Фотосинтез сияқты көлемді материалды екі жұптық сабақта түсіндірген дұрыс - сонда тақырыпты қабылдаудың тұтастығы жоғалмайды. Сабақ фотосинтездің зерттелу тарихынан, хлоропласттардың құрылымынан және жапырақ хлоропласттарын зерттеу бойынша зертханалық жұмыстардан басталуы керек. Осыдан кейін фотосинтездің жарық және қараңғы фазаларын зерттеуге көшу керек. Осы фазаларда болатын реакцияларды түсіндіргенде, жалпы диаграмма құру керек:
Түсіндіргенде сурет салу керек фотосинтездің жарық фазасының диаграммасы.
1. Грана-тилакоидты мембраналарда орналасқан хлорофилл молекуласының жарық квантын жұтуы бір электронның жоғалуына алып келеді және оны қозған күйге ауыстырады. Электрондар электронды тасымалдау тізбегі бойымен тасымалданады, нәтижесінде NADP + NADP H-қа дейін азаяды.
2. Бөлінген электрондардың хлорофилл молекулаларындағы орнын су молекулаларының электрондары алады – жарықтың әсерінен су осылайша ыдырайды (фотолиз). Алынған гидроксилдер OH– радикалға айналады және 4 OH – → 2 H 2 O +O 2 реакциясында қосылып, атмосфераға бос оттегінің бөлінуіне әкеледі.
3. Сутегі иондары Н+ тилакоидты мембранадан өтпейді және оның ішінде жинақталып, оны оң зарядтайды, бұл тилакоидты мембрана арқылы электрлік потенциалдар айырмасының (ЭПД) ұлғаюына әкеледі.
4. Критикалық REF мәніне жеткенде протондар протон арнасы арқылы шығады. Оң зарядталған бөлшектердің бұл ағыны арнайы ферменттік кешен арқылы химиялық энергия алу үшін қолданылады. Алынған АТФ молекулалары стромаға ауысады, онда олар көміртекті бекіту реакцияларына қатысады.
5. Тилакоидтық мембрананың бетіне бөлінген сутегі иондары электрондармен қосылып, атомдық сутегін түзеді, ол NADP+ тасымалдаушысын қалпына келтіру үшін қолданылады.
Мақаланың демеушісі – Aris компаниялар тобы. Төбелік тіректерді (қасбеті LRSP, қаңқалы биік А-48 және т.б.) және мұнараларды («Арис» ПСРВ, «Арис компакт» ПСРВ және «Арис-дача», платформалар) өндіру, сату және жалға беру. Орналасуға арналған қысқыштар, құрылыс қоршаулары, мұнараларға арналған дөңгелек тіректер. Сіз http://www.scaffolder.ru/ мекенжайында орналасқан веб-сайтта компания туралы көбірек біле аласыз, өнім каталогы мен бағасын, контактілерді көре аласыз.
Осы мәселені қарастырып, құрастырылған сызба бойынша қайта талдап, оқушыларды кестені толтыруға шақырамыз.
Кесте. Фотосинтездің жарық және қараңғы фазаларының реакциялары
Кестенің бірінші бөлігін толтырғаннан кейін талдауға көшуге болады фотосинтездің қараңғы фазасы.
Хлоропласт стромасында пентозалар үнемі болады – көмірсулар, олар Кальвин циклінде түзілетін бес көміртекті қосылыстар (көмірқышқыл газының фиксинг циклі).
1. Пентозаға көмірқышқыл газы қосылып, тұрақсыз алты көміртекті қосылыс түзеді, ол 3-фосфоглицерин қышқылының (PGA) екі молекуласына ыдырайды.
2. PGA молекулалары АТФ-дан бір фосфат тобын қабылдайды және энергиямен байытады.
3. FHA-ның әрқайсысы екі тасымалдаушыдан бір сутегі атомын қосып, триозаға айналады. Триоздар глюкоза, содан кейін крахмал түзу үшін біріктіріледі.
4. Триоза молекулалары әртүрлі комбинацияларда қосылып, пентозалар түзеді және қайтадан циклге кіреді.
Фотосинтездің жалпы реакциясы:
Схема. Фотосинтез процесі
Сынақ
1. Фотосинтез органеллаларда жүреді:
а) митохондриялар;
б) рибосомалар;
в) хлоропластар;
г) хромопластар.
2. Хлорофилл пигменті мынада шоғырланған:
а) хлоропласт мембранасы;
б) строма;
в) дәндер.
3. Хлорофилл спектр аймағында жарықты жұтады:
а) қызыл;
б) жасыл;
в) күлгін;
г) бүкіл аймақта.
4. Фотосинтез кезінде бос оттегінің ыдырауы кезінде бөлінеді:
а) көмірқышқыл газы;
б) АТФ;
в) NADP;
г) су.
5. Бос оттегі мынада түзіледі:
а) қараңғы фаза;
б) жарық фазасы.
6. Фотосинтездің жеңіл фазасында АТФ:
а) синтезделген;
б) бөлінеді.
7. Хлоропластта негізгі көмірсулар түзіледі:
а) жарық фазасы;
б) қараңғы фаза.
8. Хлоропластқа НАДФ қажет:
1) электрондар үшін тұзақ ретінде;
2) крахмал түзетін фермент ретінде;
3) хлоропласт мембранасының құрамдас бөлігі ретінде;
4) судың фотолизіне арналған фермент ретінде.
9. Судың фотолизі:
1) жарықтың әсерінен судың жиналуы;
2) жарық әсерінен судың иондарға диссоциациялануы;
3) устьицалар арқылы су буының шығуы;
4) жарықтың әсерінен жапырақтарға су айдау.
10. Жарық кванттарының әсерінен:
1) хлорофилл НАДФ-қа айналады;
2) хлорофилл молекуласынан электрон шығады;
3) хлоропласт көлемі ұлғаяды;
4) хлорофилл АТФ-ға айналады.
ӘДЕБИЕТ
Богданова Т.П., Солодова Е.А.Биология. Жоғары сынып оқушылары мен жоғары оқу орындарына түсушілерге арналған анықтамалық. – М.: «АСТ-Пресс мектебі» ЖШС, 2007 ж.
Фотосинтез өте күрделі процесс және екі фазаны қамтиды: жарық, ол әрқашан тек жарықта және қараңғыда болады. Барлық процестер хлоропласттардың ішінде арнайы кішкентай органдарда - тилакоидтарда жүреді. Жарық фазасында жарық кванты хлорофиллмен жұтылады, нәтижесінде АТФ және НАДФН молекулалары түзіледі. Содан кейін су ыдырап, сутегі иондарын түзеді және оттегі молекуласын шығарады. Сұрақ туындайды, бұл түсініксіз жұмбақ заттар: ATP және NADH?
ATP - бұл барлық тірі организмдерде кездесетін ерекше органикалық молекула және оны көбінесе «энергия» валютасы деп атайды. Дәл осы молекулалар құрамында жоғары энергетикалық байланыстар бар және организмдегі кез келген органикалық синтезде және химиялық процестерде энергия көзі болып табылады. Ал, NADPH шын мәнінде сутегінің көзі болып табылады, ол көміртегі диоксиді арқылы фотосинтездің екінші, қараңғы фазасында пайда болатын жоғары молекулалы органикалық заттардың - көмірсулардың синтезінде тікелей қолданылады. Бірақ бәрін ретімен алайық.
Фотосинтездің жеңіл фазасы
Хлоропласттардың құрамында көптеген хлорофилл молекулалары бар және олардың барлығы күн сәулесін сіңіреді. Сонымен бірге жарық басқа пигменттермен жұтылады, бірақ олар фотосинтез жүргізе алмайды. Процестің өзі өте аз болатын кейбір хлорофилл молекулаларында ғана жүреді. Хлорофиллдің, каротиноидтардың және басқа заттардың басқа молекулалары арнайы антенна мен жарық жинау кешендерін (LHC) құрайды. Олар антенналар сияқты жарық кванттарын жұтып, қозуды арнайы реакция орталықтарына немесе тұзақтарға жібереді. Бұл орталықтар фотожүйелерде орналасады, оның ішінде өсімдіктерде екеуі бар: II фотожүйе және I фотожүйе. Оларда арнайы хлорофилл молекулалары бар: сәйкесінше II фотожүйеде - P680, ал I фотожүйеде - P700. Олар дәл осы толқын ұзындығындағы (680 және 700 нм) жарықты жұтады.
Диаграмма фотосинтездің жеңіл фазасында бәрі қалай көрінетінін және болатынын нақтырақ көрсетеді.
Суретте біз P680 және P700 хлорофиллдері бар екі фотожүйені көреміз. Суретте сондай-ақ электронды тасымалдау жүретін тасымалдаушылар көрсетілген.
Сонымен: екі фотожүйенің екі хлорофилл молекуласы да жарық квантын жұтып, қоздырады. Электрон e- (суреттегі қызыл) жоғары энергетикалық деңгейге ауысады.
Қозған электрондар өте жоғары энергияға ие болады, олар үзіліп, тилакоидтардың мембраналарында - хлоропластардың ішкі құрылымдарында орналасқан арнайы тасымалдаушылар тізбегіне енеді. Суретте II фотожүйеден P680 хлорофиллінен электрон пластохинонға, ал I фотожүйеден хлорофилл P700-ден ферредоксинге өтетіні көрсетілген. Хлорофилл молекулаларының өзінде, олар жойылғаннан кейін электрондардың орнына оң зарядты көк тесіктер пайда болады. Не істеу керек?
Электронның жетіспеушілігінің орнын толтыру үшін II фотожүйенің хлорофилл Р680 молекуласы судан электрондарды қабылдайды және сутегі иондары түзіледі. Сонымен қатар, судың ыдырауы салдарынан атмосфераға оттегі бөлінеді. Ал хлорофилл P700 молекуласы суреттен көрініп тұрғандай, II фотожүйенің тасымалдаушылар жүйесі арқылы электрондардың жетіспеушілігін толтырады.
Жалпы, бұл қаншалықты қиын болса да, фотосинтездің жеңіл фазасы дәл осылай өтеді, оның негізгі мәні - электрондардың тасымалдануы; Сондай-ақ суреттен электронды тасымалдауға параллельді сутегі иондары Н+ мембрана арқылы қозғалатынын және олардың тилакоид ішінде жиналатынын көруге болады. Онда олар көп болғандықтан, олар оң жақта көрсетілген суретте қызғылт сары түсті және саңырауқұлаққа ұқсайтын арнайы конъюгациялық фактордың көмегімен сыртқа қарай жылжиды.
Соңында біз электронды тасымалдаудың соңғы сатысын көреміз, оның нәтижесінде жоғарыда аталған NADH қосылысы түзіледі. Ал Н+ иондарының берілуіне байланысты энергия валютасы – АТФ синтезделеді (суретте оң жақта көрсетілген).
Сонымен фотосинтездің жеңіл фазасы аяқталып, атмосфераға оттегі бөлініп, АТФ және НАДН түзіледі. Енді не болады? Уәде етілген органикалық заттар қайда? Ал содан кейін негізінен химиялық процестерден тұратын қараңғы кезең келеді.
Фотосинтездің қараңғы фазасы
Фотосинтездің қараңғы фазасы үшін көмірқышқыл газы – СО2 – маңызды компонент. Сондықтан өсімдік оны атмосферадан үнемі сіңіріп тұруы керек. Осы мақсатта жапырақтың бетінде арнайы құрылымдар - устьицалар бар. Олар ашылған кезде СО2 жапыраққа еніп, суда ериді және фотосинтездің жеңіл фазасымен әрекеттеседі.
Көптеген өсімдіктерде жарық фазасында СО2 бес көміртекті органикалық қосылыспен (бұл бес көміртек молекуласының тізбегі) байланысады, нәтижесінде үш көміртекті қосылыстардың (3-фосфоглицерин қышқылы) екі молекуласы түзіледі. Өйткені Бастапқы нәтиже дәл осы үш көміртекті қосылыстар фотосинтездің бұл түрімен С3 өсімдіктері деп аталады;
Хлоропластарда болатын әрі қарайғы синтез өте күрделі. Соңында алты көміртекті қосылыс түзіледі, одан глюкоза, сахароза немесе крахмал синтезделеді. Дәл осы органикалық заттар түрінде өсімдік энергияны жинақтайды. Олардың аз ғана бөлігі парақта қалады және оның қажеттіліктеріне пайдаланылады. Көмірсулардың қалған бөлігі өсімдік бойымен қозғалады және энергияны қажет ететін жерге, мысалы, өсу нүктелеріне барады.
Ал NADP·H 2 жарық фазасында алынған. Дәлірек айтқанда: қараңғы фазада көмірқышқыл газы (СО 2) байланысады.
Бұл процесс табиғатта екі негізгі жол бар: С 3 - фотосинтез және С 4 - фотосинтез. Латынның С әрпі көміртегі атомын білдіреді, одан кейінгі сан фотосинтездің қараңғы фазасының бастапқы органикалық өніміндегі көміртек атомдарының санын білдіреді. Осылайша, C 3 жолы жағдайында бастапқы өнім PGA ретінде белгіленген үш көміртекті фосфоглицерин қышқылы болып саналады. С4 жолы жағдайында көмірқышқыл газын байланыстыратын бірінші органикалық зат төрт көміртекті оксалосірке қышқылы (оксалоацетат) болып табылады.
C 3 фотосинтезі оны зерттеген ғалымның атымен Кальвин циклі деп те аталады. C 4 фотосинтезі Кальвин циклін қамтиды, бірақ ол тек одан ғана тұрмайды және Хэтч-Слэк циклі деп аталады. Қоңыржай ендіктерде С3 өсімдіктері, тропиктік ендіктерде С4 өсімдіктері жиі кездеседі.
Фотосинтездің қараңғы реакциялары хлоропласттың стромасында жүреді.
Кальвин циклі
Кальвин циклінің бірінші реакциясы рибулоза-1,5-бисфосфаттың (RiBP) карбоксилденуі. Карбоксилдену- бұл CO 2 молекуласының қосылуы, нәтижесінде карбоксил тобы -COOH түзіледі. RiBP - соңғы көміртегі атомдарына қосылған фосфат топтары (фосфор қышқылынан түзілген) бар рибоза (бес көміртекті қант):
RiBP химиялық формуласы
Реакция рибулоза-1,5-бисфосфаткарбоксилаза оксигеназа ферментімен катализденеді. РубисКО). Ол көмірқышқыл газының байланысуын ғана емес, сонымен қатар оның атындағы «оксигеназа» сөзімен көрсетілген оттегіні де катализдей алады. Егер RuBisCO субстратқа оттегінің қосылу реакциясын катализдейтін болса, онда фотосинтездің қараңғы фазасы енді Кальвин циклінің жолымен емес, жол бойымен жүреді. фототыныс алу, бұл негізінен өсімдікке зиянды.
RiBP-ге СО 2 қосу реакциясының катализі бірнеше сатыда жүреді. Нәтижесінде тұрақсыз алты көміртекті органикалық қосылыс түзіледі, ол бірден екі үш көміртекті молекулаға ыдырайды. фосфоглицерин қышқылы
Фосфоглицерин қышқылының химиялық формуласы
Әрі қарай, PGA фосфоглицеральдегидке (PGA) айналады, оны да деп те атайды триоза фосфат.
PHA аз бөлігі Кальвин циклінен шығып, глюкоза сияқты күрделі органикалық заттардың синтезі үшін пайдаланылады. Бұл, өз кезегінде, крахмалға дейін полимерленуі мүмкін. Әртүрлі бастапқы заттардың қатысуымен басқа заттар (амин қышқылдары, май қышқылдары) түзіледі. Мұндай реакциялар өсімдік жасушаларында ғана байқалмайды. Сондықтан фотосинтезді құрамында хлорофилл бар жасушалардың ерекше құбылысы ретінде қарастыратын болсақ, онда ол глюкоза емес, PHA синтезімен аяқталады.
PHA молекулаларының көпшілігі Кальвин циклінде қалады. Онымен бірге бірқатар трансформациялар жүреді, нәтижесінде PHA RiBP-ге айналады. Бұл АТФ энергиясын да пайдаланады. Осылайша, RiBP жаңа көмірқышқыл газының молекулаларын байланыстыру үшін қалпына келтіріледі.
Hatch-Slack циклі
Ыстық мекендейтін көптеген өсімдіктерде фотосинтездің қараңғы фазасы біршама күрделірек. Эволюция процесінде C 4 фотосинтезі атмосферадағы оттегінің мөлшері артып, RuBisCO тиімсіз фототыныс алуға жұмсала бастағанда көмірқышқыл газын бекітудің тиімді әдісі ретінде пайда болды.
С4 өсімдіктерінде фотосинтездеуші жасушалардың екі түрі бар. Жапырақтардың мезофилласының хлоропласттарында фотосинтездің жеңіл фазасы және қараңғы фазаның бір бөлігі, атап айтқанда СО 2-мен байланысуы жүреді. фосфоэнолпируват(FEP). Нәтижесінде төрт көміртекті органикалық қышқыл түзіледі. Содан кейін бұл қышқыл тамырлы қабықша жасушаларының хлоропластарына тасымалданады. Мұнда CO 2 молекуласы одан ферментативті түрде бөлінеді, содан кейін ол Кальвин цикліне енеді. Декарбоксилденуден кейін қалған үш көміртекті қышқыл пирожүзім- мезофилл жасушаларына оралады, онда ол қайтадан PEP-ге айналады.
Hatch-Slack циклі фотосинтездің қараңғы фазасының энергияны көп тұтынатын нұсқасы болғанымен, CO 2 және PEP байланыстыратын фермент RuBisCO-ға қарағанда тиімдірек катализатор болып табылады. Сонымен қатар, ол оттегімен әрекеттеспейді. СО 2-нің органикалық қышқылдың көмегімен оттегі ағыны қиын болатын тереңірек жасушаларға тасымалдануы мұнда көмірқышқыл газының концентрациясының жоғарылауына әкеледі, ал RuBisCO молекулалық оттегін байланыстыруға дерлік жұмсалмайды.
- жарық энергиясын міндетті түрде пайдалана отырып, көмірқышқыл газы мен судан органикалық заттарды синтездеу:
6CO 2 + 6H 2 O + Q шамы → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.
Жоғары сатыдағы өсімдіктерде фотосинтез мүшесі — жапырақ, фотосинтез органеллалары — хлоропластар (хлоропластар құрылымы №7 дәріс). Хлоропласт тілакоидтарының мембраналарында фотосинтетикалық пигменттер: хлорофиллдер және каротиноидтар болады. Хлорофиллдің бірнеше түрі бар ( a, b, c, d), ең бастысы хлорофилл а. Хлорофилл молекуласында ортасында магний атомы бар порфириннің «басын» және фитолдың «құйрығын» ажыратуға болады. Порфириннің «басы» тегіс құрылым, гидрофильді, сондықтан строманың сулы ортасына қарайтын мембрана бетінде жатыр. Фитолдың «құйрығы» гидрофобты болып табылады және осының арқасында мембранадағы хлорофилл молекуласын сақтайды.
Хлорофиллдер қызыл және көк-күлгін сәулелерді сіңіреді, жасылды көрсетеді, сондықтан өсімдіктерге тән жасыл түс береді. Тилакоидтық мембраналардағы хлорофилл молекулалары реттелген фотожүйелер. Өсімдіктер мен көк-жасыл балдырларда фотосистема-1 және фотосистема-2, ал фотосинтетикалық бактерияларда фотосистема-1 болады. Тек фотосистема-2 суды ыдыратып, оттегін босатып, судағы сутегінен электрондарды ала алады.
Фотосинтез күрделі көп сатылы процесс; фотосинтез реакциялары екі топқа бөлінеді: реакциялар жарық фазасыжәне реакциялар қараңғы фаза.
Жарық фазасы
Бұл фаза хлорофиллдің, электрон тасымалдаушы ақуыздардың және АТФ синтетаза ферментінің қатысуымен тилакоидтық мембраналардағы жарық болған кезде ғана жүреді. Жарық кванты әсерінен хлорофилл электрондары қозып, молекуладан шығып, тилакоидты мембрананың сыртқы жағына түседі, ол ақырында теріс зарядталады. Тотыққан хлорофилл молекулалары тотықсызданады, интратилакоидтық кеңістікте орналасқан судан электрондарды алады. Бұл судың ыдырауына немесе фотолизіне әкеледі:
H 2 O + Q жарық → H + + OH - .
Гидроксиль иондары өз электрондарын беріп, реактивті радикалдарға айналады.OH:
OH - → .OH + e - .
OH радикалдары қосылып су мен бос оттегі түзеді:
4NO. → 2H 2 O + O 2.
Бұл жағдайда оттегі сыртқы ортаға шығарылады, ал протондар тилакоид ішінде «протон резервуарында» жиналады. Нәтижесінде тилакоидты мембрана, бір жағынан, Н+ әсерінен оң зарядталса, екіншіден, электрондар есебінен теріс зарядталады. Тилакоидты мембрананың сыртқы және ішкі жақтары арасындағы потенциалдар айырымы 200 мВ-қа жеткенде протондар АТФ синтетаза каналдары арқылы итеріледі және АДФ АТФ-ға дейін фосфорланады; Атом сутегі арнайы тасымалдаушы NADP+ (никотинамид адениндинуклеотидфосфаты) NADPH 2 қалпына келтіру үшін қолданылады:
2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.
Сонымен, жарық фазасында судың фотолизі жүреді, ол үш маңызды процесспен жүреді: 1) АТФ синтезі; 2) NADPH 2 түзілуі; 3) оттегінің түзілуі. Оттегі атмосфераға таралады, АТФ және НАДФН 2 хлоропласт стромасына тасымалданады және қараңғы фаза процестеріне қатысады.
1 - хлоропласт стромасы; 2 - түйіршіктелген тилакоид.
Қараңғы фаза
Бұл фаза хлоропласттың стромасында жүреді. Оның реакциялары жарық энергиясын қажет етпейді, сондықтан олар тек жарықта ғана емес, қараңғыда да болады. Қараңғы фазалық реакциялар глюкозаның және басқа органикалық заттардың түзілуіне әкелетін көмірқышқыл газының (ауадан келетін) дәйекті түрлену тізбегі болып табылады.
Бұл тізбектегі бірінші реакция көмірқышқыл газының фиксациясы; Көмірқышқыл газының акцепторы бес көміртекті қант болып табылады. рибулоза бифосфаты(RiBF); фермент реакцияны катализдейді Рибулоза бифосфаткарбоксилаза(RiBP карбоксилаза). Рибулоза бисфосфатының карбоксилдену нәтижесінде бірден екі молекулаға ыдырайтын тұрақсыз алты көміртекті қосылыс түзіледі. фосфоглицерин қышқылы(ФГК). Содан кейін реакциялар циклі жүреді, онда фосфоглицерин қышқылы бірқатар аралық өнімдер арқылы глюкозаға айналады. Бұл реакциялар жарық фазасында түзілген ATP және NADPH 2 энергиясын пайдаланады; Бұл реакциялардың циклі «Кальвин циклі» деп аталады:
6CO 2 + 24H + + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O.
Фотосинтез кезінде глюкозадан басқа күрделі органикалық қосылыстардың басқа мономерлері – аминқышқылдары, глицерин және май қышқылдары, нуклеотидтер түзіледі. Қазіргі кезде фотосинтездің екі түрі бар: С 3 - және С 4 фотосинтез.
C 3-фотосинтез
Бұл фотосинтездің бір түрі, оның бірінші өнімі үш көміртекті (С3) қосылыстары болып табылады. С 3 фотосинтезі С 4 фотосинтезінен бұрын ашылған (М. Кальвин). Бұл жоғарыда «Қараңғы фаза» тақырыбымен сипатталған C 3 фотосинтезі. С 3 фотосинтезіне тән белгілер: 1) көмірқышқыл газының акцепторы RiBP, 2) RiBP карбоксилдену реакциясы RiBP карбоксилазасымен катализденеді, 3) RiBP карбоксилденуі нәтижесінде алты көміртекті қосылыс түзіледі, ол ыдырайды. екі PGA. FGK қалпына келтірілді триоза фосфаттары(TF). ТФ-ның бір бөлігі RiBP регенерациясына жұмсалады, ал кейбіреулері глюкозаға айналады.
1 - хлоропласт; 2 - пероксисома; 3 - митохондриялар.
Бұл оттегінің жарыққа тәуелді сіңірілуі және көмірқышқыл газының бөлінуі. Өткен ғасырдың басында оттегінің фотосинтезді басатыны анықталды. Белгілі болғандай, RiBP карбоксилазасы үшін субстрат тек көмірқышқыл газы ғана емес, сонымен қатар оттегі болуы мүмкін:
O 2 + RiBP → фосфогликолат (2С) + PGA (3C).
Фермент RiBP оксигеназа деп аталады. Оттегі көмірқышқыл газын бекітудің бәсекеге қабілетті ингибиторы болып табылады. Фосфат тобы бөлініп, фосфогликолат өсімдік пайдалануы керек гликолятқа айналады. Ол пероксисомаларға енеді, онда глицинге дейін тотығады. Глицин митохондрияға енеді, онда СО 2 түріндегі бекітілген көміртегі жоғалып, серинге дейін тотығады. Нәтижесінде екі гликолат молекуласы (2C + 2C) бір PGA (3C) және CO 2-ге айналады. Фототыныс алу С3 өсімдіктерінің шығымының 30-40%-ға төмендеуіне әкеледі ( 3 өсімдікпен- C 3 фотосинтезімен сипатталатын өсімдіктер).
C 4 фотосинтез - бұл фотосинтез, оның бірінші өнімі төрт көміртекті (С 4) қосылыстары болып табылады. 1965 жылы кейбір өсімдіктерде (қант қамысы, жүгері, құмай, тары) фотосинтездің алғашқы өнімдері төрт көміртекті қышқылдар екені анықталды. Бұл өсімдіктер деп аталды 4 өсімдікпен. 1966 жылы австралиялық ғалымдар Хэтч пен Слэк С4 өсімдіктерінің фототыныс алуы іс жүзінде жоқ екенін және көмірқышқыл газын әлдеқайда тиімді сіңіретінін көрсетті. С 4 өсімдіктеріндегі көміртегінің өзгеру жолы деп атала бастады Hatch-Slack жазған.
C 4 өсімдіктер жапырақтың ерекше анатомиялық құрылымымен сипатталады. Барлық тамыр шоғырлары қос қабат жасушалармен қоршалған: сыртқы қабаты мезофилл жасушалары, ішкі қабаты қабық жасушалары. Көмірқышқыл газы мезофилл жасушаларының цитоплазмасында бекітіледі, акцептор болып табылады фосфоэнолпируват(ПЭП, 3С), ПЭП карбоксилдену нәтижесінде оксалоацетат (4С) түзіледі. Процесс катализденеді ПЭП карбоксилаза. RiBP карбоксилазасынан айырмашылығы, PEP карбоксилазаның CO 2-ге көбірек жақындығы бар және ең бастысы, O 2-мен әрекеттеспейді. Мезофилл хлоропласттарында жеңіл фазалық реакциялар белсенді жүретін көптеген дәндер болады. Қараңғы фазалық реакциялар қабық жасушаларының хлоропласттарында жүреді.
Оксалоацетат (4С) малатқа айналады, ол плазмодесмата арқылы қабық жасушаларына тасымалданады. Мұнда ол пируват, СО 2 және NADPH 2 түзу үшін декарбоксилденген және дегидрленеді.
Пируват мезофилл жасушаларына оралады және PEP-тегі АТФ энергиясын пайдалана отырып, қалпына келтіріледі. СО 2 PGA түзу үшін қайтадан RiBP карбоксилазамен бекітіледі. PEP регенерациясы АТФ энергиясын қажет етеді, сондықтан ол C 3 фотосинтезінен екі есе дерлік көп энергияны қажет етеді.
Фотосинтездің мәні
Фотосинтездің арқасында жыл сайын атмосферадан миллиардтаған тонна көмірқышқыл газы жұтып, миллиардтаған тонна оттегі бөлінеді; фотосинтез органикалық заттардың түзілуінің негізгі көзі болып табылады. Оттегі тірі организмдерді қысқа толқынды ультракүлгін сәулелерден қорғайтын озон қабатын құрайды.
Фотосинтез кезінде жасыл жапырақ оған түсетін күн энергиясының шамамен 1%-ын ғана пайдаланады, өнімділігі сағатына 1 м2 бетке шамамен 1 г органикалық затты құрайды;
Хемосинтез
Жарық энергиясы есебінен емес, бейорганикалық заттардың тотығу энергиясы есебінен жүзеге асырылатын көмірқышқыл газы мен судан органикалық қосылыстардың синтезі деп аталады. химосинтез. Хемосинтетикалық организмдерге бактериялардың кейбір түрлері жатады.
Нитрификациялаушы бактериялараммиак азотқа, содан кейін азот қышқылына дейін тотығады (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).
Темір бактерияларытемірді темір оксидіне айналдырады (Fe 2+ → Fe 3+).
Күкірт бактерияларыкүкіртсутекті күкіртке немесе күкірт қышқылына дейін тотықтырыңыз (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).
Бейорганикалық заттардың тотығу реакциялары нәтижесінде энергия бөлінеді, оны бактериялар жоғары энергиялы АТФ байланыстары түрінде сақтайды. АТФ фотосинтездің қараңғы фазасының реакцияларына ұқсас жүретін органикалық заттардың синтезі үшін қолданылады.
Хемосинтетикалық бактериялар топырақта минералды заттардың жиналуына, топырақ құнарлылығын арттыруға, ағынды суларды тазартуға және т.б.
өтіңіз №11 дәрістер «Зат алмасу туралы түсінік. Белоктардың биосинтезі»
өтіңіз №13 дәрістер «Эукариоттық жасушалардың бөліну әдістері: митоз, мейоз, амитоз»