Фотосинтез

Фотосинтез

Өсімдіктер бейорганикалық заттардан (көмірқышқыл газы және су) органикалық қант өндіруге қабілетті.

Биология

Этикеткалар

photosynthesis, light phase, dark phase, chloroplast, catabolic process, autotróf, leaf, жарық, sunlight, oxygen, organic material, carbon dioxide, glucose, solar energy, water, dextrose, oxygen-production, carbon fixation, inner membrane, granum, thylakoid, matrix, II фотожүйе, I фотожүйе, photosynthetic pigments, АТФ, АТФаза, electron transport chain, glyceric acid-3-phosphate, glyceraldehyde 3-phosphate, pentose biphosphate, energy transformation, cycle, photon, atmospheric gases, көмірсу, Күн, metabolism, өсімдік, biochemistry, биология, _javasolt

Байланысты экстралар

Көріністер

Фотосинтездің мәні

  • CO₂ - Көмірқышқыл газы бейорганикалық зат, оны өсімдік органикалық затқа айналдырады, қанттардың пайда болуы. Өсімдік – автотроф ағзалар: бейорганикалық заттарды органикалық заттарға айналдырады. Гетеротроф тірі ағзалар (жануарлар, саңырауқұлақтар) бұған қабілетсіз.
  • O₂ - Фотосинтез барысында жанама өнім ретінде түзіледі. Гетеротроф тірі ағзалардың оттегі қажеттілігін фотосинтез қанағаттандырады.
  • жарық - Жарық бөліктері фотондар. Фотондар энергиясын пайдаланып өсімдік бейорганикалық CO₂-ден органикалық затты қантты өндіреді.
  • C₆H₁₂O₆ - Жүзім қанты (глюкоза). Өсімдіктер CO₂-ден жарық энергиясын пайдаланып өндіреді.
  • H₂O - Су өсімдікке топырақтан келіп жетеді. Фотосинтез үдерісінің барысында су көмірқышқыл газына, протондарға (H⁺)және электрондарға (e⁻) ыдырайды.

Өсімдік жапырағының құрылысы

  • өткізгіш шоқ: ксилема - Су мен минералды суларды тасымалдайды. Фотосинтез үдерісінің барысында су көмірқышқыл газына, протондарға (H⁺)және электрондарға (e⁻) ыдырайды.
  • өткізгіш шоқ: флоэма - Суда еритін органиикалық заттарды тасымалдайды. Фотосинтез үздерісі барысында түзілген қанттар флоэма түтіктері арқылы өсімдіктің әр бөліктеріне таралады.
  • саңылау - Паренхимада жүретін фотосинтезке қажетті CO₂ саңылау арқыылы жапыраққа жетеді, реакцияда пайда болған O₂ шығарылады. Ол арқылы булану жүреді, сондықтан өсімдік қураудан сақтану мақсатында оны жауып тастауға қабілетті.
  • паренхима - Паренхима жасушаларында көп мөлшерде хлоропластары орналасқан, онда фотосинтез үдерісі жүреді. Жоғарғы жағы тік ұзын түтікшелерден тұрса, төменгі жағы кеуекті жұмсақ келеді.
  • эпидермис - Бір жасуша қабатынан тұрады. Саңылаулардың тұйықтаушы жасушаларынан басқа, хлоропластары жоқ. Өсімдікті қорғауға және саңылаулар арқылы қоршаған ортамен байланыс жасауға қызмет етеді.

Фотосинтез

  • өткізгіш шоқ: ксилема - Су және минералды тұздарды тасымалдайды. Суды өсімдік фотосинтез барысында оттегіне, протондарға (H⁺) және электрондарға (e⁻) ыдыратады.
  • өткізгіш шоқ: флоэма - Суда еритін органиикалық заттарды тасымалдайды. Фотосинтез үздерісі барысында түзілген қанттар флоэма түтіктері арқылы өсімдіктің әр бөліктеріне таралады.
  • саңылау - Паренхимада жүретін фотосинтезке қажетті CO₂ саңылау арқыылы жапыраққа жетеді, реакцияда пайда болған O₂ шығарылады. Ол арқылы булану жүреді, сондықтан өсімдік қураудан сақтану мақсатында оны жауып тастауға қабілетті.
  • паренхима жасушасы - Көп мөлшерде хлоропластары бар: оларда фотосинтез үдерісі жүреді.
  • CO₂ - Көмірқышқыл газы бейорганикалық зат, оны өсімдік органикалық затқа айналдырады, қанттардың пайда болуы. Өсімдік – автотроф ағзалар: бейорганикалық заттарды органикалық заттарға айналдырады. Гетеротроф тірі ағзалар (жануарлар, саңырауқұлақтар) бұған қабілетсіз.
  • O₂ - Фотосинтез барысында жанама өнім ретінде түзіледі. Гетеротроф тірі ағзалардың оттегі қажеттілігін фотосинтез қанағаттандырады.
  • жарық - Жарық бөліктері фотондар. Фотондар энергиясын пайдаланып өсімдік бейорганикалық CO₂-ден органикалық затты – қантты өндіреді.
  • C₆H₁₂O₆ - Жүзім қанты (глюкоза). Өсімдіктер CO₂-ден жарық энергиясын пайдаланып өндіреді.
  • H₂O - Су өсімдікке топырақтан келіп жетеді. Фотосинтез үдерісінің барысында су көмірқышқыл газына, протондарға (H⁺)және электрондарға (e⁻) ыдырайды.

Жасуша

  • Гольджи аппараты - Ақуыздардың жетілуінде маңызды рөл атқарады.
  • эндоплазматикалық тор - Жасушаның ішіндегі, күрделі мембрана жүйесі. Ақуыз синтезіне, ақуыздардың жетілуіне, липидтер синтезіне және кейбір заттардың ыдырауына қатысады.
  • везикула - Жасушаның ішінде әр түрлі заттар мембрана қапшықтарға - везикулаларға- оралып тасымалданады. Везикулалар лизосомалардың бір түрі, оларда заттардың қорытылуы, артық заттардың ыдырауы жүзеге асады.
  • цитоплазма
  • вакуоль - Жасуша сөліне толы қуыс. Жасушаның ішкі қысымын реттеуде, кейбір заттардың бөлінуі мен қордалануында маңызы зор.
  • жасыл пластид (хлоропласт) - Мұнда фотосинтез үдерісі жүреді: өсімдікте күн энергиясы жұтылғанда көмірқышқыл газы қантқа айналады.
  • жасуша қабырғасы - Негізінен целлюлозадан тұрады. Жасушаны қорғайды, оның пішінің сақтайды және өсімдік ұлпасының қаттылығын қамтамасыз етеді.
  • жасуша ядросы - ДНҚ, РНҚ және ақуыздардан тұратын хроматині бар. Жануарлардың, өсімдіктердің және саңырауқұлақтардың жасушалары – эукариоттар, яғни олардың ядролары бар. Прокариот жасушалардың (бактерияларда) ядролары жоқ, олардың ДНҚ-ы цитоплазмада орналасқан.
  • жасуша мембранасы - Липид мембранасының қоршаған ядро.
  • жасуша қаңқасы - Жасуша органеллаларының орналасуы мен қозғалуын қамтамасыз етеді, ал жасуша қабырғасы жоқ жануарлар жасушасында жасушаның бүтіндігін қамтамасыз етеді.
  • митохондрия - Жасушаның энергетикалық станциялары: органикалық молекулалар ыдыратып, АТФ молекулаларын түзеді. АТФ жасушасының орталық энергия көзі.

Жарық фазасы

  • жасыл пластид (хлоропласт) - Мұнда фотосинтез үдерісі жүреді: өсімдікте күн энергиясы жұтылғанда көмірқышқыл газы қантқа айналады.
  • ішкі мембрана - Iшкі мембранадағы диск пішінді мембрана қапшықтары – тилакоидтар. Оларда фотосинтездің жарыққа тәуелді реакцияларының негізгі ферменттері бар. Тилакоидтар бір-біріне қабаттасып, дискілердің бағанасы секілді граналарды құрайды.
  • грана
  • тилакоид
  • строма
  • тилакоид мембранасы - Оларда фотосинтездің жарыққа тәуелді реакцияларының негізгі ферменттері бар.
  • тилакоид іші
  • II. фотожүйе - Ақуыздардан және жарық жұтатын дақтардан тұрады. Толқының ұзындығы 680 нанометр жарықты жұтады. Дақтары: хлорофилл-а, хлорофилл-b және ксантофилл. Реакция орталығының негізгі дағы хлорофилл-а, ол фотонды жұтқанда қозады және электрон босатады, ал ол электронтасымалдау жүйесіне енеді.
  • I. фотожүйе - Ақуыздардан және жарық жұтатын дақтардан тұрады. Толқының ұзындығы 700 нанометр жарықты жұтады. Дақтары: хлорофилл-а, хлорофилл-b және каротин. Реакция орталығының негізгі дағы хлорофилл-а, ол фотонды жұтқанда қозады және электрон босатады. Осы электрон I. фотожүйе электрон тасымалдау жүйесінің электронымен алмастырылады.
  • e⁻
  • H₂O - Су өсімдікке топырақтан келіп жетеді. Фотосинтез үдерісінің барысында су көмірқышқыл газына, протондарға (H⁺)және электрондарға (e⁻) ыдырайды.
  • O
  • H⁺
  • O₂ - Фотосинтез барысында жанама өнім ретінде түзіледі. Жердегі гетеротроф ағзалардың оттегі қажеттілігін фотосинтез қанағаттандырады.
  • PQ - Пластохинон. Электрондарды II. фотожүйеден цитохром кешеніне тасымалдайды.
  • цит - Цитохром кешені. Оның құрамына темірі бар ақуыздар кіреді. Цитохром электрондарды пластохинондардан алады және оларды пластоцианинге тасымалдайды. Сол кезде сутегі иондарын мембрана арқылы тилакоид люменіне айдайды.
  • PC - Пластоцианин. Электрондарды цитохром кешенінен алып I. фотожүйеге жеткізеді.
  • Fd - Ферредоксин. Электронды I. фотожүйеден ФНР-ге- ферредоксин-НАДФ-редуктазға- жеткізеді.
  • FNR - Ферредоксин НАДФ-редуктаза. Электронды ферредоксин және НАДФ арасында тасымалдайды, яғни НАДФ-ты қалпына келтіреді.
  • фосфат
  • АДФ
  • АТФ - Аденозинтрифосфат: АДФ және фосфаттың бірігуінен түзіледі. Жасушаның энергетикалық орталығының молекуласы. АТФ-тың катысуымен фотосинтездің қараңғылық кезеңінде бейорганикалық көмірқышқыл газының органикалық глюкоза молекуласына айналуы жүзеге асады.
  • НАДФ - Никотинамидадениндинуклеотидфосфат: ФНР-дан электронды (e⁻) алып және аденозинтрифосфатаза арқылы өтетін протон (H⁺) арқылы қалпына келеді: НАДФ-гидрин (НАДФН) ретінде қалыптасады.
  • НАДФН
  • АТФаза - АТФ - синтездеуші энзим ақуызы. Сутегі иондары ол арқылы тилакоид мембранасының ішкі жағынан сытқы жаққа ағылады. Протондардың жоғарғы тығыздығы және тилакоидтардың ішіндегі оң зарядтың көптігінен сыртқа қарай бағытталады. Сондықтан АТФаза арқылы ағылу барысында энергия босайды, ол АТФ синтезіне пайдаланылады.
  • электрон тасымалдау жүйесі - II. фотосинтездің қозған электрондары электронтасығыш тізбек арқылы I. фотожүйеге ауысады. Сол кезде сутегі иондары мембрана арқылы өтеді және тилакоидтың ішіне жиналады.
  • H⁺-дарға әсер етуші көтергіш күш

Қараңғылық фазасы

  • АТФ
  • АДФ
  • НАДФН
  • НАДФ
  • 5C - 5 көміртек атомы бар глюкоза молекуласы (пентозо-дифосфат).
  • CO₂ - Көмірқышқыл газы. Бейорганикалық молекула, оны өсімдік органикалық молекулаға айналдырады: қант түзіледі. 5 көміртек атомы бар қант көміртек атомдарының санын өсіреді. Оның ендірілуін жылдамдататын ақуыз ферменті (Rubisco) қараңғылық реакцияларының негізгі ферменті.
  • 3C
  • 3C - 3 көміртек атомды молекула (глицеральдегид-3-фосфат).
  • 6C (глюкоза) - 5 көміртек атомды қанттан және 1 көміртек аттомды бейорганикалық көмірқышқыл газынан тұратын фотосинтез өнімі. Өсімдік оны басқа зат аламасу үдерістерінде крахмал синтезіне, сондай-ақ яғни ыдырау үдерістерінде АТФ өндіруге пайдаланады.
  • CO₂ байланысы, 3-фосфоглицераттың түзілуі - Қараңғылық кезеңінің негізгі реакциясы. Мұнда бейорганикалық көмірқышқыл газы органикалық қант молекуласына айналады. Автотроф үдерістердің мәні бейорганикалық заттардан органикалық зат түзіледі. Көміртек атомдарының саны әр молекулада 5-тен 6-ға дейін өседі, өнім екі дана 3 көміртек атомды 3-фосфоглицерат. Реакцияның катализаторы Рубиско ферменті.
  • 1,3-дифосфоглицераттың түзілуі - 3 көміртек атомды 3-фосфоглицерат АТФ-тың қатысуымен 1,3-дифосфоглицерин қышқылына айналады.
  • глицеральдегид-3-фосфат синтезі - Үш көміртек атомды 1,3-дифосфоглицерин қышқылы үш көміртек атомды глицеральдегид-3-фосфатқа айналады. Реакцияға НАДФН керек, нәтижесінде молекуладан бейорганикалық фосфат шығады (күрделендірмеу үшін бұл анимацияда көрсетілмейді).
  • глицеральдегид-3-фосфаттың циклден шығуы - Алты глицеральдегида-3-фосфаттан біреуі циклдан шығады және жасушада глюкозаның түзілуіне пайдаланылады.
  • пентозо-бифосфат синтезі - Бірнеше кезеңде энзимдер жеделткен реакцияларда АТФ-тың қатысуымен 3 көміртек атомды глицеральдегид-3-фосфат молекулалары 5 көміртек атомды пентоз-бифосфатқа (рибулозо-1,5-бифосфат) айналады. Бұл үдеріс рибулоз-1,5-бифосфаттың қайта құрылуы деп аталады. Цикл қайта басталады.

Жасанды жапырақ

  • нитрид жартылай өткізгіші - Арзан, пайдалану аясы кең. Жарық энергиясының көмегімен суды ажыратады. Бұл фотосинтездің жарық кезеңіне сәйкес.
  • металл катализатор - Көмірқышқыл газының қайта қалыптасуының катализаторы. Көмірқышқыл газынан органикалық (құмырсқа қышқылы) заттар түзеді.
  • H₂O
  • O₂
  • H⁺
  • e⁻
  • CO₂
  • НСООН (құмырсқа қышқылы)

Анимация

Наррация

Фотосинтездің мәні күн энергиясын пайдаланып бейорганикалық көмірқышқыл газынан өсімдік органикалық затты жүзім қантын өндіреді. Бұл үдеріс барысында оттегінің бөлінуі қатар жүреді.

Фотосинтез өсімдіктің жапырақ немесе жұмсақ сабақ секілді жасыл бөліктерінде жүреді. Жасыл түс паренхиманың әсерінен қалыптасады, оның жасушаларында көп мөлшерде жасыл пластидтерхлоропластар – болады, соларда фотосинтез жүреді.

Хлорпластардың қос мембраналары бар, ішкі мембраналары диск пішінді тилокоидтардан тұрады. Тилокоидтар бір-біріне қабаттасып бағаналы грандарды құрайды. Тилокоидтардың мембранасында фотосинтездің жарыққа тәуелді рекацияларының негізгі ферменттері бар.

Бұлардың ішінде екі фотожүйе ерекше маңызды саналады, және олардың арасында электронтасымалдау жүйесі орналасқан.
Фотожүйелерде ақуыздарға байланысқан жарықты жұтатын дақтар орналасқан, олардың ішінде жасыл түсті хлорофилл ең маңызды.
Қос фотожүйенің орталық хлорофилі молекулалық фотонның әсерінен қозады және электрондар босатады. Бұл электрондар электронтасымалдау жүйесіне түседі. Электронға зәру, тотыққан хлорофилл электрондарын су молекулаларынан толықтырады, бұл үдеріс судың ыдырауы: судың көмірқышқыл газыны атомдары молекулаларға бірігеді, ал протондар болса, тилакоид мембранасының ішкі қабатына жиналады.
Электрон тасымалдау жүйесінің бірінші қатысушысы – пластохинон, ол электронды цитохром кешеніне тасиды. Цитохром құрамындағы темірлі ақуыз электрондарды пластоцианинге тасымалдап, протондарды тилакоид мембранасының ішкі қабатына айдайды.
Электрон тасымалдау жүйесінен электрондар I. фотожүйеге түседі. I. фотожүйенің орталық хлорофилл молекуласы электронға зәру қалыпта, себебі фотондардың әсерінен бұған дейін электрондарды босатқан. Босатылған электрондар ферредоксин молекулалар арқылы ферредоксин-НАДФ-редуктазаға түседі.
Жарық фазасында тилакоидтың ішінде протондар жинақталады, сондықтан протондардың тығыздығы өседі, яғни артық оң заряд пайда болады. Бұл сыртқа бағытталған көтергіш күш тудырады. Протондар АТФаза арқылы сыртқа ағылады, сол уақытта энергия босайды, заряд пен тығыздықтың теңесуінің әсерінен жүйе үлкен энергиялы қалыптан кіші энергиялы қалыпқа ауысады. Босаған энергия АТФ түзуге жұмсалады. Шыққан протондарды және электрондарды НАДФ алады да, НАДФН (NADPH) қалыптасады.
Қорыта айтсақ: фотондар энергиясының жұтылуынан протондар әркелкі таралады. Соның салдарынан оянған тартым күші ең ақырында АТФ түзуге жұмсалады.

Қараңғылық кезеңінің реакциялары жарықты қажетсінбейді. Қараңғылық рекацияларының барысында жарық кезінде өндірілген АТФ энергиясының және НАДФН сутегі молекулаларының жұмсалуымен көміртек диоксидтері органикалық заттарға ендіріледі.
5 көміртегі атомды қанттың 3 молекуласынан бастайық! Олардағы барлық көміртегі атом саны 15.
Энзим ақуызы үш қант молекуласына бір-бір көміртегі диоксидінің атомы енеді, сол кезде өндірілген зат екіге бөлінеді. Осылай 6 дана 3 көміртегі атомды молекула пайда болады, барлық көміртегі атом саны 18-ге жетеді. Бұдан соң бір НАДФН және бір АТФ атомының қатысуымен глицеральдегид-3-фосфат түзіледі. Бұлардың бірі циклден шығады, басқалары 3 АТФ молекуласының қатысуымен қайта 3 дана 5 көміртегі атомы қантқа айналады, сөйтіп цикл қайта басталады.
Осындай екі циклда екі 3 көміртек атомды молекула пайда болады, олар бірігіп 6 көміртек атомды глюкоза пайда болады. Пайда болған глюкозадан өсімдікте қоректі заттар қоры, крахмал түзіледі, сонымене бірге ол ыдыраудың зат айналым үдерістерінде АТФ түзілуіне пайдаланылады.

Жасанды фотосинтез жүйелерін құруға тәжірибелер жасалуда. Екі бөлек ыдыстағы жасанды жапырақта жарық және қараңғылық рекациялары жүреді. Жарық реакциялары бір нитрид жартылай өткізгіші арқылы орындалады, оны жарықтандырғанда, судың ыдырауы жүреді. Оттегі көпіршіктер түрінде шығарылады, ал протондар және бір өткізгіш арқылы электрондар қараңғылық реакциясы жүретін екінші ыдысқа түседі. Мұнда металл катализатордың көмегімен көміртегі диоксиді мен судан құмырсқа қышқылы түзіледі. Жүйе күн энергиясын пайдалануға мүмкіндік береді. Сонымен бірге атмосферадағы көміртегі диоксидінің мөлшерін азайтуға, сол арқылы көшетханалық әсерді тежеуге көмектеседі.

Байланысты экстралар

Оттегі айналысы

Тірі ағзалардың көпшілігі оттегінсіз өмір сүре алмайды. Жер шарымызда оттегінің үздіксіз...

Жануар және өсімдік жасушалары, жасушалық органоидтар

Эукариот жасушаларында көптеген органоидтар болады.

Көшетхана әсері

Көшетхана әсері адамның жердегі тіршілігінің әсерінен күшейеді және жаһандық жылынудың...

Chlorophyll

Chlorophyll is a photosensitive green pigment found in plants; it absorbs light energy,...

Air pollution

This animation demonstrates the main sources of air pollution: agriculture, industry and...

Enzymes

Enzymes are protein molecules catalysing biochemical reactions. Their activity can be...

Transport processes

This animation explains active and passive transport processes occurring through cell...

Дән және көктеу

Қос жарнақтылар екі дән жарнағынан көктейді, ал дара жарнақтылар бір дән жарнағынан көктейді.

Өсімдіктердің вегетативті органдары

Өсімдіктердің өмір сүруі және дамуы үшін қажет органдар.

Жапырақтың құрылысы

Анимацияда жапырақтардың негізгі түрлері, сондай-ақ бір жарнақты және қос жарнақты...

Текше (ниша)

Текше - тірі ағзалар мен олардың көбеюінің қоршаған ортаның факторларына деген...

Көміртек айналымы

Көміртек фотосинтездің нәтижесінде органикалық қосылыстардың құрылымына кіреді, ал тыныс...

Күн

Күннің диаметрі Жердің диаметрінен шамамен 109 есе үлкен. Негізінен сутегінен тұрады.

АДФ, АТФ

АТФ АТФ жасушалары ең маңызды қуат өндіруші молекула.

Гүл

Анимацияның көмегімен гүлдің құрылысымен танысамыз.

Ормандардың құртылуы

Ормандардың құртылуы қоршаған ортаға көп теріс әсерін тигізеді.

Amoeba proteus

Widespread heterotrophic unicellular organisms with constantly changing shapes

Oxygen (O₂) (intermediate)

A colourless, odourless gas, an important component of the atmosphere, indispensable to...

Surface tension

Surface tension is the property of a liquid that allows it to obtain the smallest surface...

Дара жарнақты және қос жарнақты өсімдіктерді салыстыру

Жабықтұқымды өсімдіктер екі үлкен топқа бөлінеді: дара жарнақтылар және қос жарнақтылар.

Euglena viridis

Unicellular eukaryotes living in freshwaters, capable of feeding autotrophically and...

Added to your cart.