ფოტოსინთეზი, ტერმინი, რომელიც ნიშნავს "სინთეზს სინათლის გამოყენებით", ზოგადად განისაზღვრება, როგორც პროცესი, რომლის დროსაც ორგანიზმს ახერხებს მიიღოს საკვები. ეს პროცესი ხორციელდება მზის ენერგიის წყალობით, რომელიც იპყრობს და გარდაიქმნება ქიმიურ ენერგიად და ხდება ქსოვილებში მდიდარი ქლოროპლასტები, ერთ-ერთი ყველაზე აქტიური ქსოვილია ფოთლებში ქლოროფილური პარენქიმა.
წაიკითხეთ ასევე: მცენარის კვება
→ ფოტოსინთეზის ნაბიჯები
მცენარეებში, ფოტოსინთეზი ხდება ქლოროპლასტებში და ხასიათდება მრავალფეროვანი ქიმიური რეაქციები დააკვირდა. ეს რეაქციები შეიძლება დაჯგუფდეს ორ მთავარ პროცესად.
მსუბუქი რეაქციები: გვხვდება თილაკოიდული მემბრანაში (შიდა ქლოროპლასტური მემბრანის სისტემები).
ნახშირბადის ფიქსაციის რეაქციები: გვხვდება ქლოროპლასტური სტრომაში (მკვრივი სითხე ორგანოს შიგნით).
ფოტოსინთეზში გამოიყენება ნახშირორჟანგი და გამოიყოფა ჟანგბადი. გაზთან გაზის გაცვლა ხდება სტომატების არსებობის წყალობით.
→ ფოტოსისტემები
სანამ თითოეული რეაქცია გავიგეთ, რომელიც ხდება ფოტოსინთეზში, უნდა ვიცოდეთ სად ხდება ეს რეაქციები. მსუბუქი რეაქციები ხდება, მაგალითად, თილაკოიდულ მემბრანაში, უფრო სწორედ ე.წ. ფოტოსისტემები.
ფოტოსისტემები არის ქლოროპლასტების ერთეულები, რომელშიც ჩასმულია ქლოროფილები a და b და კაროტინოიდები. ამ ფოტოსისტემებში შესაძლებელია ორი ნაწილის აღქმა, რომელსაც ეწოდება ანტენის კომპლექსი და რეაქციის ცენტრი. ანტენის კომპლექსში გვხვდება პიგმენტური მოლეკულები, რომლებიც იპყრობენ სინათლის ენერგიას და მიჰყავთ მას რეაქციის ცენტრში, ცილებით და ქლოროფილით მდიდარ ადგილამდე.
ფოტოსინთეზის პროცესში შესაძლებელია ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვთან დაკავშირებული ორი ფოტოსისტემის არსებობის შემოწმება: o ფოტოსისტემა I ეს არის ფოტოსისტემა II. Photosystem I შთანთქავს სინათლეს 700 ნმ ან მეტი ტალღის სიგრძით, ხოლო Photosystem II 680 ნმ ან ნაკლები ტალღის სიგრძეს. აღსანიშნავია, რომ I და II ფოტოსისტემების დანიშნულება მოცემულია მათი აღმოჩენების მიხედვით.
→ მსუბუქი რეაქციები
გაითვალისწინეთ დიაგრამა ფოტოსინთეზის პროცესის ძირითადი წერტილებით.
სინათლის რეაქციებში, თავდაპირველად, სინათლის ენერგია შემოდის ფოტოსისტემა II, სადაც ხაფანგში გადააქვთ ქლოროფილი P მოლეკულებისკენ680 რეაქციის ცენტრის. ეს ქლოროფილის მოლეკულა აღფრთოვანებულია, მისი ელექტრონები ენერგიავენ და ქლოროფილიდან ელექტრონის მიმღებისკენ გადაადგილდებიან. თითოეული გადატანილი ელექტრონისთვის იგი შეიცვლება ელექტრონით წყლის ფოტოლიზის პროცესისგან.
ელექტრონების წყვილი ტოვებს ფოტოსისტემა I ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვის საშუალებით, რაც ზრდის წარმოებას ATP (ქიმიური ენერგიის დიდი წყარო) პროცესით, რომელსაც ეწოდება ფოტოფოსფორილაცია. I სისტემის მიერ შთანთქმული ენერგია გადადის ქლოროფილით P მოლეკულებზე700 რეაქციის ცენტრის. ენერგიულ ელექტრონებს იპყრობს კოენზიმი NADP + მოლეკულა და ქლოროფილში ანაცვლებს ელექტრონები II ფოტოსისტემიდან. ამ პროცესებში წარმოქმნილი ენერგია ინახება NADPH და ATP მოლეკულებში.
წაიკითხეთ ასევე: რა არის ATP?
გონების რუქა: ფოტოსინთეზი
* გონებრივი რუქის PDF გადმოსაწერად, Დააკლიკე აქ!
→ ნახშირბადის ფიქსაცია
ნახშირბადის ფიქსაციის რეაქციებში გამოიყენება NADPH და ATP ადრე წარმოებული სინათლის რეაქციებში შეამციროს ნახშირორჟანგი ორგანულ ნახშირორჟანგამდე. ამ ეტაპზე რეაქციების სერია ე.წ. კალვინის ციკლი. ამ ციკლში, სამი CO მოლეკულა2 ისინი ერწყმიან ნაერთს, რომელსაც ეწოდება რიბულოზა-1,5-ბისფოსფატი (RuBP) და წარმოქმნიან არასტაბილურ შუალედურ ნაერთს, რომელიც იშლება და წარმოქმნის 3-ფოსფოგლიცერატის (PGA) ექვსი მოლეკულას.
ამის შემდეგ PGA მოლეკულები მცირდება გლიცერალდეჰიდის 3-ფოსფატის (PGAL) ექვს მოლეკულად. ხუთი PGAL მოლეკულა თავს არიდებს თავს და ქმნის სამ RuBP მოლეკულს. კალვინის ციკლის მოგება შემდეგ არის PGAL მოლეკულა, რომელიც გამოყენებული იქნება საქაროზას და სახამებლის წარმოებისთვის.
→ ფოტოსინთეზის განტოლება
დაბალანსებული განტოლება ფოტოსინთეზისთვის შეიძლება აღწერილი იყოს შემდეგნაირად:
გადახედეთ ფოტოსინთეზის დაბალანსებულ განტოლებას.
მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ზოგადად, გლუკოზის წარმოება, როგორც წარმოქმნილი ნახშირწყლები, შეინიშნება ფოტოსინთეზის განტოლებაში. ამასთან, ფოტოსინთეზის პროცესში პირველი წარმოებული ნახშირწყლები შაქრებია, რომლებიც მხოლოდ სამი ნახშირბადისგან შედგება.
→ ეკოსისტემისთვის ფოტოსინთეზის მნიშვნელობა
ფოტოსინთეზი უდავოდ აუცილებელია ეკოსისტემებისთვის, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან, მაგალითად, ჟანგბადის მიწოდება, რომელსაც ცოცხალი არსებები იყენებენ ენერგიის მისაღებად პროცესებისთვის (ფიჭური სუნთქვა). არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ ფოტოსინთეზირებელი ორგანიზმები საკვები ჯაჭვებისა და ქსელების პირველი ტროფიკული დონის ნაწილია და, შესაბამისად, ისინი წარმოადგენენ ტროფიკულ ჯაჭვის საფუძველს.
ფოტოსინთეზში მცენარეებსა და სხვა ფოტოინთეზურ ორგანიზმებს შეუძლიათ მზის ენერგია ქიმიურ ენერგიად გადააქციონ. მოხმარებისას, მწარმოებლების მიერ დაგროვილი ენერგია შემდეგ ტროფიკულ დონეზე გადადის. ამრიგად, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ეკოსისტემის სწორად ფუნქციონირებისთვის ეს დამოკიდებულია მზის ენერგიის აღებაზე და მის გადაკეთებაზე ფოტოინთეზური ორგანიზმების ბიომასაზე.
წაიკითხე შენც: კვების ქსელი და ქსელი
→ ფოტოსინთეზი და ქიმიოსინთეზი
ფოტოსინთეზი და ქიმიოსინთეზი ორია აუტოტროფული ორგანიზმების მიერ შესრულებული პროცესები. ქიმიოსინთეზი გამოირჩევა იმით, რომ არის პროცესი, რომელშიც მზის ენერგია არ არის საჭირო. პროცესი, რომელსაც ასრულებენ ექსტრემალურ გარემოში მცხოვრები მრავალი ორგანიზმი, მაგალითად, ჰიდროთერმული ხვრელები უფსკრულებში ოკეანე. ქიმიოსინთეზის დროს ორგანული მოლეკულების სინთეზირება ხდება არაორგანული ნაერთების ქიმიური ენერგიის გამოყენებით. ფოტოსინთეზში, თავის მხრივ, არსებობს პროცესი, როდესაც ორგანული ნაერთები წარმოიქმნება სპეციალური პიგმენტების მიერ შეწოვილი მსუბუქი ენერგიის გამოყენებით.
→ ფოტოსინთეზის რეზიუმე
ფოტოსინთეზი არის პროცესი, როდესაც მზის ენერგია იპყრობს და გამოიყენება ორგანული მოლეკულების წარმოებისთვის.
ფოტოსინთეზი ხდება ქლოროპლასტებში.
ქლოროფილი და კაროტინოიდები განლაგებულია ქლოროპლასტების თილაკოიდებში, ერთეულებში, რომელსაც ფოტოსისტემებს უწოდებენ.
ფოტოსინთეზში შეიძლება შეინიშნოს ორი ნაბიჯი: მსუბუქი რეაქციები და ნახშირბადის ფიქსაციის რეაქციები.
ფოტოსინთეზის ბოლოს წარმოიქმნება ნახშირწყლები.
ფოტოსინთეზი უზრუნველყოფს ჟანგბადის ხელმისაწვდომობას გარემოში.
ფოტოსინთეზური ორგანიზმები კვების ჯაჭვის მწარმოებლები არიან.
მა. ვანესა დოს სანტოსის მიერ
