фотосинтез

Зміст:

  • Що таке фотосинтез
  • Історія відкриття фотосинтеза
  • Значення фотосинтезу в житті людини
  • Формула фотосинтеза
  • Значення фотосинтеза для рослин
  • Як відбувається фотосинтез
  • Фази фотосинтеза
  • Світова фаза фотосинтеза
  • Темнова фаза фотосинтеза
  • Фотосинтез, відео

    Що таке фотосинтез

    Процес фотосинтезу є одним з найважливіших біологічних процесів, що протікають в природі, адже саме завдяки йому відбувається утворення органічних речовин з вуглекислого газу і води під дією світла, саме це явище і називають фотосинтезом. І що найважливіше, у процесі фотосинтезу відбувається виділення кисню, життєво необхідного для існування життя на нашій дивовижній планеті.

    Історія відкриття фотосинтезу


    Історія відкриття явища фотосинтезу йде своїми коренями на чотири століття в минуле, коли в далекому 1600 році такий собі бельгійський вчений Ян Ван Гельмонт поставив не складний експеримент. Він посадив гілочку верби (попередньо записавши її початкову вагу) у мішок, в якому знаходилося 80 кг землі. А потім протягом п’яти років рослина поливалася виключно дощовою водою. Яким же було здивування вченого, коли по закінченні п’яти років вага рослини збільшилася на 65 кг, при тому, що маса землі зменшилася лише на 50 грам, звідки взялася настільки значна прибавка у вазі, так і залишилося для вченого загадкою.

    Дослід Ван Гельмонта

    Наступний важливий і цікавий експеримент, який став передвісником відкриття фотосинтезу, був поставлений англійським вченим Джозефом Прістлі в 1771 році (цікаво, що за родом своєї професії містер Прістлі був священиком англіканської церкви, але в історію увійшов саме як видатний вчений). Що ж зробив містер Прістлі? Він помістив миша під ковпак і через п’ять днів вона померла. Потім він знову помістив ще одну мишу під ковпак, але в цей раз разом з мишкою під ковпаком була гілочка м’яти і в результаті миша залишилася живою. Отриманий результат навів вченого на думку про те, що існує певний процес, протилежний диханню. Ще одним важливим висновком цього експерименту стало відкриття кисню, який життєво необхідного всім живим істотам (перша мишка померла від його відсутності, друга ж вижила, завдяки гілочці м’яти, яка в процесі фотосинтезу як раз створила кисень).


    Так був встановлений факт, що зелені частини рослин здатні виділяти кисень. Потім вже в 1782 році швейцарський вчений Жан Сенебье довів, що вуглекислий газ під дією світла розкладається в зелених органоїдах рослин – фактично була відкрита ще одна сторона фотосинтезу. Потім ще через 5 років французький вчений Жак Бусенго виявив, що поглинання рослинами води відбувається і при синтезі органічних речовин.

    І фінальним акордом у низці наукових відкриттів пов’язаних з явищем фотосинтезу стало відкриття німецького ботаніка Юліуса Сакса, якому в 1864 році вдалося довести, що обсяг споживаного вуглекислого газу і виділеного кисню відбувається в пропорції 1:1.

    Значення фотосинтезу в житті людини

    Якщо представити образно, то листок будь-якої рослини можна порівняти з маленькою лабораторією, вікна якої виходять на сонячну сторону. У цій самій лабораторії йде утворення органічних речовин і кисню, що є основою для існування органічного життя на Землі. Адже без кисню і фотосинтезу на Землі просто б не існувало життя.

    Але якщо фотосинтез настільки важливий для життя і виділення кисню, то як живуть люди (та й не тільки люди), наприклад в пустелі, де мінімум зелених рослин, або наприклад, в індустріальному місті, де дерева рідкість. Справа в тому, що на частку наземних рослин припадає всього 20% кисню, що виділяється в атмосферу, інші ж 80% виділяються морськими і океанськими водоростями, адже недаремно світовий океан часом називаю «легенями нашої планети».


    Формула фотосинтезу

    Загальну формулу фотосинтезу можна записати наступним чином:

    Вода + Вуглекислий газ + Світло > Вуглеводи + Кисень

    А ось такий вигляд має формула хімічної реакції фотосинтезу

    6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2

    Значення фотосинтезу для рослин

    А тепер спробуємо відповісти на питання, для чого потрібен фотосинтез рослинам. Насправді забезпечення киснем атмосфери нашої планети, далеко не єдина причина протікання фотосинтезу, цей біологічний процес життєво необхідний не тільки людям і тваринам, але і самим рослинам, адже органічні речовини, які утворюються в процесі фотосинтезу, становлять основу життєдіяльності рослин.

    Як відбувається фотосинтез

    Головним двигуном фотосинтезу є хлорофіл – спеціальний пігмент, що міститься в клітинах рослин, який, крім всього іншого, відповідає за зелену окрасу листя дерев та інших рослин.

    iv>
    орофіл являє собою складне органічне з’єднання, що володіє до того ж важливою властивістю – здатністю до поглинання сонячного світла. Поглинаючи його, саме хлорофіл приводить в дію ту маленьку біохімічну лабораторію, що міститься в кожному маленькому листочку, кожній травинці і кожній водорості. Далі відбувається хімічна реакція фотосинтезу (формулу дивіться вище) в ході якої і відбувається перетворення води і вуглекислого газу в необхідні рослинам вуглеводи та необхідний всьому живому кисень. Механізми фотосинтезу є геніальним творінням природи.

    Фази фотосинтезу

    Також процес фотосинтезу складається з двох стадій: світлої і темнової. І нижче ми детально напишемо про кожну з них.

    Фотосинтез

    Світлова фаза фотосинтезу

    Ця фаза здійснюється на мембранах тилакойдів. Що ж таке ці тиалакойди? Тилакойди це структури, які знаходяться всередині хлоропластів і обмежені мембраною.

    Порядок процесів світлової фази фотосинтезу виглядає так:

    • Світло потрапляє на молекулу хлорофілу, поглинається зеленим пігментом, що приводить його в збуджений стан. Електрон, який входить у цю молекулу переходить на більш високий рівень і бере участь у процесі синтезу.
    • Йде розщеплення води, під час якого протони, під дією електронів перетворюються в атоми водню, які потім витрачаються на синтез вуглеводів.
    • На останньому етапі світлової фази фотосинтезу відбувається синтез АТФ (Аденозинтрифосфат). АТФ являє собою органічну речовину, що грає роль свого роду акумулятору енергії в біологічних процесах.

    Темнова фаза фотосинтезу

    Ця фаза фотосинтезу протікає в стромах хлоропластів. Саме в її процесі відбувається виділення кисню, а також синтез глюкози. Можна подумати виходячи з назви, що темнова фаза фотосинтезу відбувається виключно в темний час доби. Насправді це не так, синтез глюкози відбувається цілодобово, просто на цьому етапі енергія світла більше не витрачається і вона просто не потрібна.

    Источник: www.poznavayka.org

    Световая фаза фотосинтеза

    В световой фазе фотосинтеза происходит синтез АТФ и НАДФ·H2 за счет лучистой энергии. Это происходит на тилакоидах хлоропластов, где пигменты и ферменты образуют сложные комплексы для функционирования электрохимических цепей, по которым передаются электроны и отчасти протоны водорода.

    Электроны в конечном итоге оказываются у кофермента НАДФ, который, заряжаясь отрицательно, притягивает к себе часть протонов и превращается в НАДФ·H2. Также накопление протонов по одну сторону тилакоидной мембраны и электронов по другую создает электрохимический градиент, потенциал которого используется ферментом АТФ-синтетазой для синтеза АТФ из АДФ и фосфорной кислоты.

    >

    Главными пигментами фотосинтеза являются различные хлорофиллы. Их молекулы улавливают излучение определенных, отчасти разных спектров света. При этом некоторые электроны молекул хлорофилла переходят на более высокий энергетический уровень. Это неустойчивое состояние, и по-идее электроны путем того же излучения должны отдать в пространство полученную из вне энергию и вернуться на прежний уровень. Однако в фотосинтезирующих клетках возбужденные электроны захватываются акцепторами и с постепенным уменьшением своей энергии передаются по цепи переносчиков.

    На мембранах тилакоидов существуют два типа фотосистем, испускающих электроны при действия света. Фотосистемы представляют собой сложный комплекс большей частью хлорофильных пигментов с реакционным центром, от которого и отрываются электроны. В фотосистеме солнечный свет ловит множество молекул, но вся энергия собирается в реакционном центре.

    Электроны фотосистемы I, пройдя по цепи переносчиков, восстанавливают НАДФ.

    Энергия электронов, оторвавшихся от фотосистемы II, используется для синтеза АТФ. А сами электроны фотосистемы II заполняют электронные дырки фотосистемы I.

    Дырки второй фотосистемы заполняются электронами, образующимися в результате фотолиза воды. Фотолиз также происходит при участии света и заключается в разложении H2O на протоны, электроны и кислород. Именно в результате фотолиза воды образуется свободный кислород. Протоны участвуют в создании электрохимического градиента и восстановлении НАДФ. Электроны получает хлорофилл фотосистемы II.


    Примерное суммарное уравнение световой фазы фотосинтеза:

    H2O + НАДФ + 2АДФ + 2Ф → ½O2 + НАДФ · H2 + 2АТФ

    Z-схема световой фазы фотосинтезаЭлектрон-транспортная цепь в тиллакоидной мембране хлоропласта

     

    Циклический транспорт электронов

    Выше описана так называемый нецикличная световая фаза фотосинтеза. Есть еще циклический транспорт электронов, когда восстановления НАДФ не происходит. При этом электроны от фотосистемы I уходят на цепь переносчиков, где идет синтез АТФ. То есть эта электрон-транспортная цепь получает электроны из фотосистемы I, а не II. Первая фотосистема как бы реализует цикл: в нее возвращаются ей же испускаемые электроны. По дороге они тратят часть своей энергии на синтез АТФ.


    Фотофосфорилирование и окислительное фосфорилирование

    Световую фазу фотосинтеза можно сравнить с этапом клеточного дыхания — окислительным фосфорилированием, которое протекает на кристах митохондрий. Там тоже происходит синтез АТФ за счет передачи электронов и протонов по цепи переносчиков. Однако в случае фотосинтеза энергия запасается в АТФ не для нужд клетки, а в основном для потребностей темновой фазы фотосинтеза. И если при дыхании первоначальным источником энергии служат органические вещества, то при фотосинтезе – солнечный свет. Синтез АТФ при фотосинтезе называется фотофосфорилированием, а не окислительным фосфорилированием.

    Темновая фаза фотосинтеза

    Впервые темновую фазу фотосинтеза подробно изучили Кальвин, Бенсон, Бэссем. Открытый ими цикл реакций в последствии был назван циклом Кальвина, или C3-фотосинтезом. У определенных групп растений наблюдается видоизмененный путь фотосинтеза – C4, также называемый циклом Хэтча-Слэка.

    В темновых реакциях фотосинтеза происходит фиксация CO2. Темновая фаза протекает в строме хлоропласта.

    Восстановление CO2 происходит за счет энергии АТФ и восстановительной силы НАДФ·H2, образующихся в световых реакциях. Без них фиксации углерода не происходит. Поэтому хотя темновая фаза напрямую не зависит от света, но обычно также протекает на свету.


    Цикл Кальвина

    Первая реакция темновой фазы – присоединение CO2 (карбоксилирование) к 1,5-рибулезобифосфату (рибулезо-1,5-дифосфат) – РиБФ. Последний представляет собой дважды фосфорилированную рибозу. Данную реакцию катализирует фермент рибулезо-1,5-дифосфаткарбоксилаза, также называемый рубиско.

    В результате карбоксилирования образуется неустойчивое шестиуглеродное соединение, которое в результате гидролиза распадается на две трехуглеродные молекулы фосфоглицериновой кислоты (ФГК) – первый продукт фотосинтеза. ФГК также называют фосфоглицератом.

    РиБФ + CO2 + H2O → 2ФГК

    ФГК содержит три атома углерода, один из которых входит в состав кислотной карбоксильной группы (-COOH):

    Формула фосфоглицериновой кислоты

    Из ФГК образуется трехуглеродный сахар (глицеральдегидфосфат) триозофосфат (ТФ), включающий уже альдегидную группу (-CHO):

    ФГК (3-кислота) → ТФ (3-сахар)

    На данную реакцию затрачивается энергия АТФ и восстановительная сила НАДФ · H2. ТФ — первый углевод фотосинтеза.


    После этого большая часть триозофосфата затрачивается на регенерацию рибулозобифосфата (РиБФ), который снова используется для связывания CO2. Регенерация включает в себя ряд идущих с затратой АТФ реакций, в которых участвуют сахарофосфаты с количеством атомов углерода от 3 до 7.

    В таком круговороте РиБФ и заключается цикл Кальвина.

    Из цикла Кальвина выходит меньшая часть образовавшегося в нем ТФ. В перерасчете на 6 связанных молекул углекислого газа выход составляет 2 молекулы триозофосфата. Суммарная реакция цикла с входными и выходными продуктами:

    6CO2 + 6H2O → 2ТФ

    При этом в связывании участвую 6 молекул РиБФ и образуется 12 молекул ФГК, которые превращаются в 12 ТФ, из которых 10 молекул остаются в цикле и преобразуются в 6 молекул РиБФ. Поскольку ТФ — это трехуглеродный сахар, а РиБФ — пятиуглеродный, то в отношении атомов углерода имеем: 10 * 3 = 6 * 5. Количество атомов углерода, обеспечивающих цикл не изменяется, весь необходимый РиБФ регенерируется. А шесть вошедших в цикл молекул углекислоты затрачиваются на образование двух выходящих из цикла молекул триозофосфата.

    На цикл Кальвина в расчете на 6 связанных молекул CO2 затрачивается 18 молекул АТФ и 12 молекул НАДФ · H2, которые были синтезированы в реакциях световой фазы фотосинтеза.

    Расчет ведется на две выходящие из цикла молекулы триозофосфата, так как образующаяся в последствии молекула глюкозы, включает 6 атомов углерода.

    Триозофосфат (ТФ) — конечный продукт цикла Кальвина, но его сложно назвать конечным продуктом фотосинтеза, так как он почти не накапливается, а, вступая в реакции с другими веществами, превращается в глюкозу, сахарозу, крахмал, жиры, жирные кислоты, аминокислоты. Кроме ТФ важную роль играет ФГК. Однако подобные реакции происходят не только у фотосинтезирующих организмов. В этом смысле темновая фаза фотосинтеза – это то же самое, что цикл Кальвина.

    Из ФГК путем ступенчатого ферментативного катализа образуется шестиуглеродный сахар фруктозо-6-фосфат, который превращается в глюкозу. В растениях глюкоза может полимеризоваться в крахмал и целлюлозу. Синтез углеводов похож на процесс обратный гликолизу.

    Фотодыхание

    Кислород подавляет фотосинтез. Чем больше O2 в окружающей среде, тем менее эффективен процесс связывания CO2. Дело в том, что фермент рибулозобифосфат-карбоксилаза (рубиско) может реагировать не только с углекислым газом, но и кислородом. В этом случае темновые реакции несколько иные.

    Содержащая пять атомов углерода молекула рибулозобифосфата реагирует уже не с CO2, а с O2. В результате чего образуются по одной молекуле фосфогликолата (C2) и фосфоглицериновой кислоты (C3), а не две ФГК как обычно.

    Фосфогликолат — это фосфогликолевая кислота. От нее сразу отщепляется фосфатная группа, и она превращается в гликолевую кислоту (гликолат). Для его «утилизации» снова нужен кислород. Поэтому чем больше в атмосфере кислорода, тем больше он будет стимулировать фотодыхание и тем больше растению будет требоваться кислорода, чтобы избавиться от продуктов реакции.

    Фотодыхание — это зависимое от света потребление кислорода и выделение углекислого газа. То есть обмен газов происходит как при дыхании, но протекает в хлоропластах и зависит от светового излучения. От света фотодыхание зависит лишь потому, что рибулозобифосфат образуется только при фотосинтезе.

    При фотодыхании происходит возврат атомов углерода из гликолата в цикл Кальвина в виде фосфоглицериновой кислоты (фосфоглицерата).

    2 Гликолат (С2) → 2 Глиоксилат (С2) →2 Глицин (C2) — CO2 → Серин (C3) →Гидроксипируват (C3) → Глицерат (C3) → ФГК (C3)

    Как видно, возврат происходит не полный, так как один атом углерода теряется при превращении двух молекул глицина в одну молекулу аминокислоты серина, при этом выделяется углекислый газ.

    Кислород необходим на стадиях превращения гликолата в глиоксилат и глицина в серин.

    Превращения гликолата в глиоксилат, а затем в глицин происходят в пероксисомах, синтез серина в митохондриях. Серин снова поступает в пероксисомы, где из него сначала получается гидрооксипируват, а затем глицерат. Глицерат уже поступает в хлоропласты, где из него синтезируется ФГК.

    Фотодыхание характерно в основном для растений с C3-типом фотосинтеза. Его можно считать вредным, так как энергия бесполезно тратится на превращения гликолата в ФГК. Видимо фотодыхание возникло из-за того, что древние растения были не готовы к большому количеству кислорода в атмосфере. Изначально их эволюция шла в атмосфере богатой углекислым газом, и именно он в основном захватывал реакционный центр фермента рубиско.

    C4-фотосинтез, или цикл Хэтча-Слэка

    Если при C3-фотосинтезе первым продуктом темновой фазы является фосфоглицериновая кислота, включающая три атома углерода, то при C4-пути первыми продуктами являются кислоты, содержащие четыре атома углерода: яблочная, щавелевоуксусная, аспарагиновая.

    С4-фотосинтез наблюдается у многих тропических растений, например, сахарного тростника, кукурузы.

    С4-растения эффективнее поглощают оксид углерода, у них почти не выражено фотодыхание.

    Растения, в которых темновая фаза фотосинтеза протекает по C4-пути, имеют особое строение листа. В нем проводящие пучки окружены двойным слоем клеток. Внутренний слой — обкладка проводящего пучка. Наружный слой — клетки мезофилла. Хлоропласты клеток слоев отличаются друг от друга.

    Для мезофильных хлоропласт характерны крупные граны, высокая активность фотосистем, отсутствие фермента РиБФ-карбоксилазы (рубиско) и крахмала. То есть хлоропласты этих клеток адаптированы преимущественно для световой фазы фотосинтеза.

    В хлоропластах клеток проводящего пучка граны почти не развиты, зато высока концентрация РиБФ-карбоксилазы. Эти хлоропласты адаптированы для темновой фазы фотосинтеза.

    Углекислый газ сначала попадает в клетки мезофилла, связывается с органическими кислотами, в таком виде транспортируется в клетки обкладки, освобождается и далее связывается также, как у C3-растений. То есть C4-путь дополняет, а не заменяет C3.

    В мезофилле CO2 присоединяется к фосфоенолпирувату (ФЕП) с образованием оксалоацетата (кислота), включающего четыре атома углерода:

    Химическая формула оксалоацетата

    Реакция происходит при участии фермента ФЕП-карбоксилазы, обладающего более высоким сродством к CO2, чем рубиско. К тому же ФЕП-карбоксилаза не взаимодействует с кислородом, а значит не затрачивается на фотодыхание. Таким образом, преимущество C4-фотосинтеза заключается в более эффективной фиксации углекислоты, увеличению ее концентрации в клетках обкладки и следовательно более эффективной работе РиБФ-карбоксилазы, которая почти не расходуется на фотодыхание.

    Оксалоацетат превращается в 4-х углеродную дикарбоновую кислоту (малат или аспартат), которая транспортируется в хлоропласты клеток обкладки проводящих пучков. Здесь кислота декарбоксилируется (отнятие CO2), окисляется (отнятие водорода) и превращается в пируват. Водород восстанавливает НАДФ. Пируват возвращается в мезофилл, где из него регенерируется ФЕП с затратой АТФ.

    Оторванный CO2 в хлоропластах клеток обкладки уходит на обычный C3-путь темновой фазы фотосинтеза, т. е. в цикл Кальвина.

    Схема C4-фотосинтеза

    Фотосинтез по пути Хэтча-Слэка требует больше энергозатрат.

    Считается, что C4-путь возник в эволюции позже C3 и во многом является приспособлением против фотодыхания.

    Источник: biology.su

    Фотосинтез
    Жоғары сатыдағы жасыл өсімдіктер, балдырлар (көп жасушалы жасыл, қоңыр, қызыл, сондай-ақ бір жасушалы эвглена, динофлагеллят, диатом балдырлар) фотосинтезінде сутек доноры және шығарылатын оттек көзі су, ал сутек атомның негізгі акцепторы және көміртек көзі – көмірқышқыл газ. Фотосинтезге тек СО2 мен Н2О пайдаланылса углевод түзіледі. Фотосинтез процесіне өсімдік углевод түзумен қатар құрамында азоты және күкірті бар аминқышқылдарын, белок, молекуласы құрамында азот болатын хлорофилл де түзеді. Бұл жағдайда көмірқышқыл газбен қатар сутек атомының акцепторы және азот, күкірт көзі нитрат және сульфат болады. Фотосинтездеуші бактериялар молекула оттекті пайдаланбайды, оны бөліп шығармайды (бұлардың көбі анаэробтар). Бұл бактериялар су орнына донор ретінде электрондарды не органикалық емес қосылыстарды (күкіртті сутек, тиосульфат, газ тәрізді сутекті) немесе органикалық заттарды (сүт қышқылы, изопропил спиртін) пайдаланады
    Фотосинтез аппаратының негізі – жасуша ішіндегі органелла-хлоропластар (көк жапырақ жасушасында 20-100 болады). Балдырлардың көпшілігінде фотосинтездік аппарат – жасуша ішіндегі арнайы органелла-хроматофорлар, ал фотосинтездеуші бактериялар мен көк-жасыл балдырларда тилакоидтер. өсімдік фотосинтез процесінің негізі – тотығу-тотықсыздану. Мұнда квант энергиясы әсерінен 4 электрон мен протон су дәрежесінен (оның тотығуы) углевод дәрежесіне дейін көтеріледі. (СО2-ның тотықсыздануы). Сөйтіп углеводтар фотосинтезі былай өтеді: СО2+Н2О С(Н2О)+О2+120 ккал/моль яғни СО2-ның бір молекуласының углевод дәрежесіне дейін тотықсыздануының бос энергиясы 120 ккал/моль болады. Демек, өсімдік фотосинтезі кезінде кем дегенде 3 квант («қызыл» кванттар энергиясы 40 ккал/моль) сіңірілуі қажет. әр түрлі жағдайда жасалған тәжірибе СО2-ның әр молекуласының тотықсыздануына 8–10 квант қажет екенін көрсетті. Көмірқышқыл газ да, су да, жарықты тікелей сіңірмейді, бұл қосылыстардың квантпен байланысқа түсуін хлоропласт не хроматофор структурасындағы хлорофилл а қамтамасыз етеді. Фотосинтездің биосферадағы маңызы да үлкен. Жер жүзіндеге, мысалы, көміртек, суттек, оттек, сондай-ақ N, S, P, Mg, Ca т.б. элементтер айналымы процесіне қатысы бар. Жер қалыптасқаннан бері фотосинтез нәтижесінде маңызды элементтер мен заттар бірнеше мың рет толық цикл айналымынан өткен. өсімдік өнімін арттырудың бір жолы — өсімдіктің фотосинтездік әрекетін үдету. Бұл үшін жапырақ көлемін үлкейту, жапырақ тіршілігін ұзарту, егістіктегі өсімдік жиілігін реттеу керек. СО2, ауа, су, топырақтағы қоректік элементтер жеткілікті болуы қажет. Фотосинтез аппаратының активтілігі жапырақтың анатомиялық құрылысына, фермент жүйесі активтілігіне, көміртек метабализмі типіне байланысты болады. өсімдік селекциясының, яғни СО2 ассимиляциясы тез жүретін өсімдік сорттарын шығарудыңда үлкен маңызы бар.
    АТФ
    Жасушаның қимылдауына, ондағы жаңа ақуыз молекулаларының синтезделуi мен тасымалдануына, артық заттардың шығарылуына, яғни зат айналысының үздiксiз жүрiп тұруына осы АТФ-тiң энергиясы жұмсалады. Күн энергиясының АТФ түрiнде сакталған химиялық энергияга айналуы фотосинтездегi қоректiк заттардың калыптасуындағы маңызды кезең. АТФ тiрi ағзалардың өмiр сүруiндегi энергияның орталығы болады.

    Фотосинтез кезiнде өсiмдiктер күн энергиясын органикалық заттардың молекулаларында сақтайды, ал тыныс алғанда қоректiк заттардың молекуласы ыдырап, ондағы энергия босап шығады. Яғни осы құбылыс АТФ-тiң синтезiне энергия екелетiнi жоғарыда көрсетiлген. АТФ молекуласьиның құрамында жоғары энергетикалы екi фосфат тобы болады. Бұл екi байланыс үзiлгенде басқа кез келген коваленттi байланыспен салыстырғанда көп энергия болiнедi. АТФ молекуласындағы фосфат тобының шеткi бiр молекуласы үзiлгенде 40 кДж энергия болiнедi, бұл энергияны жасуша пайдаланады. Осы кезде АДФ (аденозиндифосфат және босаған бейорганикалық фосфат қыскаша Фн деп жазылады) пайда болады. Қайтадан АТФ пайда болу үшiн АДФ пен фосфат тобы қосылу керек. Оған көп энергия жұмсалады, ол энергия фосфат тобының ыдырауынан және тыныс алудан алынады.[1]

    Сонымен АТФ-тiң пайда болуьиның бiр жолы — ол АДФ-нiн басқа молекулалардан фосфат қосып алуы аркылы жүредi екен. Гликолиз әрекетi кезiнде көптеген АТФ молекуласы түзiледi, мұнымен катар АТФ-тiң негiзгi бөлiгi химио-осмос барысы кезiнде пайда болады. АТФ молекуласының синтезделуінің осы жолын алпысыншы жылдары химио-осмос әрекетi деп атаган. Химио-осмос хлоропластарда фотосинтез ксзiнде және митохондрияларда жасуша тыныс алгғанда жүредi. Ол екi кезеңнен тұрады.
    Хлоропластың құрылысы
    Биологиядағы барлык органоидтар сияқты, хлоропластың құрамы оның қызметiне сай күрделi болады. Хлорофилдер көк және қызыл түсті сәулелерді жұтып, жасылды шағылыстырады. Ол сәуле хлоропласт жасушасын жасыл етіп көрсетеді.

    Хлоропластарда хлорофилдерден басқа сары, қоңыр, кызғылт сары түстi каротиноидтар болады. Ол пигменттер ұзындығы баска толқындағы сәулелердi шағылыстырып, өз энергиясын хлорофильдерге берiп, фотосинтездiң жүрiсiн тездетедi. Каротиноидтар жасыл хлорофилдермен бүркенiп, көрiнбейдi, бiрақ күзде, хлорофилдер бұзылганнан кейiн, оның жарқыраған түсi көрiнедi. Сондықтан да күзде жапырақтардың түсi сары жене қызғылт көрiнiс бередi. Хлоропластағы хлорофилл пигментi граналарда орналасқан. Граналар бiрiнiн үстiне бiрiн жинап қойған күмiс акша сияқты тақташалардан тұрады. Тақташалар өзара шұрықтармен байланысады да, ал фотосинтез әрекетi бүкiл хлоропласт жасушасында емес осы граналарда жүредi.

    Кейбiр фотосинтезге қатысатын молекулалар мен пигменттер хлоропластағы фотосинтетикалық кабықшаны құрастыруға қатысады. Фотосинтетикалық қабықшалардың строма немесе хлоропластың негiзгi заты қоршайды. Строманың өзi хлоропласт жене жасушаның цитоплазмасын бөлетiн қабықшадан тұрады. Фотосинтез әрекетi кезінде, АДФ-тiң ағзаларда атқаратын рөлi зор. АДФ — ағзалар деп отырғанымыз АТФ синтезiне Н — қоймасындағы энергияны пайдаланатын ферменттер.
    Фотосинтез
    Фотосинтез – жоғары сатыдағы жасыл өсімдіктердің, балдырлардың, фотосинтездеуші хлорофилл және басқа дафотосинтездік пигменттер арқылы күн сәулесі энергиясын сіңіруі нәтижесінде қарапайым қосылыстардан (көмірқышқыл газы, су) өздерінің және басқа организмдердің тіршілігіне қажетті күрделі органикалық заттар түзуі. Фотосинтез нәтижесінде жер жүзіндегі өсімдіктер жыл сайын 100 млрд т-дан астам органикалық заттар түзеді (мұның жартысынан көбін теңіз, мұхит өсімдіктері түзеді) және бұлкезде олар 200 млрд-тай СО2 сіңіреді, оттегін бөледі
    Фотосинтезді алғаш зерттеушілер Швейцария ғалымдары Ж.Сенебье, Н.Соссюр және неміс химигі Ю.Майер болды. 19 ғасырдың 2-жартысында К.А.Тимирязев күн сәулесі энергиясы фотосинтез процесінде хлорофилл арқылы сіңірілетінін анықтады. 20 ғасырдың басында фотосинтездің физиологиясы мен экологиясына арналған маңызды зерттеулер жүргізіледі (В.В.Сапожников, С.П.Костычев, В.Н.Любименко, А.А.Ничипорович т.б.). 20 ғасырдың орта кезінен бастап фотосинтезді зерттеуде жаңа әдістер (газ анализі, радиоизотопты әдіс спектроскопмя. Электрондық микроскоп т.б.) дамыды.
    Автотрофты
    Пластикалық (анобализм) алмасу сипатына сәйкес табиғаттағы барлық жасушалар екі топқа бөлінеді. Хлорофилі бар өсімдік жасушаларының тірі табиғат үшін маңызы өте зор, себебі онда өзіне тән ерекше әрекеттер (процестер) жүріп жатады. Ол әрекеттер фотосинтез деген атпен ғылымға әйгілі. Фотосинтез дегеніміз күн сәулесі энергиясын химиялық байланыстар энергиясына айналдыратын күрделі механизмді әрекет.
    Гетеротрофты
    Энергияның жиналуы
    Жиналған энергияны АТФ синтезiне пайдалану.

    Источник: prezi.com