა საჭირო. RiBP რეგენერირებულია. ხოლო ციკლში შემავალი ნახშირორჟანგის ექვსი მოლეკულა იხარჯება ციკლიდან გამოსული ტრიოზაფოსფატის ორი მოლეკულის წარმოქმნაზე.

კალვინის ციკლი, რომელიც დაფუძნებულია 6 შეკრულ CO 2 მოლეკულაზე, მოიხმარს 18 ATP მოლეკულას და 12 NADP · H 2 მოლეკულას, რომლებიც სინთეზირებულია ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზის რეაქციებში.

გაანგარიშება ხორციელდება ორი ტრიოზა ფოსფატის მოლეკულისთვის, რომელიც ტოვებს ციკლს, რადგან მოგვიანებით წარმოქმნილი გლუკოზის მოლეკულა მოიცავს 6 ნახშირბადის ატომს.

ტრიოზა ფოსფატი (TF) არის კალვინის ციკლის საბოლოო პროდუქტი, მაგრამ მას ძნელად შეიძლება ვუწოდოთ ფოტოსინთეზის საბოლოო პროდუქტი, რადგან ის თითქმის არ გროვდება, მაგრამ სხვა ნივთიერებებთან რეაგირებისას გადაიქცევა გლუკოზაში, საქაროზაში, სახამებელში, ცხიმებში. ცხიმოვანი მჟავები, ამინომჟავები. TF-ის გარდა, FHA მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. თუმცა, ასეთი რეაქციები ხდება არა მხოლოდ ფოტოსინთეზურ ორგანიზმებში. ამ თვალსაზრისით, ფოტოსინთეზის ბნელი ფაზა იგივეა, რაც კალვინის ციკლი.

PHA გარდაიქმნება ექვსნახშირბადიან შაქარში ეტაპობრივი ფერმენტული კატალიზით. ფრუქტოზა-6-ფოსფატი, რომელიც იქცევა გლუკოზა. მცენარეებში გლუკოზის პოლიმერიზაცია შესაძლებელია სახამებლისა და ცელულოზის სახით. ნახშირწყლების სინთეზი გლიკოლიზის საპირისპირო პროცესის მსგავსია.

ფოტოსუნთქვა

ჟანგბადი აფერხებს ფოტოსინთეზს. რაც უფრო მეტია O 2 გარემოში, მით ნაკლებად ეფექტურია CO 2-ის სეკვესტრის პროცესი. ფაქტია, რომ ფერმენტ რიბულოზა ბისფოსფატ კარბოქსილაზას (რუბისკო) შეუძლია რეაგირება არა მხოლოდ ნახშირორჟანგთან, არამედ ჟანგბადთანაც. ამ შემთხვევაში, ბნელი რეაქციები გარკვეულწილად განსხვავებულია.

ფოსფოგლიკოლატი არის ფოსფოგლიკოლის მჟავა. მისგან ფოსფატის ჯგუფი მაშინვე იშლება და ის გლიკოლის მჟავად (გლიკოლატად) იქცევა. მისი „უტილიზაციისთვის“ ისევ ჟანგბადია საჭირო. აქედან გამომდინარე, რაც მეტი ჟანგბადი ატმოსფეროშია, მით უფრო ასტიმულირებს ფოტოსუნთქვას და მით მეტი ჟანგბადი დასჭირდება მცენარეს რეაქციის პროდუქტებისგან თავის დასაღწევად.

ფოტორესპირაცია არის სინათლის დამოკიდებული ჟანგბადის მოხმარება და ნახშირორჟანგის გამოყოფა.ანუ აირების გაცვლა ხდება როგორც სუნთქვის დროს, მაგრამ ხდება ქლოროპლასტებში და დამოკიდებულია სინათლის გამოსხივებაზე. ფოტორესპირაცია დამოკიდებულია მხოლოდ სინათლეზე, რადგან რიბულოზა ბიფოსფატი წარმოიქმნება მხოლოდ ფოტოსინთეზის დროს.

ფოტორესპირაციის დროს ნახშირბადის ატომები გლიკოლატიდან ბრუნდება კალვინის ციკლში ფოსფოგლიცერინის მჟავას (ფოსფოგლიცერატი) სახით.

2 გლიკოლატი (C 2) → 2 გლიოქსილატი (C 2) → 2 გლიცინი (C 2) - CO 2 → სერინი (C 3) → ჰიდროქსიპირუვატი (C 3) → გლიცერატი (C 3) → FGK (C 3)

როგორც ხედავთ, დაბრუნება არ არის დასრულებული, ვინაიდან ერთი ნახშირბადის ატომი იკარგება, როდესაც გლიცინის ორი მოლეკულა გარდაიქმნება ამინომჟავის სერინის ერთ მოლეკულად, ხოლო ნახშირორჟანგი გამოიყოფა.

ჟანგბადი საჭიროა გლიკოლატის გლიოქსილატად და გლიცინის სერინად გადაქცევის ეტაპებზე.

გლიკოლატის გარდაქმნა გლიოქსილატად და შემდეგ გლიცინად ხდება პეროქსიზომებში, ხოლო სერინი სინთეზირდება მიტოქონდრიაში. სერინი კვლავ შედის პეროქსიზომებში, სადაც ის ჯერ აწარმოებს ჰიდროქსიპირუვატს, შემდეგ კი გლიცერატს. გლიცერატი უკვე შედის ქლოროპლასტებში, სადაც FHA სინთეზირდება მისგან.

ფოტორესპირაცია ტიპიურია ძირითადად C3 ტიპის ფოტოსინთეზის მქონე მცენარეებისთვის. ის შეიძლება საზიანოდ ჩაითვალოს, რადგან ენერგია იხარჯება გლიკოლატის FHA-ად გადაქცევაზე. როგორც ჩანს, ფოტორესპირაცია წარმოიშვა იმის გამო, რომ უძველესი მცენარეები არ იყვნენ მზად ატმოსფეროში დიდი რაოდენობით ჟანგბადისთვის. თავდაპირველად მათი ევოლუცია მიმდინარეობდა ნახშირორჟანგით მდიდარ ატმოსფეროში და სწორედ მან დაიპყრო რუბისკოს ფერმენტის რეაქციის ცენტრი.

C4 -ფოტოსინთეზი, ან ჰეჩ-სლეკის ციკლი

თუ C 3 ფოტოსინთეზში ბნელი ფაზის პირველი პროდუქტია ფოსფოგლიცერინის მჟავა, რომელიც მოიცავს სამ ნახშირბადის ატომს, მაშინ C 4 გზაზე პირველი პროდუქტებია მჟავები, რომლებიც შეიცავს ოთხ ნახშირბადის ატომს: ვაშლის, ოქსილოძმარვის, ასპარტინის.

C 4 -ფოტოსინთეზი შეინიშნება ბევრ ტროპიკულ მცენარეში, მაგალითად, შაქრის ლერწამი, სიმინდი.

C 4 - მცენარეები უფრო ეფექტურად შთანთქავენ ნახშირბადის მონოქსიდს, მათ თითქმის არ აქვთ ფოტოსუნთქვა.

მცენარეებს, რომლებშიც ფოტოსინთეზის ბნელი ფაზა მიმდინარეობს C 4 გზის გასწვრივ, აქვთ სპეციალური ფოთლის სტრუქტურა. მასში გამტარი ჩალიჩები გარშემორტყმულია უჯრედების ორმაგი ფენით. შიდა ფენა არის გამტარი სხივის უგულებელყოფა. გარე ფენა არის მეზოფილის უჯრედები. ქლოროპლასტის უჯრედების ფენები განსხვავდება ერთმანეთისგან.

მეზოფილურ ქლოროპლასტებს ახასიათებთ მსხვილი მარცვლები, ფოტოსისტემების მაღალი აქტივობა, ფერმენტ RiBP კარბოქსილაზას (რუბისკო) და სახამებლის არარსებობა. ანუ ამ უჯრედების ქლოროპლასტები ადაპტირებულია ძირითადად ფოტოსინთეზის სინათლის ფაზაზე.

გამტარი შეკვრის უჯრედების ქლოროპლასტებში გრანა თითქმის არ არის განვითარებული, მაგრამ RiBP კარბოქსილაზას კონცენტრაცია მაღალია. ეს ქლოროპლასტები ადაპტირებულია ფოტოსინთეზის ბნელ ფაზაში.

ნახშირორჟანგი ჯერ შედის მეზოფილის უჯრედებში, უკავშირდება ორგანულ მჟავებს, ამ ფორმით ტრანსპორტირდება გარსის უჯრედებში, გამოიყოფა და შემდეგ აკავშირებს ისევე, როგორც C3 მცენარეებში. ანუ, C 4 - გზა ავსებს და არა ცვლის C 3-ს.

მეზოფილში CO 2 ემატება ფოსფოენოლპირუვატს (PEP) ოქსალოაცეტატის (მჟავას) წარმოქმნით, რომელიც მოიცავს ოთხ ნახშირბადის ატომს:

რეაქცია მიმდინარეობს PEP-კარბოქსილაზას ფერმენტის მონაწილეობით, რომელსაც აქვს უფრო მაღალი აფინურობა CO 2-თან, ვიდრე რუბისკო. გარდა ამისა, PEP-კარბოქსილაზა არ ურთიერთქმედებს ჟანგბადთან და, შესაბამისად, არ იხარჯება ფოტოსუნთქვაზე. ამრიგად, C4 ფოტოსინთეზის უპირატესობა მდგომარეობს ნახშირორჟანგის უფრო ეფექტურ ფიქსაციაში, გარსის უჯრედებში მისი კონცენტრაციის მატებაში და, შესაბამისად, RiBP კარბოქსილაზას უფრო ეფექტურ მუშაობაში, რომელიც თითქმის არ მოიხმარება ფოტორესპირაციისთვის.

ოქსალოაცეტატი გარდაიქმნება 4-ნახშირბადის დიკარბოქსილის მჟავად (მალატი ან ასპარტატი), რომელიც ტრანსპორტირდება სისხლძარღვთა შეკვრათა დამცავი უჯრედების ქლოროპლასტებში. აქ მჟავა დეკარბოქსილირდება (CO2-ის მოცილება), იჟანგება (წყალბადის მოცილება) და გარდაიქმნება პირუვატად. წყალბადი აღადგენს NADP-ს. პირუვატი უბრუნდება მეზოფილს, სადაც PEP რეგენერირებულია მისგან ATP-ის მოხმარებით.

გარსების უჯრედების ქლოროპლასტებში მოწყვეტილი CO2 მიდის ფოტოსინთეზის ბნელი ფაზის ჩვეულ C 3 გზაზე, ანუ კალვინის ციკლამდე.

ჰეჩ-სლეკის გზის გასწვრივ ფოტოსინთეზი მეტ ენერგიას მოითხოვს.

ითვლება, რომ C 4 გზა განვითარდა გვიან, ვიდრე C 3 გზა და მრავალი თვალსაზრისით არის ადაპტაცია ფოტორესპირაციის წინააღმდეგ.

პლანეტის ყველა ცოცხალ არსებას გადარჩენისთვის საკვები ან ენერგია სჭირდება. ზოგიერთი ორგანიზმი იკვებება სხვა არსებებით, ზოგს კი შეუძლია საკუთარი საკვები ნივთიერებების წარმოება. ისინი ქმნიან საკუთარ საკვებს, გლუკოზას, პროცესის დროს, რომელსაც ფოტოსინთეზი ეწოდება.

ფოტოსინთეზი და სუნთქვა ურთიერთდაკავშირებულია. ფოტოსინთეზის შედეგია გლუკოზა, რომელიც ორგანიზმში ქიმიური ენერგიის სახით ინახება. ეს შენახული ქიმიური ენერგია მოდის არაორგანული ნახშირბადის (ნახშირორჟანგი) ორგანულ ნახშირბადად გადაქცევისგან. სუნთქვის პროცესი ათავისუფლებს შენახულ ქიმიურ ენერგიას.

მათ მიერ წარმოებული პროდუქტების გარდა, მცენარეებს ასევე სჭირდებათ ნახშირბადი, წყალბადი და ჟანგბადი გადარჩენისთვის. ნიადაგიდან შთანთქმული წყალი უზრუნველყოფს წყალბადს და ჟანგბადს. ფოტოსინთეზის დროს ნახშირბადი და წყალი გამოიყენება საკვების სინთეზისთვის. მცენარეებს ასევე სჭირდებათ ნიტრატები ამინომჟავების შესაქმნელად (ამინომჟავა არის ინგრედიენტი ცილის შესაქმნელად). გარდა ამისა, მათ სჭირდებათ მაგნიუმი ქლოროფილის წარმოებისთვის.

შენიშვნა:ცოცხალ არსებებს, რომლებიც სხვა საკვებზეა დამოკიდებული, ე.წ. ჰეტეროტროფების მაგალითებია ბალახისმჭამელები, როგორიცაა ძროხა და მწერების მჭამელი მცენარეები. ცოცხალ არსებებს, რომლებიც აწარმოებენ საკუთარ საკვებს, ეწოდება. მწვანე მცენარეები და წყალმცენარეები ავტოტროფების მაგალითებია.

ამ სტატიაში შეიტყობთ დაწვრილებით იმის შესახებ, თუ როგორ ხდება ფოტოსინთეზი მცენარეებში და ამ პროცესისთვის აუცილებელ პირობებზე.

ფოტოსინთეზის განმარტება

ფოტოსინთეზი არის ქიმიური პროცესი, რომლის დროსაც მცენარეები, ზოგიერთი და წყალმცენარეები გამოიმუშავებენ გლუკოზას და ჟანგბადს ნახშირორჟანგიდან და წყლისგან, ენერგიის წყაროდ მხოლოდ სინათლის გამოყენებით.

ეს პროცესი უაღრესად მნიშვნელოვანია დედამიწაზე სიცოცხლისთვის, რადგან გამოყოფს ჟანგბადს, რომელზეც მთელი სიცოცხლეა დამოკიდებული.

რატომ სჭირდებათ მცენარეებს გლუკოზა (საკვები)?

ისევე როგორც ადამიანებსა და სხვა ცოცხალ არსებებს, მცენარეებსაც სჭირდებათ საკვები სიცოცხლის შესანარჩუნებლად. მცენარეებისთვის გლუკოზის ღირებულება შემდეგია:

• ფოტოსინთეზის შედეგად მიღებული გლუკოზა გამოიყენება სუნთქვის დროს, რათა განთავისუფლდეს ენერგია, რომელიც მცენარეს სჭირდება სხვა სასიცოცხლო პროცესებისთვის.
• მცენარის უჯრედები ასევე გარდაქმნიან გლუკოზის ნაწილს სახამებლად, რომელიც გამოიყენება საჭიროებისამებრ. ამ მიზეზით, მკვდარი მცენარეები გამოიყენება ბიომასად, რადგან ისინი ინახავენ ქიმიურ ენერგიას.
• გლუკოზა ასევე საჭიროა სხვა ქიმიკატების წარმოებისთვის, როგორიცაა ცილები, ცხიმები და მცენარეული შაქარი, რომლებიც საჭიროა ზრდისთვის და სხვა აუცილებელი პროცესებისთვის.

ფოტოსინთეზის ფაზები

ფოტოსინთეზის პროცესი ორ ფაზად იყოფა: ღია და ბნელი.

ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზა

როგორც სახელი გვთავაზობს, სინათლის ფაზებს მზის სინათლე სჭირდება. სინათლეზე დამოკიდებულ რეაქციებში მზის ენერგია შეიწოვება ქლოროფილით და გარდაიქმნება შენახულ ქიმიურ ენერგიად ელექტრონის გადამტანი მოლეკულის NADPH (ნიკოტინამიდ ადენინ დინუკლეოტიდის ფოსფატი) და ენერგიის მოლეკულის ATP (ადენოზინტრიფოსფატი) სახით. მსუბუქი ფაზები წარმოიქმნება თილაკოიდურ მემბრანებში ქლოროპლასტის შიგნით.

ფოტოსინთეზის ბნელი ფაზა ან კალვინის ციკლი

ბნელ ფაზაში ან კალვინის ციკლში, სინათლის ფაზიდან აღგზნებული ელექტრონები უზრუნველყოფენ ენერგიას ნახშირორჟანგის მოლეკულებიდან ნახშირწყლების ფორმირებისთვის. სინათლისგან დამოუკიდებელ ფაზებს ზოგჯერ უწოდებენ კალვინის ციკლს პროცესის ციკლური ბუნების გამო.

მიუხედავად იმისა, რომ ბნელი ფაზები არ იყენებენ სინათლეს, როგორც რეაგენტს (და შედეგად შეიძლება მოხდეს დღე ან ღამე), ისინი საჭიროებენ შუქზე დამოკიდებული რეაქციების პროდუქტებს ფუნქციონირებისთვის. სინათლისგან დამოუკიდებელი მოლეკულები დამოკიდებულია ენერგიის გადამზიდავ მოლეკულებზე ATP და NADPH ახალი ნახშირწყლების მოლეკულების შესაქმნელად. მოლეკულებზე ენერგიის გადაცემის შემდეგ, ენერგიის მატარებლები ბრუნდებიან სინათლის ფაზებში, რათა მიიღონ მეტი ენერგიული ელექტრონები. გარდა ამისა, რამდენიმე მუქი ფაზის ფერმენტი აქტიურდება სინათლის მიერ.

ფოტოსინთეზის ფაზების დიაგრამა

შენიშვნა:ეს ნიშნავს, რომ ბნელი ფაზები არ გაგრძელდება, თუ მცენარეებს ძალიან დიდი ხნით მოკლებული იქნება სინათლე, რადგან ისინი იყენებენ სინათლის ფაზის პროდუქტებს.

მცენარის ფოთლების სტრუქტურა

ჩვენ არ შეგვიძლია სრულად გავიგოთ ფოტოსინთეზი, თუ არ ვიცოდეთ მეტი ფოთლის სტრუქტურის შესახებ. ფოთოლი ადაპტირებულია სასიცოცხლო როლის შესასრულებლად ფოტოსინთეზის პროცესში.

ფოთლების გარე სტრუქტურა

• მოედანი

მცენარის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა ფოთლების დიდი ზედაპირი. მწვანე მცენარეების უმეტესობას აქვს ფართო, ბრტყელი და ღია ფოთლები, რომლებსაც შეუძლიათ იმდენი მზის ენერგიის (მზის) დაჭერა, რამდენიც საჭიროა ფოტოსინთეზისთვის.

• ცენტრალური ვენა და ფოთოლი

შუალედი და ფოთოლი უერთდებიან ერთმანეთს და ქმნიან ფოთლის ფუძეს. ფოთოლი ფოთოლს ისე ათავსებს, რომ რაც შეიძლება მეტი სინათლე მიიღოს.

• ფოთლის პირი

უბრალო ფოთლებს აქვთ ერთი ფოთოლი, ხოლო შედგენილ ფოთლებს რამდენიმე. ფოთლის პირი ფოთლის ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი კომპონენტია, რომელიც უშუალოდ მონაწილეობს ფოტოსინთეზის პროცესში.

• ვენები

ფოთლებში ვენების ქსელი წყალს ღეროებიდან ფოთლებზე ატარებს. გამოთავისუფლებული გლუკოზა ასევე იგზავნება მცენარის სხვა ნაწილებში ფოთლებიდან ვენების მეშვეობით. გარდა ამისა, ფოთლის ეს ნაწილები მხარს უჭერენ და უჭერენ ფოთლის ფირფიტას ბრტყელზე, რათა უფრო მეტი მზის შუქი დაიჭიროს. ვენების განლაგება დამოკიდებულია მცენარის ტიპზე.

• ფოთლის ბაზა

ფოთლის ძირი მისი ყველაზე დაბალი ნაწილია, რომელიც ღეროსთან არის მიბმული. ხშირად, ფოთლის ძირში არის წყვილი ღეროები.

• ფოთლის კიდე

მცენარის სახეობიდან გამომდინარე, ფოთლის კიდეს შეიძლება ჰქონდეს სხვადასხვა ფორმა, მათ შორის: მთლიანი, დაკბილული, დაკბილული, ღრძილით, კრენატი და ა.შ.

• ფოთლის წვერი

ფოთლის კიდის მსგავსად, წვერი სხვადასხვა ფორმისაა, მათ შორის: ბასრი, მრგვალი, ბლაგვი, წაგრძელებული, გადაწეული და ა.შ.

ფოთლების შიდა სტრუქტურა

ქვემოთ მოცემულია ფოთლის ქსოვილების შიდა სტრუქტურის ახლო დიაგრამა:

• კუტიკულა

კუტიკულა მოქმედებს როგორც მთავარი, დამცავი ფენა მცენარის ზედაპირზე. როგორც წესი, ის უფრო სქელია ფოთლის თავზე. კუტიკულა დაფარულია ცვილის მსგავსი ნივთიერებით, რომელიც იცავს მცენარეს წყლისგან.

• ეპიდერმისი

ეპიდერმისი არის უჯრედების ფენა, რომელიც წარმოადგენს ფოთლის მთლიან ქსოვილს. მისი მთავარი ფუნქციაა ფოთლის შიდა ქსოვილების დაცვა დეჰიდრატაციისგან, მექანიკური დაზიანებისა და ინფექციებისგან. ის ასევე არეგულირებს გაზის გაცვლის და ტრანსპირაციის პროცესს.

• მეზოფილი

მეზოფილი მცენარის ძირითადი ქსოვილია. სწორედ აქ ხდება ფოტოსინთეზის პროცესი. მცენარეთა უმეტესობაში მეზოფილი იყოფა ორ ფენად: ზედა პალისადია და ქვედა სპონგური.

• დამცავი უჯრედები

მცველი უჯრედები არის სპეციალიზირებული უჯრედები ფოთლის ეპიდერმისში, რომლებიც გამოიყენება გაზის გაცვლის გასაკონტროლებლად. ისინი ასრულებენ სტომატის დამცავ ფუნქციას. სტომატალური ფორები ხდება დიდი, როდესაც წყალი თავისუფლად არის ხელმისაწვდომი, წინააღმდეგ შემთხვევაში დამცავი უჯრედები ხდება ლეთარგიული.

• სტომა

ფოტოსინთეზი დამოკიდებულია ნახშირორჟანგის (CO2) შეღწევაზე ჰაერიდან სტომატის გავლით მეზოფილის ქსოვილებში. ჟანგბადი (O2), რომელიც მიიღება ფოტოსინთეზის გვერდითი პროდუქტის სახით, მცენარიდან გამოდის სტომატის მეშვეობით. როდესაც სტომატები ღიაა, წყალი იკარგება აორთქლების შედეგად და უნდა შეივსოს ტრანსპირაციის ნაკადის მეშვეობით ფესვებით მიღებული წყლით. მცენარეები იძულებულნი არიან დააბალანსონ ჰაერიდან შთანთქმული CO2-ის რაოდენობა და წყლის დაკარგვა სტომატური ფორებით.

ფოტოსინთეზისთვის საჭირო პირობები

ქვემოთ მოცემულია პირობები, რომლებიც მცენარეებს სჭირდებათ ფოტოსინთეზის პროცესის განსახორციელებლად:

• Ნახშირორჟანგი.უფერო, უსუნო ბუნებრივი აირი, რომელიც გვხვდება ჰაერში და აქვს სამეცნიერო აღნიშვნა CO2. იგი წარმოიქმნება ნახშირბადის და ორგანული ნაერთების წვის დროს და ასევე ხდება სუნთქვის დროს.
• წყალი. გამჭვირვალე თხევადი ქიმიური, უსუნო და უგემოვნო (ნორმალურ პირობებში).
• Მსუბუქი.მიუხედავად იმისა, რომ ხელოვნური განათება ასევე შესაფერისია მცენარეებისთვის, ბუნებრივი მზის სინათლე ზოგადად ქმნის საუკეთესო პირობებს ფოტოსინთეზისთვის, რადგან ის შეიცავს ბუნებრივ ულტრაიისფერ გამოსხივებას, რომელიც დადებითად მოქმედებს მცენარეებზე.
• ქლოროფილი.ეს არის მწვანე პიგმენტი, რომელიც გვხვდება მცენარეების ფოთლებში.
• ნუტრიენტები და მინერალები.ქიმიკატები და ორგანული ნაერთები, რომლებსაც მცენარის ფესვები შთანთქავს ნიადაგიდან.

რა წარმოიქმნება ფოტოსინთეზის შედეგად?

• გლუკოზა;
• ჟანგბადი.

(შუქის ენერგია ნაჩვენებია ფრჩხილებში, რადგან ის არ არის ნივთიერება)

შენიშვნა:მცენარეები იღებენ CO2-ს ჰაერიდან ფოთლების მეშვეობით, ხოლო წყალს ნიადაგიდან ფესვების მეშვეობით. სინათლის ენერგია მზისგან მოდის. შედეგად მიღებული ჟანგბადი ჰაერში ფოთლებიდან გამოიყოფა. შედეგად მიღებული გლუკოზა შეიძლება გარდაიქმნას სხვა ნივთიერებებად, როგორიცაა სახამებელი, რომელიც გამოიყენება ენერგიის შესანახად.

თუ ფოტოსინთეზის ხელშემწყობი ფაქტორები არ არსებობს ან არასაკმარისი რაოდენობითაა, ეს შეიძლება უარყოფითად იმოქმედოს მცენარეზე. მაგალითად, ნაკლები სინათლე ქმნის ხელსაყრელ პირობებს მწერებისთვის, რომლებიც ჭამენ მცენარის ფოთლებს, ხოლო წყლის ნაკლებობა ანელებს მას.

სად ხდება ფოტოსინთეზი?

ფოტოსინთეზი ხდება მცენარის უჯრედებში, პატარა პლასტიდებში, რომლებსაც ქლოროპლასტები ეწოდება. ქლოროპლასტები (ძირითადად გვხვდება მეზოფილის ფენაში) შეიცავს მწვანე ნივთიერებას, რომელსაც ქლოროფილს უწოდებენ. ქვემოთ მოცემულია უჯრედის სხვა ნაწილები, რომლებიც მუშაობენ ქლოროპლასტთან ფოტოსინთეზის განსახორციელებლად.

მცენარეული უჯრედის სტრუქტურა

მცენარეული უჯრედის ნაწილების ფუნქციები

• : უზრუნველყოფს სტრუქტურულ და მექანიკურ მხარდაჭერას, იცავს უჯრედებს ბაქტერიებისგან, აფიქსირებს და განსაზღვრავს უჯრედის ფორმას, აკონტროლებს ზრდის სიჩქარეს და მიმართულებას და აძლევს ფორმას მცენარეებს.
• : უზრუნველყოფს პლატფორმას ფერმენტების მიერ კონტროლირებადი ქიმიური პროცესების უმეტესობისთვის.
• : მოქმედებს როგორც ბარიერი, აკონტროლებს ნივთიერებების მოძრაობას უჯრედში და მის გარეთ.
• : როგორც ზემოთ იყო აღწერილი, ისინი შეიცავს ქლოროფილს, მწვანე ნივთიერებას, რომელიც შთანთქავს სინათლის ენერგიას ფოტოსინთეზის დროს.
• : ღრუ უჯრედის ციტოპლაზმაში, რომელიც ინახავს წყალს.
• : შეიცავს გენეტიკურ ნიშანს (დნმ), რომელიც აკონტროლებს უჯრედის აქტივობას.

ქლოროფილი შთანთქავს სინათლის ენერგიას, რომელიც საჭიროა ფოტოსინთეზისთვის. მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ სინათლის ყველა ფერის ტალღის სიგრძე არ შეიწოვება. მცენარეები ძირითადად შთანთქავენ წითელ და ლურჯ ტალღის სიგრძეებს - ისინი არ შთანთქავენ სინათლეს მწვანე დიაპაზონში.

ნახშირორჟანგი ფოტოსინთეზის დროს

მცენარეები იღებენ ნახშირორჟანგს ჰაერიდან ფოთლების მეშვეობით. ნახშირორჟანგი გადის ფოთლის ძირში არსებული პატარა ნახვრეტით - სტომატით.

ფოთლის ქვედა მხარეს აქვს თავისუფლად განლაგებული უჯრედები, რათა ნახშირორჟანგი მიაღწიოს ფოთლის სხვა უჯრედებს. ის ასევე საშუალებას აძლევს ფოტოსინთეზის შედეგად წარმოქმნილ ჟანგბადს ადვილად დატოვოს ფოთოლი.

ნახშირორჟანგი იმყოფება ჰაერში, რომელსაც ჩვენ ვსუნთქავთ ძალიან დაბალი კონცენტრაციით და აუცილებელი ფაქტორია ფოტოსინთეზის ბნელ ფაზაში.

სინათლე ფოტოსინთეზის პროცესში

ფურცელს, როგორც წესი, აქვს დიდი ზედაპირი, ამიტომ მას შეუძლია ბევრი სინათლის შთანთქმა. მისი ზედა ზედაპირი დაცულია წყლის დაკარგვის, დაავადებისა და ამინდისგან ცვილისებრი ფენით (კუტიკულა). ფურცლის ზედა არის ადგილი, სადაც შუქი ეცემა. მეზოფილის ამ ფენას პალიზადა ეწოდება. იგი ადაპტირებულია დიდი რაოდენობით სინათლის შთანთქმისთვის, რადგან შეიცავს ბევრ ქლოროპლასტს.

სინათლის ფაზებში, ფოტოსინთეზის პროცესი იზრდება მეტი სინათლით. უფრო მეტი ქლოროფილის მოლეკულა იონიზდება და მეტი ATP და NADPH წარმოიქმნება, თუ სინათლის ფოტონები ფოკუსირებულია მწვანე ფოთოლზე. მიუხედავად იმისა, რომ სინათლე ძალზე მნიშვნელოვანია სინათლის ფაზებში, უნდა აღინიშნოს, რომ მისმა ჭარბმა რაოდენობამ შეიძლება დააზიანოს ქლოროფილი და შეამციროს ფოტოსინთეზის პროცესი.

სინათლის ფაზები არ არის ძალიან დამოკიდებული ტემპერატურაზე, წყალზე ან ნახშირორჟანგზე, თუმცა ეს ყველაფერი საჭიროა ფოტოსინთეზის პროცესის დასასრულებლად.

წყალი ფოტოსინთეზის დროს

მცენარეები ფოტოსინთეზისთვის საჭირო წყალს ფესვების მეშვეობით იღებენ. მათ აქვთ ფესვის თმა, რომელიც იზრდება ნიადაგში. ფესვებს ახასიათებთ დიდი ზედაპირი და თხელი კედლები, რაც საშუალებას აძლევს წყალს ადვილად გაიაროს მათში.

სურათზე ნაჩვენებია მცენარეები და მათი უჯრედები საკმარისი რაოდენობით წყლით (მარცხნივ) და მისი ნაკლებობით (მარჯვნივ).

შენიშვნა:ფესვის უჯრედები არ შეიცავს ქლოროპლასტს, რადგან ისინი ჩვეულებრივ სიბნელეში არიან და არ შეუძლიათ ფოტოსინთეზირება.

თუ მცენარე არ შთანთქავს საკმარის წყალს, ის ჭკნება. წყლის გარეშე მცენარე ვერ შეძლებს საკმარისად სწრაფად ფოტოსინთეზს და შეიძლება მოკვდეს კიდეც.

რა მნიშვნელობა აქვს წყალს მცენარეებისთვის?

• უზრუნველყოფს დაშლილ მინერალებს, რომლებიც ხელს უწყობენ მცენარეთა ჯანმრთელობას;
• არის სატრანსპორტო საშუალება;
• მხარს უჭერს სტაბილურობას და სისწორეს;
• გრილებს და ტენიანდება;
• ეს შესაძლებელს ხდის მცენარეთა უჯრედებში სხვადასხვა ქიმიური რეაქციების განხორციელებას.

ფოტოსინთეზის მნიშვნელობა ბუნებაში

ფოტოსინთეზის ბიოქიმიური პროცესი იყენებს მზის ენერგიას წყლისა და ნახშირორჟანგის ჟანგბადად და გლუკოზად გადაქცევისთვის. გლუკოზა გამოიყენება როგორც სამშენებლო მასალა მცენარეებში ქსოვილის ზრდისთვის. ამრიგად, ფოტოსინთეზი არის ფესვების, ღეროების, ფოთლების, ყვავილების და ნაყოფის წარმოქმნის გზა. ფოტოსინთეზის პროცესის გარეშე მცენარეები ვერ იზრდებიან და ვერ გამრავლდებიან.

• პროდიუსერები

მათი ფოტოსინთეზური უნარის გამო, მცენარეები ცნობილია როგორც მწარმოებლები და ემსახურებიან დედამიწის თითქმის ყველა კვების ჯაჭვის ხერხემალს. (წყალმცენარეები მცენარის ეკვივალენტია). ყველა საკვები, რომელსაც ჩვენ ვჭამთ, მოდის ფოტოსინთეზური ორგანიზმებიდან. ჩვენ ვჭამთ ამ მცენარეებს პირდაპირ, ან ვჭამთ ცხოველებს, როგორიცაა ძროხა ან ღორი, რომლებიც მოიხმარენ მცენარეულ საკვებს.

• კვების ჯაჭვის საფუძველი

წყლის სისტემებში მცენარეები და წყალმცენარეები ასევე ქმნიან კვების ჯაჭვის საფუძველს. წყალმცენარეები ემსახურებიან საკვებს, რომლებიც, თავის მხრივ, მოქმედებენ როგორც საკვების წყარო დიდი ორგანიზმებისთვის. წყლის გარემოში ფოტოსინთეზის გარეშე სიცოცხლე შეუძლებელი იქნებოდა.

• ნახშირორჟანგის მოცილება

ფოტოსინთეზი ნახშირორჟანგს გარდაქმნის ჟანგბადად. ფოტოსინთეზის დროს ატმოსფეროდან ნახშირორჟანგი შედის მცენარეში და შემდეგ გამოიყოფა ჟანგბადის სახით. დღევანდელ მსოფლიოში, სადაც ნახშირორჟანგის დონე საგანგაშო სისწრაფით იზრდება, ნებისმიერი პროცესი, რომელიც ატმოსფეროდან ნახშირორჟანგს შლის, ეკოლოგიურად მნიშვნელოვანია.

• ნუტრიენტების ციკლი

მცენარეები და სხვა ფოტოსინთეზური ორგანიზმები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ საკვები ნივთიერებების ციკლში. ჰაერში აზოტი ფიქსირდება მცენარის ქსოვილებში და ხელმისაწვდომი ხდება ცილების დასამზადებლად. ნიადაგში აღმოჩენილი მიკროელემენტები ასევე შეიძლება შევიდეს მცენარეთა ქსოვილში და ხელმისაწვდომი გახდეს ბალახისმჭამელებისთვის კვებით ჯაჭვის შემდგომ.

• ფოტოსინთეზზე დამოკიდებულება

ფოტოსინთეზი დამოკიდებულია სინათლის ინტენსივობასა და ხარისხზე. ეკვატორზე, სადაც მზის შუქი უამრავია მთელი წლის განმავლობაში და წყალი არ არის შემზღუდველი ფაქტორი, მცენარეებს აქვთ მაღალი ზრდის ტემპი და შეიძლება საკმაოდ დიდი გახდნენ. პირიქით, ფოტოსინთეზი ნაკლებად გავრცელებულია ოკეანის ღრმა ნაწილებში, რადგან სინათლე არ აღწევს ამ ფენებში და შედეგად ეს ეკოსისტემა უფრო უნაყოფოა.

სინათლის ენერგიით ან მის გარეშე. დამახასიათებელია მცენარეებისთვის. მოდით განვიხილოთ, რა არის ფოტოსინთეზის მუქი და მსუბუქი ფაზები.

Ზოგადი ინფორმაცია

მაღალ მცენარეებში ფოტოსინთეზის ორგანოა ფოთოლი. ქლოროპლასტები მოქმედებენ როგორც ორგანელები. მათი თილაკოიდების გარსები შეიცავს ფოტოსინთეზურ პიგმენტებს. ეს არის კაროტინოიდები და ქლოროფილები. ეს უკანასკნელი რამდენიმე ფორმით არსებობს (ა, გ, ბ, დ). მთავარია ა-ქლოროფილი. მისი მოლეკულა შეიცავს პორფირინის „თავი“ მაგნიუმის ატომს, რომელიც მდებარეობს ცენტრში, ასევე ფიტოლის „კუდს“. პირველი ელემენტი წარმოდგენილია როგორც ბრტყელი სტრუქტურა. „თავი“ ჰიდროფილურია, ამიტომ იგი მდებარეობს მემბრანის იმ ნაწილზე, რომელიც მიმართულია წყლის გარემოსკენ. ფიტოლის „კუდი“ ჰიდროფობიურია. ამის გამო ის ინარჩუნებს ქლოროფილის მოლეკულას მემბრანაში. ქლოროფილი შთანთქავს ლურჯ-იისფერ და წითელ შუქს. ისინი ასევე ასახავს მწვანეს, რაც მცენარეებს აძლევს მათ დამახასიათებელ ფერს. თილაქტურ მემბრანებში ქლოროფილის მოლეკულები ორგანიზებულია ფოტოსისტემებად. ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეებსა და მცენარეებს ახასიათებთ 1 და 2 სისტემები. ფოტოსინთეზურ ბაქტერიებს აქვთ მხოლოდ პირველი. მეორე სისტემას შეუძლია დაშალოს H 2 O და გაათავისუფლოს ჟანგბადი.

ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზა

მცენარეებში მიმდინარე პროცესები რთული და მრავალეტაპიანია. კერძოდ, გამოიყოფა რეაქციების ორი ჯგუფი. ისინი ფოტოსინთეზის ბნელი და მსუბუქი ფაზებია. ეს უკანასკნელი მიმდინარეობს ATP ფერმენტის, ელექტრონის ტრანსპორტირების ცილების და ქლოროფილის მონაწილეობით. ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზა ხდება თილაქტოიდების გარსებში. ქლოროფილის ელექტრონები აღგზნებულია და ტოვებს მოლეკულას. ამის შემდეგ ისინი ეცემა თილაქტური გარსის გარე ზედაპირზე. ის, თავის მხრივ, უარყოფითად არის დამუხტული. დაჟანგვის შემდეგ იწყება ქლოროფილის მოლეკულების აღდგენა. ისინი იღებენ ელექტრონებს წყლისგან, რომელიც იმყოფება ინტრალაკოიდურ სივრცეში. ამრიგად, ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზა მიმდინარეობს მემბრანაში დაშლის დროს (ფოტოლიზი): H 2 O + Q სინათლე → H + + OH -

ჰიდროქსილის იონები გარდაიქმნება რეაქტიულ რადიკალებად მათი ელექტრონების შემოწირულობით:

OH - → .OH + e -

OH რადიკალები აერთიანებენ და ქმნიან თავისუფალ ჟანგბადსა და წყალს:

4NO. → 2H 2 O + O 2.

ამ შემთხვევაში ჟანგბადი გამოიყოფა მიმდებარე (გარე) გარემოში და პროტონები გროვდება თილაქტოიდის შიგნით სპეციალურ „რეზერვუარში“. შედეგად, სადაც მიმდინარეობს ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზა, თილაქტური მემბრანა იღებს დადებით მუხტს H +-ის გამო, ერთი მხრივ. ამავდროულად, ელექტრონების გამო იგი უარყოფითად დამუხტულია.

ADP-ის ფოსფირილაცია

სადაც მიმდინარეობს ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზა, არსებობს პოტენციური განსხვავება მემბრანის შიდა და გარე ზედაპირებს შორის. როდესაც ის 200 მვ-ს მიაღწევს, პროტონები გადაადგილდებიან ATP სინთეზის არხებით. ამრიგად, ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზა ხდება მემბრანაში, როდესაც ADP ფოსფორილირდება ATP-მდე. ამ შემთხვევაში ატომური წყალბადი მიმართულია ნიკოტინამიდ ადენინ დინუკლეოტიდ ფოსფატის NADP+ სპეციალური გადამტანის NADP-მდე შემცირებისკენ.H2:

2H + + 2e - + NADP → NADP.H 2

ამგვარად, ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზა მოიცავს წყლის ფოტოლიზს. მას, თავის მხრივ, თან ახლავს სამი ძირითადი რეაქცია:

1. ატფ-ის სინთეზი.
2. განათლება NADP.H 2 .
3. ჟანგბადის ფორმირება.

ფოტოსინთეზის მსუბუქ ფაზას თან ახლავს ამ უკანასკნელის ატმოსფეროში გაშვება. NADP.H2 და ATP გადადის ქლოროპლასტის სტრომაში. ეს ასრულებს ფოტოსინთეზის სინათლის ფაზას.

რეაქციების კიდევ ერთი ჯგუფი

ფოტოსინთეზის ბნელი ფაზა არ საჭიროებს სინათლის ენერგიას. ის მიდის ქლოროპლასტის სტრომაში. რეაქციები წარმოდგენილია ჰაერიდან მომდინარე ნახშირორჟანგის თანმიმდევრული გარდაქმნების ჯაჭვით. შედეგად წარმოიქმნება გლუკოზა და სხვა ორგანული ნივთიერებები. პირველი რეაქცია არის ფიქსაცია. RiBF მოქმედებს როგორც ნახშირორჟანგის მიმღები. რეაქციის კატალიზატორია რიბულოზა ბიფოსფატ კარბოქსილაზა (ფერმენტი). RiBP-ის კარბოქსილირების შედეგად წარმოიქმნება ექვსნახშირბადოვანი არასტაბილური ნაერთი. ის თითქმის მყისიერად იშლება FHA-ს (ფოსფოგლიცერინის მჟავა) ორ მოლეკულად. ამას მოჰყვება რეაქციების ციკლი, სადაც იგი გარდაიქმნება გლუკოზად რამდენიმე შუალედური პროდუქტის მეშვეობით. ისინი იყენებენ NADP.H 2-ისა და ATP-ის ენერგიებს, რომლებიც გარდაიქმნება ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზის მიმდინარეობისას. ამ რეაქციების ციკლს ეწოდება "კალვინის ციკლი". ის შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:

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

ფოტოსინთეზის დროს გლუკოზის გარდა წარმოიქმნება ორგანული (კომპლექსური) ნაერთების სხვა მონომერები. ეს მოიცავს, კერძოდ, ცხიმოვან მჟავებს, გლიცეროლს, ამინომჟავებს, ნუკლეოტიდებს.

C3 რეაქციები

ისინი წარმოადგენს ფოტოსინთეზის სახეობას, რომელშიც სამი ნახშირბადის ნაერთები წარმოიქმნება, როგორც პირველი პროდუქტი. სწორედ ის არის აღწერილი ზემოთ, როგორც კალვინის ციკლი. C3 ფოტოსინთეზის დამახასიათებელი ნიშნებია:

1. RiBP არის ნახშირორჟანგის მიმღები.
2. კარბოქსილირების რეაქცია კატალიზებულია RiBP კარბოქსილაზას მიერ.
3. იქმნება ექვსნახშირბადოვანი ნივთიერება, რომელიც შემდგომში იშლება 2 FHA-ად.

ფოსფოგლიცერინის მჟავა მცირდება TF-მდე (ტრიოზ ფოსფატები). ზოგიერთი მათგანი იგზავნება რიბულოზა ბიფოსფატის რეგენერაციაში, ხოლო დანარჩენი გარდაიქმნება გლუკოზაში.

C4 რეაქციები

ამ ტიპის ფოტოსინთეზი ხასიათდება ოთხი ნახშირბადის ნაერთების პირველ პროდუქტად გამოჩენით. 1965 წელს დადგინდა, რომ C4 ნივთიერებები პირველად ჩნდება ზოგიერთ მცენარეში. მაგალითად, ეს დადგინდა ფეტვის, სორგოს, შაქრის ლერწმის, სიმინდისთვის. ეს კულტურები ცნობილი გახდა, როგორც C4 მცენარეები. მომდევნო წელს, 1966 წელს, სლეკმა და ჰეჩმა (ავსტრალიელმა მეცნიერებმა) დაადგინეს, რომ მათ თითქმის მთლიანად აკლიათ ფოტოსუნთქვა. ასევე აღმოჩნდა, რომ ასეთი C4 მცენარეები ბევრად უფრო ეფექტურია ნახშირორჟანგის შთანთქმაში. შედეგად, ნახშირბადის ტრანსფორმაციის გზა ასეთ კულტურებში მოიხსენიება, როგორც ჰეჩ-სლაკის გზა.

დასკვნა

ფოტოსინთეზის მნიშვნელობა ძალიან დიდია. მისი წყალობით, ნახშირორჟანგი ყოველწლიურად შეიწოვება ატმოსფეროდან უზარმაზარი მოცულობით (მილიარდობით ტონა). ამის ნაცვლად, ნაკლები ჟანგბადი გამოიყოფა. ფოტოსინთეზი მოქმედებს როგორც ორგანული ნაერთების წარმოქმნის მთავარი წყარო. ჟანგბადი მონაწილეობს ოზონის შრის ფორმირებაში, რომელიც იცავს ცოცხალ ორგანიზმებს მოკლე ტალღის ულტრაიისფერი გამოსხივების ზემოქმედებისგან. ფოტოსინთეზის დროს ფოთოლი შთანთქავს მასზე დაცემული სინათლის ენერგიის მხოლოდ 1%-ს. მისი პროდუქტიულობა არის 1 გ ორგანული ნაერთის ფარგლებში 1 კვ. მ ზედაპირი საათში.

როგორ გარდაიქმნება მზის სინათლის ენერგია ფოტოსინთეზის ნათელ და ბნელ ფაზებში გლუკოზის ქიმიური ბმების ენერგიად? ახსენი პასუხი.

უპასუხე

ფოტოსინთეზის სინათლის ფაზაში მზის შუქის ენერგია გარდაიქმნება აღგზნებული ელექტრონების ენერგიად, შემდეგ კი აღგზნებული ელექტრონების ენერგია გარდაიქმნება ATP და NADP-H2 ენერგიად. ფოტოსინთეზის ბნელ ფაზაში ATP და NADP-H2 ენერგია გარდაიქმნება გლუკოზის ქიმიური ბმების ენერგიად.

რა ხდება ფოტოსინთეზის სინათლის ფაზაში?

უპასუხე

სინათლის ენერგიით აღგზნებული ქლოროფილის ელექტრონები მიდიან ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვებში, მათი ენერგია ინახება ATP-ში და NADP-H2-ში. ხდება წყლის ფოტოლიზი, გამოიყოფა ჟანგბადი.

რა არის ძირითადი პროცესები, რომლებიც მიმდინარეობს ფოტოსინთეზის ბნელ ფაზაში?

უპასუხე

ატმოსფეროდან მიღებული ნახშირორჟანგიდან და სინათლის ფაზაში მიღებული წყალბადისგან გლუკოზა წარმოიქმნება სინათლის ფაზაში მიღებული ატფ-ის ენერგიის გამო.

რა ფუნქცია აქვს ქლოროფილს მცენარეულ უჯრედში?

უპასუხე

ქლოროფილი ჩართულია ფოტოსინთეზის პროცესში: სინათლის ფაზაში ქლოროფილი შთანთქავს სინათლეს, ქლოროფილის ელექტრონი იღებს სინათლის ენერგიას, იშლება და მიდის ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვის გასწვრივ.

რა როლს ასრულებენ ქლოროფილის ელექტრონები ფოტოსინთეზში?

უპასუხე

მზის შუქით აღგზნებული ქლოროფილის ელექტრონები გადიან ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვებში და ენერგიას უთმობენ ATP და NADP-H2 წარმოქმნას.

ფოტოსინთეზის რომელ ეტაპზე წარმოიქმნება თავისუფალი ჟანგბადი?

უპასუხე

სინათლის ფაზაში, წყლის ფოტოლიზის დროს.

ფოტოსინთეზის რომელ ფაზაში ხდება ATP სინთეზი?

უპასუხე

მსუბუქი ფაზა.

რა არის ჟანგბადის წყარო ფოტოსინთეზის დროს?

უპასუხე

წყალი (ჟანგბადი გამოიყოფა წყლის ფოტოლიზის დროს).

ფოტოსინთეზის სიჩქარე დამოკიდებულია შემზღუდველ (შემზღუდავ) ფაქტორებზე, რომელთა შორისაა სინათლე, ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია, ტემპერატურა. რატომ ზღუდავს ეს ფაქტორები ფოტოსინთეზის რეაქციებს?

უპასუხე

სინათლე აუცილებელია ქლოროფილის აღგზნებისთვის, ის ენერგიას აწვდის ფოტოსინთეზის პროცესს. ნახშირორჟანგი საჭიროა ფოტოსინთეზის ბნელ ფაზაში, მისგან სინთეზირდება გლუკოზა. ტემპერატურის ცვლილება იწვევს ფერმენტების დენატურაციას, ფოტოსინთეზის რეაქციები შენელდება.

მცენარეებში რომელ მეტაბოლურ რეაქციებშია ნახშირორჟანგი ნახშირწყლების სინთეზის საწყისი ნივთიერება?

უპასუხე

ფოტოსინთეზის რეაქციებში.

მცენარეების ფოთლებში ფოტოსინთეზის პროცესი ინტენსიურად მიმდინარეობს. გვხვდება თუ არა მწიფე და მოუმწიფებელ ნაყოფებში? ახსენი პასუხი.

უპასუხე

ფოტოსინთეზი ხდება მცენარის მწვანე ნაწილებში, რომლებიც ექვემდებარება შუქს. ამრიგად, ფოტოსინთეზი ხდება მწვანე ხილის კანში. ნაყოფის შიგნით და მწიფე (არა მწვანე) ხილის კანში ფოტოსინთეზი არ ხდება.