Back to the topics list

фотосинтез

Амьд бүх зүйл амьдрахын тулд эрчим хүч шаарддаг. Тэд энэ энергийг хоол хүнснээс авдаг. Гэхдээ та ургамал идэж байгааг харж байсан уу? Тэгвэл тэд яаж эрч хүчээ авах вэ? Ургамал эрчим хүчээ фотосинтез хэмээх процессоор авдаг бөгөөд энэ нь тэдэнд хоол хүнсээ үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. Энэ сонирхолтой сэдвийн талаар илүү ихийг мэдэхийн тулд уншина уу.

Сургалтын зорилго

Энэ хичээлээр бид дараах зүйлсийг мэдэх болно

1. Фотосинтезийн тодорхойлолт
2. Фотосинтезийн явцад тохиолддог химийн урвалууд
3. Фототрофууд хоол хүнсээ хийх боломжийг олгодог фотосинтезийн үе шатууд
4. Фотосинтезийн хоёр үндсэн үе шат - гэрлийн урвал ба харанхуй урвал
5. Фотосинтезд оролцдог дөрвөн өөр төрлийн пигментүүд

Фотосинтез нь фототрофууд гэрлийн энергийг химийн энерги болгон хувиргах үйл явц бөгөөд үүнийг эсийн үйл ажиллагааг тэжээхэд ашигладаг. Энэ нь хлорофилл а, хлорофилл б, каротин, ксантофилл зэрэг пигментүүдээр дамжуулан хлоропластыг шингээдэг.

Бүх ногоон ургамал болон бусад цөөн хэдэн автотроф организмууд шим тэжээлийг нэгтгэхийн тулд нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус, нарны гэрлийг ашиглан фотосинтез хийдэг. Хүчилтөрөгч нь фотосинтезийн дайвар бүтээгдэхүүн юм.

Ногоон ургамлын нэгэн адил бусад зарим организмууд фотосинтез хийдэг. Үүнд нил ягаан бактери, цианобактери, ногоон хүхрийн бактери зэрэг прокариотууд орно.

Фотосинтезийн урвалыг дараах байдлаар илэрхийлж болно.

Нүүрстөрөгчийн давхар исэл + Ус ========= Глюкоз + Хүчилтөрөгч

(Нарны гэрэл)

Фотосинтезийн ач холбогдол

Фотосинтез нь дэлхий дээрх бүх амьдрал оршин тогтноход зайлшгүй шаардлагатай. Энэ нь хүнсний сүлжээнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь ургамалд хоол хүнсээ бий болгож, тэднийг үндсэн үйлдвэрлэгч болгодог.

Фотосинтез нь мөн агаар мандалд хүчилтөрөгч ялгаруулдаг. Хүчилтөрөгч нь амьд үлдэхийн тулд ихэнх организмд шаардлагатай байдаг.

Фотосинтезийн газар

Фотосинтез нь ургамал, хөх ногоон замаг дахь хлоропластуудад явагддаг. Ургамлын бүх ногоон хэсгүүд, түүний дотор ногоон иш, ногоон навч, навчис нь хлоропласт агуулдаг.

Хлоропластууд нь зөвхөн ургамлын эсэд байдаг бөгөөд навчны мезофилл эс дотор байрладаг.

Фотосинтезийн тэгшитгэл

Фотосинтезийн явцад нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба ус хоёр бүтээгдэхүүн, тухайлбал хүчилтөрөгч, глюкоз үүсгэдэг. Энэ бол эндотермик урвал юм.

6CO ₂ + 6H ₂ O = C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂

Ургамлаас ялгаатай нь бүх бактери фотосинтезийн дайвар бүтээгдэхүүн болох хүчилтөрөгч үүсгэдэггүй. Фотосинтезийн дайвар бүтээгдэхүүн болох хүчилтөрөгч үүсгэдэггүй бактерийг хүчилтөрөгчгүй фотосинтезийн бактери гэж нэрлэдэг. Фотосинтезийн дагалдах бүтээгдэхүүн болох хүчилтөрөгч үүсгэдэг бактерийг хүчилтөрөгчийн фотосинтезийн бактери гэж нэрлэдэг.

Фотосинтетик пигментүүд

Навчанд дөрвөн төрлийн пигмент байдаг:

1. Хлорофилл а
2. Хлорофилл б
3. Ксантофилл
4. Каротиноидууд

Үйл явцын үе шатууд

Эсийн түвшинд фотосинтезийн процесс нь хлоропласт гэж нэрлэгддэг эсийн органеллд явагддаг. Эдгээр органеллууд нь хлорофилл хэмээх ногоон өнгөтэй пигмент агуулдаг бөгөөд энэ нь навчны ногоон өнгийг хариуцдаг.

Бүтцийн хувьд навч нь дэлбээ, эпидерми ба ламинагаас бүрдэнэ. Ламинаг фотосинтезийн үед нарны гэрэл, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингээхэд ашигладаг.

• Фотосинтезийн явцад нүүрстөрөгчийн давхар исэл стоматаар орж, ус нь хөрсний үндэс үсээр шингэж, ксилемийн судсаар дамжин навч руу дамждаг. Хлорофилл нь нарны гэрлийн энергийг шингээж, усны молекулуудыг устөрөгч, хүчилтөрөгч болгон хуваадаг.
• Усны молекулын устөрөгч, агаараас шингэсэн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг глюкоз үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Цаашилбал, хүчилтөрөгч нь хаягдал бүтээгдэхүүн болгон навчаар дамжин агаар мандалд ордог.
• Глюкоз нь ургамлын ургалт, хөгжлийг эрчим хүчээр хангадаг хүнсний эх үүсвэр бөгөөд үлдсэн хэсэг нь үндэс, навч, жимс жимсгэнүүдэд хадгалагдаж, дараа нь хэрэглэхэд зориулагдсан байдаг.
• Пигментүүд нь фотосинтезийн бусад үндсэн эсийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Эдгээр нь өнгө өгдөг молекулууд бөгөөд тодорхой долгионы урттай гэрлийг шингээж, шингээгүй гэрлийг буцааж тусгадаг. Бүх ногоон ургамлууд нь хлоропластын тилакоидуудад агуулагдах хлорофилл а, хлорофилл б, каротиноид агуулдаг. Энэ нь голчлон гэрлийн энергийг авахад ашиглагддаг. Хлорофилл-а нь гол пигмент юм.

Фотосинтезийн хоёр үе шат

Фотосинтезийн үйл явц хоёр үе шаттайгаар явагддаг.

• Гэрэлээс хамааралтай урвал эсвэл гэрлийн урвал
• Хөнгөн бие даасан урвал эсвэл харанхуй урвал

Фотосинтезийн гэрлийн урвал эсвэл гэрлээс хамааралтай урвал

• Фотосинтез нь гэрлийн урвалаас эхэлдэг. Үүнийг зөвхөн өдрийн цагаар нарны гэрлийн дор хийдэг. Ургамлын хувьд гэрлийн урвал нь хлоропластын тилакоидын мембранд явагддаг.
• Тилакоид мембраны дотор гэрлийг цуглуулдаг Грана хэмээх ууттай төстэй бүтэц байдаг.
• Гэрлийн энерги нь фотосинтезийн хоёр дахь үе шатанд ашиглагддаг ATP ба NADPH болж хувирдаг. Ус хэрэглэж, хүчилтөрөгч үйлдвэрлэдэг.

Фотосинтезийн гэрлийн урвалын химийн тэгшитгэлийг дараах байдлаар багасгаж болно.

2H ₂ O + 2NADP + 3ADP + 3Pi = O ₂ + 2NADPH + 3ATP

Фотосинтезийн харанхуй урвал эсвэл гэрлээс хараат бус урвал

• Үүнийг мөн нүүрстөрөгчийг тогтоох урвал гэж нэрлэдэг.
• Энэ нь ус болон нүүрстөрөгчийн давхар ислийн молекулуудаас элсэн чихрийн молекулууд үүсдэг гэрлийн бие даасан үйл явц юм.
• Харанхуй урвал нь хлоропластын стромод тохиолддог бөгөөд тэдгээр нь гэрлийн урвалын NADPH ба ATP бүтээгдэхүүнийг ашигладаг.
• Ургамал стоматаар дамжуулан агаар мандлаас нүүрсхүчлийн хийг барьж, Калвины мөчлөгт шилждэг.
• Калвины мөчлөгт гэрлийн урвалын үед үүссэн ATP ба NADPH нь урвалыг хөдөлгөж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн зургаан молекулыг нэг сахарын молекул буюу глюкоз болгон хувиргадаг.

Харанхуй урвалын химийн тэгшитгэл нь

3CO ₂ + 6NADPH + 5H ₂ O + 9ATP = G3P + 2H + 6NADP + 9ADP +8Pi

(Энд G3P нь глицеральдегид-3-фосфат)