«Өсімдіктер физиологиясы» ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені

Тақырыбы: Фотосинтездің жарық кезеңі.

1.Фотофосфорлау

2.Фотосинтездік бірліктер және олардың құрамы.

3.Электрон тасымалдаушы тізбек (ЭТТ), оның құрамбөліктері.

4. Циклды және циклсыз фотофосфорлау.

Фотосинтез – хлорофиллмен сіңіріліп, өзгерген жарық энергиясы есебінен СО2 мен Н2О-дан органикалық қосылыстардың бастапқы синтез үдерісі. Фотосинтез – өсімдікке де, тіршіліктің басқа түрлеріне де қажетті энергиялық субстраттардың көзі. Фотосинтездің негізгі өнімінде – көмірсуларда күн сәулесінің энергиясы жиналады. Жарық кванттарының пигменттермен сіңірілуі және кейінгі фотохимиялық реакциялардың нәтижесінде АТФ пен НАДФН пайда болады. Олар СО2-ң көмірсу бірлігіне [СН2О] дейін тотықсыздануына жұмсалынады. Бұл ретте су фотототығып, жер бетіндегі оттектің бірден-бір дерлік көзі – молекулалық оттек бөлінеді.

Тіршіліктің сан алуан түрлеріне фотосинтездің әр түрлері сәйкес келетіндігін атап кету керек. Мысалы, бактериалдық фотосинтезде Н2О орнына тиосульфат, Н2S, селеннің тотықсызданған қосылыстары, органикалық заттар қолданылады. Көмір қышқылы да міндетті емес және бір қатар түрлерде кейбір органикалық қосылыстармен алмастырылуы мүмкін. Көмір қышқылдың тотықсыздануы тек жарық энергиясы есебінен ғана жүрмейді.

Фотосинтездің жарық сатысы.Фотосинтездің жарық сатысында фотосинтездің бастапқы үдерістері жүреді:

1) күннің электромагниттік энергиясының сіңірілуі;          

2) оның электрондық қозу энергиясы түрде пигмент құрылысында жинақталуы;

3) энергияның реакциялық орталыққа ауысуы;

4) реакциялық орталықтағы тотығу-тотықсыздану реакциялары. 

Осы үдерістер келесі сатыларды қамтиды:

а) Тилакоид мембранасының құрамына енген хлорофиллдің ортасында магний атомы орналасады. Жарық кванты (фотоны) хлорофиллге түсіп, оған өз энергиясын береді. Нәтижесінде одан (магний атомының соңғы деңгейінен) жоғары энергиялы электрон үзіліп, «кетіріледі».Хлорофилл0 + hv (квант) ® хлорофилл+ + е–. б) Су молекуласы үнемі диссоциацияның тепе-теңдігінде болады. Н2О « Н+ + ОН–.
в) Хлорофилден үзілген электрон сутек катионы үшін арналған. Алайда, электрон тилакоидтер мембранасында орналасқан электронтасымалдаушылардың тізбегі арқылы өтіп, энергиясын төмендеткен соң ғана онымен қосылады. Бөлінген энергия АТФ молекуласының синтезіне жұмсалынады, яғни АТФ-ң макроэргиялық байланыстарында жинақталады. 
г) Сутек катионы хлорофилден үзілген электронды қосып алып, реакцияға түсу қабілеті өте жоғары бөлшекке – атомарлық сутекке айналады. Н+  +  е– ® Н0.

д) Көмірсу молекуласының синтезіне тек атомарлық сутек қажет, сондықтан ол оны тасымалдайтын НАДФ-та (никотинамиддинуклеотидфосфат) сақталады. 2Н + НАДФ ® НАДФ . 2Н.

е) Хлорофилл молекуласына тотықсыздануы қажет болғандықтан, ол бұны гидроксильдік топтың электроны есебінен орындайды. Бұл ретте энергиясы төмендеу электрон тартып алынады: ОН– – е– ® ОН0, ал гидроксильдік топ өте белсенді бөлшекке айналады. Осындай төрт белсенді бөлшек әрекеттесіп, оттек молекуласын және екі су молекуласын береді. 4ОН ® О2­ + 2Н2О.

Жарық энергиясы есебінен судың атомарлық сутекке және оттек молекуласына ыдырауы судың фотолизі деп аталады («фото» – жарық, «лизис» – ыдырау).

• 
  тасымалдаушыдағы (НАДФ. 2Н) атомарлық сутек;
  
• 
  макроэргиялық байланыстар (АТФ) түріндегі энергия қоры;
  
• 
  жарық сатысының жанама өнімі – молекулалық оттек (О2).
  

Фотосинтездің жарық сатысында хлоропласт ішіндегі тилакоид мембранасында жарық энергиясы О2 бөле отырып, судың тотықтыруына, NADP+ тотықсыздандыруына және Н+ - иондарының трансмембраналық, электрохимиялық потенциалының пайда болуына жұмсалынады. Өз кезегінде электрохимиялық потенциал AТФ-тың жоғары қуатты (макроэргиялық) фосфаттық байланысының энергиясына айналады (фотофосфорлану).