Usanisinuru inaitwaje, andika equation ya muhtasari. Usanisinuru

Misombo ya kikaboni (na isokaboni).

Mchakato wa photosynthesis unaonyeshwa na equation ya muhtasari:

6СО 2 + 6Н 2 О ® С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 .

Kwa nuru, katika mmea wa kijani, vitu vya kikaboni huundwa kutoka kwa vitu vilivyooksidishwa sana - kaboni dioksidi na maji, na oksijeni ya molekuli hutolewa. Wakati wa mchakato wa photosynthesis, si tu CO 2 imepunguzwa, lakini pia nitrati au sulfates, na nishati inaweza kuelekezwa kwa michakato mbalimbali ya endergonic, ikiwa ni pamoja na usafiri wa vitu.

Equation ya jumla ya photosynthesis inaweza kuwakilishwa kama:

12 H 2 O → 12 [H 2 ] + 6 O 2 (mwitikio mwepesi)

6 CO 2 + 12 [H 2 ] → C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O (mtikio wa giza)

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

au kwa mole 1 ya CO 2:

CO 2 + H 2 O CH 2 O + O 2

Oksijeni yote iliyotolewa wakati wa photosynthesis hutoka kwa maji. Maji upande wa kulia wa equation hawezi kupunguzwa kwa sababu oksijeni yake inatoka CO 2 . Kwa kutumia mbinu za atomi zilizo na lebo, ilibainika kuwa H2O katika kloroplasti ni ya aina tofauti tofauti na inajumuisha maji yanayotoka katika mazingira ya nje na maji yanayoundwa wakati wa usanisinuru. Aina zote mbili za maji hutumiwa katika mchakato wa photosynthesis.

Ushahidi wa kuundwa kwa O 2 katika mchakato wa photosynthesis unatokana na kazi ya mwanabiolojia wa Uholanzi Van Niel, ambaye alisoma photosynthesis ya bakteria na akafikia hitimisho kwamba majibu ya msingi ya picha ya photosynthesis ni pamoja na kutengana kwa H 2 O, na sio. mtengano wa CO2. Bakteria (isipokuwa cyanobacteria) wenye uwezo wa kufyonzwa na usanisinuru wa CO 2 hutumia H 2 S, H 2, CH 3 na wengine kama vinakisishaji, na haitoi O 2.

Aina hii ya photosynthesis inaitwa photoreduction:

CO 2 + H 2 S → [CH 2 O] + H 2 O + S 2 au

CO 2 + H 2 A → [CH 2 O] + H 2 O + 2A,

ambapo H 2 A - oxidize substrate, wafadhili hidrojeni (katika mimea ya juu ni H 2 O), na 2A ni O 2. Kisha kitendo cha msingi cha fotokemikali katika usanisinuru ya mimea kinapaswa kuwa mtengano wa maji kuwa wakala wa vioksidishaji [OH] na wakala wa kupunguza [H]. [H] hupunguza CO 2, na [OH] hushiriki katika athari za kutolewa kwa O 2 na uundaji wa H 2 O.

Nishati ya jua, pamoja na ushiriki wa mimea ya kijani na bakteria ya photosynthetic, inabadilishwa kuwa nishati ya bure ya misombo ya kikaboni.

Ili kutekeleza mchakato huu wa kipekee, kifaa cha photosynthetic kiliundwa wakati wa mageuzi, kilicho na:

I) seti ya rangi zenye picha zenye uwezo wa kunyonya mionzi ya sumakuumeme kutoka sehemu fulani za wigo na kuhifadhi nishati hii katika mfumo wa nishati ya msisimko wa kielektroniki, na

2) kifaa maalum cha kubadilisha nishati ya msisimko wa elektroniki kuwa aina anuwai za nishati ya kemikali.

Kwanza kabisa haya nishati ya redox , kuhusishwa na malezi ya misombo iliyopunguzwa sana, nishati inayowezekana ya elektroni, husababishwa na uundaji wa gradient za umeme na protoni kwenye membrane ya kuunganisha (Δμ H +), nishati ya vifungo vya phosphate ya ATP na misombo mingine ya juu-nishati, ambayo inabadilishwa kuwa nishati ya bure ya molekuli za kikaboni.

Aina hizi zote za nishati ya kemikali zinaweza kutumika katika mchakato wa maisha kwa ajili ya kunyonya na usafiri wa transmembrane ya ions na katika athari nyingi za kimetaboliki, i.e. katika kubadilishana kwa kujenga.

Uwezo wa kutumia nishati ya jua na kuiingiza katika michakato ya biosphere huamua jukumu la "cosmic" la mimea ya kijani, ambayo mwanafizikia mkuu wa Kirusi K.A. Timuryazev.

Mchakato wa photosynthesis ni mfumo mgumu sana katika shirika la anga na la muda. Matumizi ya njia za uchanganuzi wa kasi ya mapigo imefanya iwezekane kubaini kuwa mchakato wa usanisinuru ni pamoja na athari za kasi tofauti - kutoka 10 -15 s (michakato ya kunyonya nishati na uhamiaji hutokea katika muda wa pili wa femtosecond) hadi 10 4 s ( uundaji wa bidhaa za photosynthesis). Vifaa vya photosynthetic ni pamoja na miundo yenye ukubwa wa kuanzia 10 -27 m 3 kwa kiwango cha chini cha molekuli hadi 10 5 m 3 kwa kiwango cha mazao.

Mchoro wa mpangilio wa photosynthesis.

Seti nzima ya athari zinazounda mchakato wa usanisinuru inaweza kuwakilishwa na mchoro wa kimkakati unaoonyesha hatua kuu za usanisinuru na kiini chao. Katika mpango wa kisasa wa photosynthesis, hatua nne zinaweza kutofautishwa, ambazo hutofautiana katika asili na kasi ya athari, na vile vile kwa umuhimu na kiini cha michakato inayotokea katika kila hatua:

Hatua ya I - kimwili. Inajumuisha athari za picha za ufyonzaji wa nishati kwa rangi (R), uhifadhi wake katika mfumo wa nishati ya kielektroniki ya msisimko (R*) na uhamiaji hadi kituo cha athari (RC). Maitikio yote ni ya haraka sana na yanaendelea kwa kasi ya 10 -15 - 10 -9 s. Miitikio ya msingi ya ufyonzaji wa nishati huwekwa ndani katika changamano za antena za uvunaji mwanga (LACs).

Hatua ya II - photochemical. Miitikio huwekwa ndani katika vituo vya majibu na huendelea kwa kasi ya 10 -9 s. Katika hatua hii ya photosynthesis, nishati ya msisimko wa elektroniki wa rangi (P (RC)) ya kituo cha mmenyuko hutumiwa kutenganisha malipo. Katika kesi hiyo, elektroni yenye uwezo mkubwa wa nishati huhamishiwa kwa mpokeaji wa msingi A, na mfumo unaotokana na malipo yaliyotengwa (P (RC) - A) ina kiasi fulani cha nishati tayari katika fomu ya kemikali. Rangi iliyooksidishwa P (RC) hurejesha muundo wake kutokana na oxidation ya wafadhili (D).

Mabadiliko ya aina moja ya nishati kuwa nyingine inayotokea katika kituo cha mmenyuko ni tukio kuu la mchakato wa photosynthesis, unaohitaji hali kali kwa shirika la kimuundo la mfumo. Hivi sasa, mifano ya molekuli ya vituo vya mmenyuko vya mimea na bakteria inajulikana kwa kiasi kikubwa. Kufanana kwao katika shirika la kimuundo imeanzishwa, ambayo inaonyesha kiwango cha juu cha uhifadhi wa michakato ya msingi ya photosynthesis.

Bidhaa za msingi (P *, A -) zilizoundwa katika hatua ya photochemical ni labile sana, na elektroni inaweza kurudi kwenye rangi iliyooksidishwa ya P * (mchakato wa ujumuishaji) na upotezaji usio na maana wa nishati. Kwa hiyo, uimarishaji wa haraka zaidi wa bidhaa zilizopunguzwa zilizopunguzwa na uwezo mkubwa wa nishati ni muhimu, ambayo hufanyika katika hatua inayofuata, III ya photosynthesis.

Hatua ya III - athari za usafiri wa elektroni. Mlolongo wa wabebaji wenye uwezo tofauti wa redox (E n ) huunda kinachojulikana kama mnyororo wa usafirishaji wa elektroni (ETC). Vipengele vya redox vya ETC vimepangwa katika kloroplast kwa namna ya tata tatu za kazi - mfumo wa picha I (PSI), mfumo wa picha II (PSII), cytochrome. b 6 f-complex, ambayo hutoa kasi ya juu ya mtiririko wa elektroni na uwezekano wa udhibiti wake. Kama matokeo ya kazi ya ETC, bidhaa zilizopunguzwa sana huundwa: ferredoxin iliyopunguzwa (FD imepunguzwa) na NADPH, pamoja na molekuli za ATP zenye nishati, ambazo hutumiwa katika athari za giza za kupunguzwa kwa CO 2, ambayo hutengeneza hatua ya nne ya photosynthesis.

Hatua ya IV - athari za "giza" za kunyonya na kupunguzwa kwa dioksidi kaboni. Athari hufanyika na malezi ya wanga, bidhaa za mwisho za photosynthesis, kwa namna ambayo nishati ya jua huhifadhiwa, kufyonzwa na kubadilishwa katika athari za "mwanga" za photosynthesis. Kasi ya athari za "giza" za enzymatic ni 10 -2 - 10 4 s.

Kwa hivyo, kozi nzima ya photosynthesis hufanyika kupitia mwingiliano wa mtiririko wa tatu - mtiririko wa nishati, mtiririko wa elektroni na mtiririko wa kaboni. Muunganisho wa mitiririko mitatu inahitaji uratibu wazi na udhibiti wa miitikio yao ya msingi.

Jina la kigezo	Maana
Mada ya kifungu:	Muhtasari wa equation ya photosynthesis
Rubriki (aina ya mada)	Elimu

Photosynthesis ni mchakato wa kubadilisha nishati ya mwanga inayofyonzwa na mwili kuwa nishati ya kemikali ya misombo ya kikaboni (na isokaboni).

Mchakato wa photosynthesis unaonyeshwa na equation ya muhtasari:

6СО 2 + 6Н 2 О ® С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 .

Kwa nuru, katika mmea wa kijani, vitu vya kikaboni huundwa kutoka kwa vitu vilivyooksidishwa sana - kaboni dioksidi na maji, na oksijeni ya molekuli hutolewa. Wakati wa mchakato wa photosynthesis, sio tu CO 2 imepunguzwa, lakini pia nitrati au sulfates, na nishati lazima ielekezwe kwa michakato mbalimbali ya endergonic, ikiwa ni pamoja na. kwa usafirishaji wa vitu.

Equation ya jumla ya photosynthesis inapaswa kuwasilishwa kama:

12 H 2 O → 12 [H 2 ] + 6 O 2 (mwitikio mwepesi)

6 CO 2 + 12 [H 2 ] → C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O (mtikio wa giza)

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

au kwa mole 1 ya CO 2:

CO 2 + H 2 O CH 2 O + O 2

Oksijeni yote iliyotolewa wakati wa photosynthesis hutoka kwa maji. Maji upande wa kulia wa equation hawezi kupunguzwa kwa sababu oksijeni yake inatoka CO 2 . Kwa kutumia mbinu za atomi zilizo na lebo, ilibainika kuwa H2O katika kloroplasti ni ya aina tofauti tofauti na inajumuisha maji yanayotoka katika mazingira ya nje na maji yanayoundwa wakati wa usanisinuru. Aina zote mbili za maji hutumiwa katika mchakato wa photosynthesis. Ushahidi wa kuundwa kwa O 2 katika mchakato wa photosynthesis unatokana na kazi ya mwanabiolojia wa Uholanzi Van Niel, ambaye alisoma photosynthesis ya bakteria na akafikia hitimisho kwamba majibu ya msingi ya picha ya photosynthesis ni pamoja na kutengana kwa H 2 O, na sio. mtengano wa CO2. Bakteria (isipokuwa cyanobacteria) wenye uwezo wa kufyonzwa na usanisinuru wa CO 2 hutumia H 2 S, H 2, CH 3 na wengine kama vinakisishaji, na haitoi O 2. Aina hii ya photosynthesis inaitwa kawaida kupunguzwa kwa picha:

CO 2 + H 2 S → [CH 2 O] + H 2 O + S 2 au

CO 2 + H 2 A → [CH 2 O] + H 2 O + 2A,

ambapo H 2 A - huweka oksidi kwenye substrate, mtoaji wa hidrojeni (katika mimea ya juu - ϶ᴛᴏ H 2 O), na 2A - ϶ᴛᴏ O 2. Kisha kitendo cha msingi cha fotokemikali katika usanisinuru ya mimea kinapaswa kuwa mtengano wa maji kuwa wakala wa vioksidishaji [OH] na wakala wa kupunguza [H]. [H] hupunguza CO 2, na [OH] hushiriki katika athari za kutolewa kwa O 2 na uundaji wa H 2 O.

Nishati ya jua, pamoja na ushiriki wa mimea ya kijani na bakteria ya photosynthetic, inabadilishwa kuwa nishati ya bure ya misombo ya kikaboni. Ili kutekeleza mchakato huu wa kipekee, wakati wa mageuzi kifaa cha photosynthetic kiliundwa, kilicho na: I) seti ya rangi ya picha yenye uwezo wa kunyonya mionzi ya umeme kutoka kwa maeneo fulani ya wigo na kuhifadhi nishati hii kwa namna ya nishati ya msisimko wa elektroniki, na 2) kifaa maalum cha kubadilisha nishati ya msisimko wa kielektroniki kuwa aina tofauti za nishati ya kemikali. Kwanza kabisa haya nishati ya redox , kuhusishwa na malezi ya misombo iliyopunguzwa sana, nishati inayowezekana ya elektroni, husababishwa na uundaji wa gradient za umeme na protoni kwenye membrane ya kuunganisha (Δμ H +), Nishati ya dhamana ya phosphate ya ATP na misombo mingine ya juu-nishati, ambayo inabadilishwa kuwa nishati ya bure ya molekuli za kikaboni.

Aina hizi zote za nishati ya kemikali hutumika katika mchakato wa maisha kwa ajili ya ufyonzwaji na usafiri wa transmembrane ya ayoni na katika athari nyingi za kimetaboliki, ᴛ.ᴇ. katika kubadilishana kwa kujenga.

Uwezo wa kutumia nishati ya jua na kuiingiza katika michakato ya biosphere huamua jukumu la "cosmic" la mimea ya kijani, ambayo mwanafizikia mkuu wa Kirusi K.A. Timuryazev.

Mchakato wa photosynthesis ni mfumo mgumu sana katika shirika la anga na la muda. Matumizi ya njia za uchanganuzi wa kasi ya mapigo imefanya iwezekane kubaini kuwa mchakato wa usanisinuru ni pamoja na athari za kasi tofauti - kutoka 10 -15 s (michakato ya kunyonya nishati na uhamiaji hutokea katika muda wa pili wa femtosecond) hadi 10 4 s ( uundaji wa bidhaa za photosynthesis). Vifaa vya photosynthetic ni pamoja na miundo yenye ukubwa wa kuanzia 10 -27 m 3 kwa kiwango cha chini cha molekuli hadi 10 5 m 3 kwa kiwango cha mazao.

Mchoro wa mpangilio wa photosynthesis. Seti nzima ya athari zinazounda mchakato wa photosynthesis inapaswa kuwakilishwa na mchoro wa kimkakati unaoonyesha hatua kuu za usanisinuru na kiini chao. Katika mpango wa kisasa wa photosynthesis, hatua nne zinaweza kutofautishwa, ambazo hutofautiana katika asili na kiwango cha athari, na pia kwa maana na kiini cha michakato inayotokea katika kila hatua:

Hatua ya I - kimwili. Inajumuisha athari za picha za asili za ufyonzaji wa nishati kwa rangi (R), uhifadhi wake katika mfumo wa nishati ya kielektroniki ya msisimko (R*) na uhamiaji hadi kituo cha athari (RC). Maitikio yote ni ya haraka sana na yanaendelea kwa kasi ya 10 -15 - 10 -9 s. Miitikio ya msingi ya ufyonzaji wa nishati huwekwa ndani katika changamano za antena za uvunaji mwanga (LACs).

Hatua ya II - photochemical. Miitikio huwekwa ndani katika vituo vya majibu na huendelea kwa kasi ya 10 -9 s. Katika hatua hii ya photosynthesis, nishati ya msisimko wa elektroniki wa rangi (P (RC)) ya kituo cha mmenyuko hutumiwa kutenganisha malipo. Katika kesi hiyo, elektroni yenye uwezo mkubwa wa nishati huhamishiwa kwa mpokeaji wa msingi A, na mfumo unaotokana na malipo yaliyotengwa (P (RC) - A) ina kiasi fulani cha nishati tayari katika fomu ya kemikali. Rangi iliyooksidishwa P (RC) hurejesha muundo wake kutokana na oxidation ya wafadhili (D).

Mabadiliko ya aina moja ya nishati kuwa nyingine inayotokea katika kituo cha mmenyuko ni tukio kuu la mchakato wa photosynthesis, unaohitaji hali kali kwa shirika la kimuundo la mfumo. Leo, mifano ya molekuli ya vituo vya mmenyuko wa mimea na bakteria inajulikana kwa kiasi kikubwa. Kufanana kwao katika shirika la kimuundo imeanzishwa, ambayo inaonyesha kiwango cha juu cha uhifadhi wa michakato ya msingi ya photosynthesis.

Bidhaa za msingi (P *, A -) zilizoundwa katika hatua ya photochemical ni labile sana, na elektroni inaweza kurudi kwenye rangi iliyooksidishwa ya P * (mchakato wa ujumuishaji) na upotezaji usio na maana wa nishati. Kwa sababu hii, uimarishaji wa haraka zaidi wa bidhaa zilizopunguzwa zilizoundwa na uwezo mkubwa wa nishati ni muhimu, ambao unafanywa katika hatua inayofuata, III ya photosynthesis.

Hatua ya III - athari za usafiri wa elektroni. Mlolongo wa wabebaji wenye uwezo tofauti wa redox (E n ) huunda kinachojulikana kama mnyororo wa usafirishaji wa elektroni (ETC). Vipengele vya redox vya ETC vimepangwa katika kloroplasts kwa namna ya tata tatu za msingi za kazi - mfumo wa picha I (PSI), mfumo wa picha II (PSII), cytochrome. b 6 f-complex, ambayo hutoa kasi ya juu ya mtiririko wa elektroni na uwezekano wa udhibiti wake. Kama matokeo ya operesheni ya ETC, bidhaa zilizopunguzwa sana huundwa: ferredoxin iliyopunguzwa (FD imepunguzwa) na NADPH, pamoja na molekuli za ATP zenye nishati, ambazo hutumiwa katika athari za giza za kupunguzwa kwa CO 2, ambayo hutengeneza hatua ya nne ya photosynthesis.

Hatua ya IV - athari za "giza" za kunyonya na kupunguzwa kwa dioksidi kaboni. Athari hufanyika na malezi ya wanga, bidhaa za mwisho za photosynthesis, kwa namna ambayo nishati ya jua huhifadhiwa, kufyonzwa na kubadilishwa katika athari za "mwanga" za photosynthesis. Kasi ya athari za "giza" za enzymatic ni 10 -2 - 10 4 s.

Hata hivyo, kozi nzima ya photosynthesis hutokea kwa njia ya mwingiliano wa mtiririko wa tatu - mtiririko wa nishati, mtiririko wa elektroni na mtiririko wa kaboni. Muunganisho wa mitiririko mitatu inahitaji uratibu wazi na udhibiti wa miitikio yao ya msingi.

Equation ya jumla ya photosynthesis - dhana na aina. Uainishaji na vipengele vya kitengo "Jumla ya equation ya photosynthesis" 2017, 2018.

Usanisinuru

Photosynthesis ni mchakato
mabadiliko
kufyonzwa na mwili
nishati nyepesi ndani
nishati ya kemikali
kikaboni
(isiyo hai)
miunganisho.
Jukumu kuu ni kupunguza CO2 kwa
viwango vya kabohaidreti kutoka
matumizi ya nishati
Sveta.

Maendeleo ya mafundisho ya photosynthesis

Kliment Arkadevich Timiryazev
(Mei 22 (Juni 3) 1843, St. Petersburg - 28
Aprili 1920, Moscow) Kazi za kisayansi
Timiryazev, wamejitolea kwa suala la
mtengano wa dioksidi kaboni ya anga
mimea ya kijani chini ya ushawishi
nguvu ya jua. Utafiti wa utunzi na
mali ya macho ya rangi ya kijani
mimea (klorofili), asili yake,
hali ya kimwili na kemikali
mtengano wa dioksidi kaboni, uamuzi
vipengele vya mionzi ya jua,
kushiriki katika jambo hili,
utafiti wa uhusiano wa kiasi
kati ya nishati iliyofyonzwa na
kazi zinazozalishwa.

Joseph Priestley (13 Machi
1733-6 Februari 1804) -
Kasisi wa Uingereza, mpinzani, mwanaasili,
mwanafalsafa, mtu wa umma.
Kwanza kabisa, alishuka katika historia
kama mwanakemia bora,
aligundua oksijeni na
kaboni dioksidi

Pierre Joseph Pelletier - (Machi 22, 1788 - Julai 19
1842) - Mfaransa duka la dawa na mfamasia, mmoja wa
waanzilishi wa kemia ya alkaloid.
Mnamo 1817, pamoja na Joseph Bieneme Cavantou, yeye
kutengwa rangi ya kijani kutoka mimea majani kwamba
waliita klorofili.

Alexey Nikolaevich Bakh
(5 (17) Machi 1857 - Mei 13,
1946) - mwanabiolojia wa Soviet na
mwanafiziolojia wa mimea. Imeonyeshwa
wazo kwamba uigaji wa CO2
wakati wa photosynthesis ni
mchakato wa pamoja wa redox,
kutokea kwa sababu ya hidrojeni na
hydroxyl ya maji na oksijeni
kutolewa kutoka kwa maji kupitia
peroksidi ya kati
miunganisho.

Equation ya jumla ya photosynthesis

6 CO2 + 12 H2O
C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Katika mimea ya juu, photosynthesis hutokea
seli maalum za organelles za majani -
kloroplasts.
Kloroplast ni pande zote au umbo la diski
miili yenye urefu wa mikroni 1-10, unene wa hadi mikroni 3. Maudhui
kuna kutoka 20 hadi 100 kati yao katika seli.
Muundo wa kemikali (% kwa uzito kavu):
Protini - 35-55
Lipid - 20-30
Wanga - 10
RNA - 2-3
DNA - hadi 0.5
Chlorophyll - 9
Carotenoids - 4.5

Muundo wa Chloroplast

10. Asili ya kloroplasts

Aina za malezi ya kloroplast:
Mgawanyiko
Chipukizi
Njia ya nyuklia
giza
msingi
awali
chembe
mwanga
prolamilla
mwili
proplastidi
kloroplast
mchoro wa njia ya nyuklia

11. Ontogenesis ya kloroplasts

12.

Chloroplasts ni plastids ya kijani ambayo
hupatikana katika seli za mimea na mwani.
Muundo wa Chloroplast:
1. utando wa nje
2. intermembrane
nafasi
3. utando wa ndani
(1+2+3: ganda)
4. stroma (majimaji)
5. thylakoid yenye lumen
6. utando wa thylakoid
7. grana (lundo la thylakoids)
8. thylakoid (lamella)
9. nafaka ya wanga
10. ribosome
11. DNA ya plastiki
12. plstoglobula (tone ya mafuta)

13. Rangi ya mimea ya photosynthetic

klorofili
phycobilins
Phycobilins
carotenoids
flavonoid
rangi

14. Chlorophylls

Chlorophyll -
rangi ya kijani,
ukondishaji
rangi ya kloroplast
mimea katika kijani
rangi. Kulingana na kemikali
muundo
klorofili -
complexes ya magnesiamu
mbalimbali
tetrapyrroles.
Chlorophylls wana
porphyrin
muundo.

15.

Klorofili
Chlorophyll "a"
(bluu-kijani
bakteria)
Chlorophyll "c"
(mwani wa kahawia)
Chlorophyll "b"
(mimea ya juu,
kijani, characeae
mwani)
Chlorophyll "d"
(mwani mwekundu)

16. Phycobilins

Phycobilins ni
rangi,
anayewakilisha
msaidizi
photosynthetic
rangi zinazoweza
kusambaza nishati
kufyonzwa quanta
mwanga kwa klorofili,
kupanua wigo wa hatua
usanisinuru.
Fungua tetrapyrrole
miundo.
Kupatikana katika mwani.

17. Carotenoids

Fomula ya muundo

18.

Carotenoids ni
mumunyifu-mafuta
rangi ya njano,
nyekundu na machungwa
rangi. Toa
kuchorea kwa wengi
mboga za machungwa na
matunda.

19. Vikundi vya carotenoids:

Carotenes ni rangi ya manjano-machungwa,
hidrokaboni isokefu
kutoka kwa kikundi cha carotenoids.
Mfumo C40H56. isiyoyeyuka
ndani ya maji, lakini huyeyuka
vimumunyisho vya kikaboni.
Imejumuishwa kwenye majani ya mimea yote, na vile vile ndani
mizizi ya karoti, viuno vya rose, nk Je!
provitamin A.
2.
Xanthophylls ni rangi ya mimea
huangazia katika fuwele za prismatic
rangi ya njano.
1.

20. Rangi ya Flavonoid

Flavonoids ni kundi
asili mumunyifu wa maji
misombo ya phenolic.
Wakilisha
heterocyclic
zenye oksijeni
miunganisho hasa
njano, machungwa, nyekundu
rangi. Wao ni wa
misombo ya mfululizo wa C6-C3-C6 -
molekuli zao zina mbili
pete za benzini zimeunganishwa
na kila mmoja kaboni tatu
kipande.
Muundo wa flavones

21. Rangi za Flavonoid:

Anthocyanins ni vitu vya asili ambavyo vina rangi ya mimea;
ni mali ya glycosides.
Flavones na flavonols. Wanacheza nafasi ya kunyonya mionzi ya UV, na hivyo kulinda klorofili na cytoplasm
kutokana na uharibifu.

22. Hatua za photosynthesis

mwanga
Imefanywa ndani
grana ya kloroplast.
Inavuja wakati iko
Taa Haraka< 10 (-5)
sekunde
giza
Imefanywa ndani
stroma ya protini isiyo na rangi
kloroplasts.
Kwa mwanga unaotiririka
haihitajiki
Polepole ~ 10 (-2) sek

23.

24.

25. Hatua ya mwanga ya photosynthesis

Katika hatua ya mwanga ya photosynthesis,
bidhaa za nishati ya juu: ATP, ambayo hutumikia katika
kiini cha nishati, na NADPH, iliyotumika
kama wakala wa kupunguza. Kama bidhaa ya ziada
oksijeni hutolewa.
Mlinganyo wa jumla:
ADP + H3PO4 + H2O + NADP
ATP + NADPH + 1/2O2

26.

Mtazamo wa kunyonya
PAR: 380 - 710 nm
Carotenoids: 400550 nm kuu
kiwango cha juu: 480 nm
Klorofili:
katika eneo nyekundu la wigo
640-700 nm
katika bluu - 400-450 nm

27. Viwango vya msisimko wa klorofili

Kiwango cha 1. Inahusishwa na mpito hadi juu
kiwango cha nishati ya elektroni katika mfumo
kuunganisha vifungo viwili
Kiwango cha 2. Kuhusishwa na msisimko wa elektroni ambazo hazijaoanishwa
atomi nne za nitrojeni na oksijeni katika porphyrin
pete.

28. Mifumo ya rangi

Mfumo wa picha I
Inajumuisha molekuli 200
klorofili "a", 50
molekuli za caroinoid na 1
molekuli za rangi
(P700)
Mfumo wa picha II
Inajumuisha molekuli 200
klorofili "a670", 200
molekuli za klorofili "b" na
molekuli moja ya rangi
(P680)

29. Ujanibishaji wa athari za usafiri wa elektroni na protoni katika membrane ya thylakoid

30. Phosphorylation isiyo ya mzunguko wa photosynthetic (Z - mpango, au mpango wa Govindji)

x
e
Фg e
Ff e
NADP
Phew
e
FeS
e
ADF
Nukuu b6
e
II FS
NADPH
ATP
e
Mimi FS
Nukuu f
e
e
Kompyuta
e
P680
hV
O2
e
H2 O
P700
hV
ff - pheoftin
Px - plastoquinone
FeS - protini ya sulfuri ya chuma
Cyt b6 - cytochrome
Kompyuta - plastocyonin
Fg - ferodoksini
x - asili isiyojulikana.
kiwanja

31. Phosphorylation ya photosynthetic

Phosphorylation ya photosynthetic ni mchakato
uundaji wa nishati ATP na NADPH wakati wa usanisinuru na
kutumia quanta nyepesi.
Aina:
yasiyo ya mzunguko (Z-mpango).
mifumo ya rangi.
mzunguko. Mfumo wa picha ninahusika.
pseudocyclic. Inafuata aina isiyo ya mzunguko, lakini sivyo
kutolewa kwa oksijeni inayoonekana huzingatiwa.

32. Phosphorylation ya photosynthetic ya mzunguko

e
ADF
Фg
e
ATP
Nukuu6
e
e
Nukuu
e
P700
hV
e
ADF
ATP
Cyt b6 - cytochrome
Fg - ferodoksini

33. Usafiri wa elektroni wa mzunguko na usio wa mzunguko katika kloroplasts

34.

Kemia ya photosynthesis
Usanisinuru
kutekelezwa
kwa
ubadilishaji mlolongo wa awamu mbili:
mwanga,
kuvuja
Na
kubwa
kasi na kujitegemea kwa joto;
giza, inayoitwa kwa sababu
majibu yanayotokea katika awamu hii
hakuna nishati ya mwanga inahitajika.

35. Hatua ya giza ya photosynthesis

Katika hatua ya giza na ushiriki wa ATP na NADPH
CO2 imepunguzwa hadi glukosi (C6H12O6).
Ingawa mwanga hauhitajiki kukamilisha hili
mchakato, anashiriki katika udhibiti wake.

36. C3 photosynthesis, mzunguko wa Calvin

Mzunguko wa Calvin au mzunguko wa kurejesha
Mzunguko wa phosphate ya pentose una hatua tatu:
Carboxylation ya RDF.
Ahueni. 3-FGK imerejeshwa kwa
3-FGA.
Kuzaliwa upya kwa kipokeaji cha RDF. Imetekelezwa kwa mfululizo
athari za ubadilishaji wa sukari ya fosforasi na
idadi tofauti ya atomi za kaboni (triose, tetrose);
pentose, hexose, nk)

37. Mlingano wa jumla wa mzunguko wa Calvin

H2CO (P)
C=O
HO-C-H + * CO2
N-S-OH
H2CO (P)
RDF
H2*CO (P)
2 NSON
UNS
3-FGK
H2*CO (P)
2NSON
SOO (R)
1,3-PHA
H2*CO (P)
2NSON
C=O
N
3-FGA
H2*CO (P)
2C=O
NSSON
3-FDA
condensation, au
upolimishaji
N
H2CO (P)
H2CO (P)
C=O
C=O
C=O
NSSON
NOSN
NOSN
NOSN
N*LALA
NSSON
N*LALA
NSSON
NSSON
NSSON
H2CO (P)
H2SON
H2CO (P)
1,6-diphosphate-fructose-6glucose-6fructose
fosfati
fosfati
N
C=O
NSSON
NOSN
N*LALA
NSSON
H2SON
glucose

38. Usanisinuru wa C4 (njia ya Hatch – Slack – Karpilov)

Inafanywa katika mimea yenye aina mbili za kloroplast.
Kwa kuongezea RDF, kunaweza kuwa na wapokeaji watatu wa CO2:
Mchanganyiko wa kaboni - phosphoenol PVK (PEP)
Njia ya C4 iligunduliwa kwanza
katika nafaka za kitropiki. Katika kazi
Y.S. Karpilov, M. Hatch, K. Slack pamoja
kwa kutumia kaboni iliyoandikwa
ilionyeshwa kuwa ya kwanza
bidhaa za photosynthesis katika hizi
mimea ni hai
asidi.

39.

40. Photosynthesis kulingana na aina ya Crassulaceae

Tabia ya mimea
succulents.Wakati wa usiku
rekebisha kaboni ndani
asidi za kikaboni kulingana na
ikiwezekana apple. Hii
hutokea chini ya ushawishi
vimeng'enya
pyruvate carboxylase. Hii
inaruhusu wakati wa mchana
weka stomata imefungwa na
hivyo kupunguza
mpito. Aina hii
inayoitwa usanisinuru wa SAM.

41. Usanisinuru MWENYEWE

Wakati wa photosynthesis ya CAM, kujitenga hutokea
Uigaji wa CO2 na mzunguko wa Calvin sio
nafasi kama C4, lakini kwa wakati. Usiku ndani
vakuli za seli kwa njia sawa
kwa utaratibu ulioelezwa hapo juu na wazi
malate hujilimbikiza kwenye stomata, wakati wa mchana
Wakati stomata imefungwa, mzunguko wa Calvin hutokea. Hii
utaratibu inaruhusu uokoaji wa juu
maji, hata hivyo, ni duni kwa ufanisi kwa wote C4 na
C3.

42.

43.

Kupumua kwa picha

44. Ushawishi wa mambo ya ndani na nje ya photosynthesis

Usanisinuru
sana
mabadiliko kutokana na
ushawishi juu yake
tata mara nyingi
kuingiliana
nje na ndani
sababu.

45. Mambo yanayoathiri usanisinuru

1.
Ontogenetic
hali ya mmea.
Upeo wa juu
ukali
photosynthesis ilizingatiwa
wakati wa mpito
mimea kutoka msimu wa ukuaji hadi
awamu ya uzazi. U
kuzeeka majani
ukali
photosynthesis kwa kiasi kikubwa
huanguka.

46. ​​Mambo yanayoathiri usanisinuru

2. Mwanga. Photosynthesis haitokei gizani kwa sababu
Dioksidi kaboni inayozalishwa wakati wa kupumua hutolewa kutoka
majani; kwa kuongezeka kwa mwanga wa mwanga hupatikana
fidia mahali ambapo kunyonya
dioksidi kaboni wakati wa photosynthesis na kutolewa kwake wakati
kupumua kusawazisha kila mmoja.

47. Mambo yanayoathiri usanisinuru

3. Spectral
muundo wa mwanga.
Spectral
muundo wa jua
uzoefu mwanga
baadhi
mabadiliko katika
siku nzima na
kwa mwaka mzima.

48. Mambo yanayoathiri usanisinuru

4. CO2.
Ndio kuu
substrate kwa photosynthesis na
maudhui yake yanategemea
ukali wa mchakato huu.
anga ina
0.03% kwa kiasi; Ongeza
kiasi cha dioksidi kaboni kutoka 0.1
kuongezeka hadi 0.4%
kiwango cha usanisinuru hadi
kikomo fulani, na
kisha mabadiliko
kueneza kwa dioksidi kaboni.

49. Mambo yanayoathiri usanisinuru

5.Joto.
Katika mimea ya wastani
kanda mojawapo
joto kwa
usanisinuru
ni 20-25; katika
kitropiki - 2035.

50. Mambo yanayoathiri usanisinuru

6. Maji yaliyomo.
Kupunguza upungufu wa maji mwilini kwa zaidi ya 20%
husababisha kupungua kwa nguvu ya photosynthesis na
kusitishwa kwake zaidi ikiwa upotezaji wa maji ni
zaidi ya 50%.

51. Mambo yanayoathiri usanisinuru

7. Microelements.
Upungufu wa Fe
husababisha chlorosis na
huathiri shughuli
vimeng'enya. Mhe
muhimu kwa
ukombozi
oksijeni na kwa
kunyonya dioksidi kaboni
gesi Cu upungufu na
Zn inapunguza photosynthesis
kwa 30%

52. Mambo yanayoathiri usanisinuru

8.Kuchafua
vitu na
kemikali
madawa.
Wito
kupungua
usanisinuru.
Wengi
hatari
vitu: NO2,
SO2, imesimamishwa
chembe chembe.

53. Mzunguko wa kila siku wa photosynthesis

Kwa joto la wastani la mchana na kutosha
Kiwango cha unyevu kila siku cha photosynthesis takriban
inalingana na mabadiliko katika nguvu ya jua
insolation. Photosynthesis, kuanzia asubuhi wakati wa jua
jua, hufikia upeo wake wakati wa adhuhuri,
hatua kwa hatua hupungua jioni na huacha wakati wa jua
jua. Kwa joto la juu na kupungua
unyevu, kiwango cha juu cha photosynthesis hubadilika hadi mapema
kuangalia.

54. Hitimisho

Kwa hivyo, photosynthesis ndio mchakato pekee ndani
Dunia, kwenda kwa kiwango kikubwa, kinachohusishwa na
kubadilisha nishati ya mwanga wa jua kuwa nishati ya kemikali
miunganisho. Nishati hii iliyohifadhiwa na mimea ya kijani
huunda msingi wa maisha ya wengine wote
viumbe vya heterotrofiki duniani kutoka kwa bakteria hadi kwa wanadamu.

1. Toa ufafanuzi wa dhana.
Usanisinuru- mchakato wa malezi ya vitu vya kikaboni kutoka kwa dioksidi kaboni na maji kwenye mwanga na ushiriki wa rangi ya photosynthetic.
Nyaraka otomatiki- viumbe vinavyounganisha vitu vya kikaboni kutoka kwa isokaboni.
Heterotrophs ni viumbe ambavyo havina uwezo wa kuunganisha vitu vya kikaboni kutoka kwa isokaboni kupitia photosynthesis au chemosynthesis.
Mchanganyiko wa mchanganyiko- viumbe vyenye uwezo wa kutumia vyanzo mbalimbali vya kaboni na nishati.

2. Jaza meza.

3. Jaza meza.

4. Eleza kiini cha taarifa ya mwanasayansi mkuu wa Kirusi K. A. Timiryazev: "Log ni bidhaa ya makopo ya nishati ya jua."
Logi ni sehemu ya mti, tishu zake zinajumuisha misombo ya kikaboni iliyokusanywa (selulosi, sukari, nk) ambayo iliundwa wakati wa mchakato wa photosynthesis.

5. Andika mlingano wa jumla wa usanisinuru. Usisahau kuonyesha hali zinazohitajika ili athari kutokea.

12. Chagua neno na ueleze jinsi maana yake ya kisasa inalingana na maana ya asili ya mizizi yake.
Neno lililochaguliwa ni mixotrophs.
Mawasiliano. Neno hilo linafafanuliwa; hili ni jina linalopewa viumbe vyenye mchanganyiko wa lishe yenye uwezo wa kutumia vyanzo mbalimbali vya kaboni na nishati.

13. Kuunda na kuandika mawazo makuu ya § 3.3.
Kulingana na aina ya lishe, viumbe vyote vilivyo hai vimegawanywa katika:
Ototrofi zinazounganisha vitu vya kikaboni kutoka kwa isokaboni.
Heterotrophs ambazo hulisha vitu vya kikaboni vilivyotengenezwa tayari.
Mchanganyiko wa mchanganyiko na lishe iliyochanganywa.
Photosynthesis ni mchakato wa uundaji wa vitu vya kikaboni kutoka kwa dioksidi kaboni na maji katika mwanga kwa ushiriki wa rangi ya photosynthetic na phototrophs.
Imegawanywa katika awamu ya mwanga (maji na H + molekuli muhimu kwa awamu ya giza huundwa, na oksijeni pia hutolewa) na awamu ya giza (glucose hutengenezwa). Mlinganyo wa jumla wa usanisinuru ni: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2. Inatokea kwenye mwanga mbele ya chlorophyll. Hivi ndivyo nishati nyepesi inavyogeuka
nishati ya vifungo vya kemikali, na mimea huunda glucose na sukari kwa wenyewe.

Photosynthesis ni ubadilishaji wa nishati nyepesi kuwa nishati ya vifungo vya kemikali misombo ya kikaboni.

Photosynthesis ni tabia ya mimea, ikiwa ni pamoja na mwani wote, idadi ya prokariyoti, ikiwa ni pamoja na cyanobacteria, na baadhi ya yukariyoti unicellular.

Katika hali nyingi, photosynthesis hutoa oksijeni (O2) kama bidhaa. Walakini, hii sio hivyo kila wakati kwani kuna njia kadhaa tofauti za usanisinuru. Katika kesi ya kutolewa kwa oksijeni, chanzo chake ni maji, ambayo atomi za hidrojeni hugawanyika kwa mahitaji ya photosynthesis.

Photosynthesis ina athari nyingi ambazo rangi mbalimbali, enzymes, coenzymes, nk. Rangi kuu ni klorophyll, pamoja na wao - carotenoids na phycobilins.

Kwa asili, njia mbili za photosynthesis ya mimea ni za kawaida: C 3 na C 4. Viumbe vingine vina athari zao maalum. Taratibu hizi zote tofauti zimeunganishwa chini ya neno "photosynthesis" - kwa wote, kwa jumla, nishati ya photoni inabadilishwa kuwa dhamana ya kemikali. Kwa kulinganisha: wakati wa chemosynthesis, nishati ya dhamana ya kemikali ya misombo fulani (inorganic) inabadilishwa kuwa wengine - kikaboni.

Kuna awamu mbili za photosynthesis - mwanga na giza. Ya kwanza inategemea mionzi ya mwanga (hν), ambayo ni muhimu kwa athari kutokea. Awamu ya giza haina mwanga.

Katika mimea, photosynthesis hutokea katika kloroplasts. Kama matokeo ya athari zote, vitu vya msingi vya kikaboni huundwa, ambayo wanga, asidi ya amino, asidi ya mafuta, nk glucose - bidhaa ya kawaida ya photosynthesis:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Atomi za oksijeni zilizojumuishwa katika molekuli ya O 2 hazichukuliwa kutoka kwa kaboni dioksidi, lakini kutoka kwa maji. Dioksidi kaboni - chanzo cha kaboni, ambayo ni muhimu zaidi. Shukrani kwa kumfunga kwake, mimea ina fursa ya kuunganisha vitu vya kikaboni.

Mmenyuko wa kemikali uliowasilishwa hapo juu ni wa jumla na jumla. Ni mbali na kiini cha mchakato. Kwa hivyo glukosi haifanyiki kutoka kwa molekuli sita tofauti za kaboni dioksidi. Kufunga kwa CO 2 hutokea molekuli moja kwa wakati, ambayo kwanza inashikamana na sukari ya kaboni tano iliyopo.

Prokaryotes ina sifa zao za photosynthesis. Kwa hiyo, katika bakteria, rangi kuu ni bacteriochlorophyll, na oksijeni haitolewa, kwani hidrojeni haijachukuliwa kutoka kwa maji, lakini mara nyingi kutoka kwa sulfidi hidrojeni au vitu vingine. Katika mwani wa bluu-kijani, rangi kuu ni klorofili, na oksijeni hutolewa wakati wa photosynthesis.

Awamu ya mwanga ya photosynthesis

Katika awamu ya mwanga ya usanisinuru, ATP na NADP H 2 huunganishwa kutokana na nishati inayong'aa. Inatokea kwenye kloroplast thylakoids, ambapo rangi na vimeng'enya huunda tata tata kwa utendakazi wa mizunguko ya elektrokemikali kwa njia ambayo elektroni na sehemu ya protoni za hidrojeni hupitishwa.

Elektroni hatimaye huishia na coenzyme NADP, ambayo, inapochajiwa vibaya, huvutia baadhi ya protoni na kugeuka kuwa NADP H 2 . Pia, mkusanyiko wa protoni upande mmoja wa membrane ya thylakoid na elektroni kwa upande mwingine huunda gradient ya electrochemical, ambayo uwezo wake hutumiwa na synthetase ya ATP ili kuunganisha ATP kutoka kwa ADP na asidi ya fosforasi.

Rangi kuu za photosynthesis ni klorofili mbalimbali. Molekuli zao huchukua mnururisho wa mionzi fulani, sehemu tofauti ya mwanga. Katika kesi hii, elektroni zingine za molekuli za klorofili huhamia kiwango cha juu cha nishati. Hii ni hali isiyo na utulivu, na kwa nadharia, elektroni, kupitia mionzi sawa, inapaswa kutolewa kwenye nafasi ya nishati iliyopokea kutoka nje na kurudi kwenye ngazi ya awali. Walakini, katika seli za photosynthetic, elektroni zenye msisimko hukamatwa na wapokeaji na, kwa kupungua polepole kwa nishati yao, huhamishwa pamoja na mlolongo wa wabebaji.

Kuna aina mbili za mifumo ya picha kwenye membrane ya thylakoid ambayo hutoa elektroni inapowekwa kwenye mwanga. Mifumo ya picha ni changamano changamano ya rangi nyingi za klorofili yenye kituo cha athari ambayo elektroni huondolewa. Katika mfumo wa picha, mwanga wa jua hushika molekuli nyingi, lakini nishati yote hukusanywa katika kituo cha majibu.

Elektroni kutoka kwa mfumo wa picha I, kupitia mlolongo wa wasafirishaji, hupunguza NADP.

Nishati ya elektroni iliyotolewa kutoka kwa mfumo wa picha II hutumiwa kwa usanisi wa ATP. Na elektroni za mfumo wa picha II wenyewe hujaza mashimo ya elektroni ya mfumo wa picha I.

Mashimo ya mfumo wa pili wa picha hujazwa na elektroni zinazotokana na upigaji picha wa maji. Photolysis pia hutokea kwa ushiriki wa mwanga na inajumuisha mtengano wa H 2 O katika protoni, elektroni na oksijeni. Ni kama matokeo ya upigaji picha wa maji ambayo oksijeni ya bure huundwa. Protoni zinahusika katika kuunda gradient ya electrochemical na kupunguza NADP. Elektroni hupokelewa na klorofili ya mfumo wa picha II.

Muhtasari wa mlinganyo wa takriban wa awamu nyepesi ya usanisinuru:

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

Usafiri wa elektroni wa baiskeli

Kinachojulikana awamu ya mwanga isiyo ya mzunguko ya photosynthesis. Je, kuna wengine zaidi usafiri wa elektroni wa mzunguko wakati upunguzaji wa NADP haufanyiki. Katika kesi hii, elektroni kutoka kwa mfumo wa picha mimi huenda kwenye mlolongo wa wasafirishaji, ambapo awali ya ATP hutokea. Hiyo ni, mnyororo huu wa usafirishaji wa elektroni hupokea elektroni kutoka kwa mfumo wa picha I, sio II. Mfumo wa picha wa kwanza, kama ilivyokuwa, hutumia mzunguko: elektroni zinazotolewa nayo hurejeshwa kwake. Njiani, wanatumia sehemu ya nishati yao kwenye awali ya ATP.

Photophosphorylation na phosphorylation oxidative

Awamu ya mwanga ya photosynthesis inaweza kulinganishwa na hatua ya kupumua kwa seli - phosphorylation ya oxidative, ambayo hutokea kwenye cristae ya mitochondria. Mchanganyiko wa ATP pia hutokea huko kutokana na uhamisho wa elektroni na protoni kupitia mlolongo wa flygbolag. Hata hivyo, katika kesi ya photosynthesis, nishati huhifadhiwa katika ATP si kwa mahitaji ya seli, lakini hasa kwa mahitaji ya awamu ya giza ya photosynthesis. Na ikiwa wakati wa kupumua chanzo cha awali cha nishati ni vitu vya kikaboni, basi wakati wa photosynthesis ni jua. Mchanganyiko wa ATP wakati wa photosynthesis inaitwa photophosphorylation badala ya phosphorylation ya oksidi.

Awamu ya giza ya photosynthesis

Kwa mara ya kwanza, awamu ya giza ya usanisinuru ilisomwa kwa kina na Calvin, Benson, na Bassem. Mzunguko wa majibu waliyogundua baadaye uliitwa mzunguko wa Calvin, au C 3 photosynthesis. Katika vikundi fulani vya mimea, njia iliyobadilishwa ya photosynthetic inazingatiwa - C 4, pia inaitwa mzunguko wa Hatch-Slack.

Katika athari za giza za photosynthesis, CO 2 imewekwa. Awamu ya giza hutokea katika stroma ya kloroplast.

Kupungua kwa CO 2 hutokea kutokana na nishati ya ATP na nguvu ya kupunguza ya NADP H 2 inayoundwa katika athari za mwanga. Bila yao, fixation ya kaboni haifanyiki. Kwa hivyo, ingawa awamu ya giza haitegemei moja kwa moja mwanga, kawaida pia hufanyika kwenye mwanga.

Mzunguko wa Calvin

Mmenyuko wa kwanza wa awamu ya giza ni nyongeza ya CO 2 ( kaboksilie hadi 1,5-ribulose bifosfati ( Ribulose-1,5-bisphosphate) – RiBF. Mwisho ni ribose ya phosphorylated mara mbili. Mwitikio huu huchochewa na kimeng'enya cha ribulose-1,5-diphosphate carboxylase, pia huitwa. rubisco.

Kama matokeo ya carboxylation, kiwanja kisicho na msimamo cha kaboni sita huundwa, ambayo, kama matokeo ya hidrolisisi, hugawanyika katika molekuli mbili za kaboni tatu. asidi ya phosphoglyceric (PGA)- bidhaa ya kwanza ya photosynthesis. PGA pia inaitwa phosphoglycerate.

RiBP + CO 2 + H 2 O → 2FGK

FHA ina atomi tatu za kaboni, moja ambayo ni sehemu ya kikundi cha asidi ya kaboksili (-COOH):

Sukari ya kaboni tatu (glyceraldehyde phosphate) huundwa kutoka PGA fosfati tatu (TP), tayari inajumuisha kikundi cha aldehyde (-CHO):

FHA (asidi-3) → TF (sukari-3)

Mwitikio huu unahitaji nishati ya ATP na nguvu ya kupunguza ya NADP H2. TF ni kabohaidreti ya kwanza ya usanisinuru.

Baada ya hayo, phosphates nyingi za triose hutumiwa katika kuzaliwa upya kwa ribulose biphosphate (RiBP), ambayo hutumiwa tena kurekebisha CO 2. Uzalishaji upya ni pamoja na mfululizo wa athari zinazotumia ATP zinazohusisha fosfati za sukari na idadi ya atomi za kaboni kutoka 3 hadi 7.

Mzunguko huu wa RiBF ni mzunguko wa Calvin.

Sehemu ndogo ya TF iliyoundwa ndani yake inaacha mzunguko wa Calvin. Kwa upande wa molekuli 6 zilizofungwa za dioksidi kaboni, mavuno ni molekuli 2 za phosphate ya triose. Mwitikio wa jumla wa mzunguko na bidhaa za pembejeo na pato:

6CO 2 + 6H 2 O → 2TP

Katika kesi hii, molekuli 6 za RiBP hushiriki katika kumfunga na molekuli 12 za PGA zinaundwa, ambazo zinabadilishwa kuwa 12 TF, ambayo molekuli 10 hubakia katika mzunguko na hubadilishwa kuwa molekuli 6 za RiBP. Kwa kuwa TP ni sukari ya kaboni tatu, na RiBP ni sukari ya kaboni tano, basi kuhusiana na atomi za kaboni tunayo: 10 * 3 = 6 * 5. Idadi ya atomi za kaboni zinazotoa mzunguko hazibadilika, yote muhimu. RiBP imeundwa upya. Na molekuli sita za kaboni dioksidi zinazoingia kwenye mzunguko hutumiwa kuunda molekuli mbili za fosfati tatu zinazoacha mzunguko.

Mzunguko wa Calvin, kwa kila molekuli 6 zilizofungwa za CO 2, huhitaji molekuli 18 za ATP na molekuli 12 za NADP H 2, ambazo ziliunganishwa katika miitikio ya awamu ya mwanga ya usanisinuru.

Hesabu inategemea molekuli mbili za fosfati tatu zinazoacha mzunguko, kwani molekuli ya glukosi iliyoundwa baadaye inajumuisha atomi 6 za kaboni.

Triose phosphate (TP) ni bidhaa ya mwisho ya mzunguko wa Calvin, lakini haiwezi kuitwa bidhaa ya mwisho ya photosynthesis, kwani karibu haina kujilimbikiza, lakini, ikiguswa na vitu vingine, inabadilishwa kuwa sukari, sucrose, wanga, mafuta. , asidi ya mafuta, na amino asidi. Mbali na TF, FGK ina jukumu muhimu. Hata hivyo, athari hizo hutokea si tu katika viumbe vya photosynthetic. Kwa maana hii, awamu ya giza ya photosynthesis ni sawa na mzunguko wa Calvin.

Sukari ya kaboni sita huundwa kutoka kwa FHA kwa kichocheo cha enzymatic cha hatua kwa hatua fructose 6-phosphate, ambayo inageuka glucose. Katika mimea, glukosi inaweza kupolimisha kuwa wanga na selulosi. Mchanganyiko wa wanga ni sawa na mchakato wa nyuma wa glycolysis.

Kupumua kwa picha

Oksijeni huzuia photosynthesis. Kadiri O 2 inavyozidi katika mazingira, ndivyo mchakato wa uchukuaji wa CO 2 unavyopungua ufanisi. Ukweli ni kwamba enzyme ribulose biphosphate carboxylase (rubisco) inaweza kuguswa sio tu na dioksidi kaboni, bali pia na oksijeni. Katika kesi hii, athari za giza ni tofauti kidogo.

Phosphoglycolate ni asidi ya phosphoglycolic. Kundi la phosphate hugawanyika mara moja kutoka kwake, na hugeuka kuwa asidi ya glycolic (glycolate). Ili "kuisafisha", oksijeni inahitajika tena. Kwa hiyo, oksijeni zaidi katika anga, zaidi itachochea kupumua kwa picha na oksijeni zaidi ambayo mmea utahitaji ili kuondokana na bidhaa za majibu.

Kupumua kwa picha ni matumizi yanayotegemea mwanga wa oksijeni na kutolewa kwa dioksidi kaboni. Hiyo ni, kubadilishana gesi hutokea kama wakati wa kupumua, lakini hutokea katika kloroplast na inategemea mionzi ya mwanga. Kupumua kwa picha kunategemea mwanga tu kwa sababu biphosphate ya ribulose huundwa tu wakati wa photosynthesis.

Wakati wa kupumua kwa picha, atomi za kaboni kutoka kwa glycolate hurejeshwa kwa mzunguko wa Calvin kwa namna ya asidi ya phosphoglyceric (phosphoglycerate).

2 Glycolate (C 2) → 2 Glyoxylate (C 2) → 2 Glycine (C 2) - CO 2 → Serine (C 3) → Hydroxypyruvate (C 3) → Glycerate (C 3) → FHA (C 3)

Kama unaweza kuona, kurudi sio kamili, kwani atomi moja ya kaboni inapotea wakati molekuli mbili za glycine zinabadilishwa kuwa molekuli moja ya serine ya asidi ya amino, na dioksidi kaboni hutolewa.

Oksijeni inahitajika wakati wa ubadilishaji wa glycolate hadi glyoxylate na glycine kwa serine.

Mabadiliko ya glycolate kuwa glyoxylate na kisha kuwa glycine hutokea katika peroxisomes, na awali ya serine katika mitochondria. Serine tena huingia kwenye peroxisomes, ambapo inabadilishwa kwanza kuwa hydroxypyruvate na kisha glycerate. Glycerate tayari huingia kwenye kloroplast, ambapo PGA imetengenezwa kutoka kwayo.

Kupumua kwa picha ni tabia hasa ya mimea yenye aina ya C 3 ya usanisinuru. Inaweza kuzingatiwa kuwa mbaya, kwani nishati hupotea kwenye ubadilishaji wa glycolate hadi PGA. Inaonekana photorespiration ilitokea kutokana na ukweli kwamba mimea ya kale haikuandaliwa kwa kiasi kikubwa cha oksijeni katika anga. Hapo awali, mageuzi yao yalifanyika katika angahewa yenye kaboni dioksidi, na ilikuwa hii ambayo ilikamata kituo cha athari cha kimeng'enya cha rubisco.

C 4 photosynthesis, au mzunguko wa Hatch-Slack

Ikiwa wakati wa C 3 -photosynthesis bidhaa ya kwanza ya awamu ya giza ni asidi ya phosphoglyceric, ambayo ina atomi tatu za kaboni, basi wakati wa C 4 -njia bidhaa za kwanza ni asidi yenye atomi nne za kaboni: malic, oxaloacetic, aspartic.

C 4 photosynthesis inaonekana katika mimea mingi ya kitropiki, kwa mfano, miwa na mahindi.

Mimea ya C4 inachukua monoksidi kaboni kwa ufanisi zaidi na haina karibu kupumua kwa picha.

Mimea ambayo awamu ya giza ya photosynthesis inaendelea kwenye njia ya C4 ina muundo maalum wa majani. Ndani yake, vifungo vya mishipa vinazungukwa na safu mbili za seli. Safu ya ndani ni bitana ya kifungu cha conductive. Safu ya nje ni seli za mesophyll. Kloroplasts ya tabaka za seli ni tofauti kutoka kwa kila mmoja.

Kloroplasts ya Mesophilic ina sifa ya grana kubwa, shughuli za juu za mifumo ya picha, na kutokuwepo kwa enzyme ya RiBP-carboxylase (rubisco) na wanga. Hiyo ni, kloroplast ya seli hizi hubadilishwa kimsingi kwa awamu ya mwanga ya photosynthesis.

Katika kloroplasts ya seli za kifungu cha mishipa, grana ni karibu haijatengenezwa, lakini mkusanyiko wa carboxylase ya RiBP ni ya juu. Kloroplasts hizi hubadilishwa kwa awamu ya giza ya photosynthesis.

Dioksidi ya kaboni huingia kwanza kwenye seli za mesophyll, hufunga kwa asidi za kikaboni, kwa fomu hii hupelekwa kwenye seli za sheath, iliyotolewa na kufungwa zaidi kwa njia sawa na katika mimea ya C 3. Hiyo ni, njia ya C 4 inakamilisha, badala ya kuchukua nafasi ya C 3.

Katika mesophyll, CO2 huungana na phosphoenolpyruvate (PEP) kuunda oxaloacetate (asidi) iliyo na atomi nne za kaboni:

Mmenyuko hutokea kwa ushiriki wa kimeng'enya cha PEP carboxylase, ambacho kina mshikamano wa juu wa CO 2 kuliko rubisco. Kwa kuongeza, PEP carboxylase haiingiliani na oksijeni, ambayo ina maana haitumiwi kwenye kupumua kwa picha. Kwa hivyo, faida ya photosynthesis ya C 4 ni urekebishaji mzuri zaidi wa dioksidi kaboni, ongezeko la mkusanyiko wake katika seli za ala na, kwa hivyo, operesheni bora zaidi ya RiBP carboxylase, ambayo karibu haitumiki kwenye kupumua.

Oxaloacetate inabadilishwa kuwa asidi 4-kaboni dicarboxylic (malate au aspartate), ambayo husafirishwa ndani ya kloroplast ya seli za sheath ya kifungu. Hapa asidi ni decarboxylated (kuondolewa kwa CO2), iliyooksidishwa (kuondolewa kwa hidrojeni) na kubadilishwa kuwa pyruvate. Hidrojeni hupunguza NADP. Pyruvate inarudi kwenye mesophyll, ambapo PEP inafanywa upya kutoka kwa matumizi ya ATP.

CO 2 iliyotengwa katika kloroplasts ya seli za sheath huenda kwenye njia ya kawaida ya C 3 ya awamu ya giza ya photosynthesis, yaani, kwa mzunguko wa Calvin.

Usanisinuru kupitia njia ya Hatch-Slack inahitaji nishati zaidi.

Inaaminika kuwa njia ya C4 iliibuka baadaye katika mageuzi kuliko njia ya C3 na kwa kiasi kikubwa ni marekebisho dhidi ya kupumua kwa picha.