Biologiya darslari: fotosintez nima. Fotosintez jarayoni: bolalar uchun qisqa va tushunarli. Fotosintez: yorug'lik va qorong'i fazalar Fotosintez nima

Fotosintez - yashil o'simliklarda organik moddalarning hosil bo'lish jarayoni. Fotosintez Yerdagi o'simliklarning butun massasini yaratdi va atmosferani kislorod bilan to'yintirdi.

O'simlik qanday oziqlanadi?

Ilgari odamlar o'simliklar oziqlanishi uchun barcha moddalarni tuproqdan olishiga amin edilar. Ammo bir tajriba shuni ko'rsatdiki, bu unday emas.

Tuproqli qozonga daraxt ekilgan. Shu bilan birga, yerning ham, daraxtning ham massasi o'lchandi. Bir necha yil o'tgach, ikkalasi ham yana tortilganda, yerning massasi bir necha grammga kamayganligi va o'simlikning massasi ko'p kilogrammga oshgani ma'lum bo'ldi.

Tuproqqa faqat suv qo'shilgan. Bu kilogramm o'simlik massasi qayerdan kelgan?

Havodan. O'simliklardagi barcha organik moddalar atmosferadagi karbonat angidrid va tuproq suvidan hosil bo'ladi.

TOP 2 ta maqolabu bilan birga o'qiyotganlar

Energiya

Hayvonlar va odamlar hayot uchun energiya olish uchun o'simliklarni eyishadi. Bu energiya organik moddalarning kimyoviy aloqalarida mavjud. U qayerdan?

Ma'lumki, o'simlik yorug'liksiz normal rivojlana olmaydi. Yorug'lik - bu o'simlik o'z tanasining organik moddalarini yaratadigan energiya.

Qanday yorug'lik bo'lishi muhim emas, quyosh yoki elektr. Har qanday yorug'lik nuri energiyani olib yuradi, u kimyoviy bog'lanish energiyasiga aylanadi va elim kabi, organik moddalarning katta molekulalarida atomlarni ushlab turadi.

Fotosintez qayerda sodir bo'ladi?

Fotosintez faqat o'simliklarning yashil qismlarida, aniqrog'i, o'simlik hujayralarining maxsus organlari - xloroplastlarda sodir bo'ladi.

Guruch. 1. Mikroskop ostidagi xloroplastlar.

Xloroplastlar plastidlarning bir turi. Ular doimo yashil rangda, chunki ular yashil modda - xlorofilni o'z ichiga oladi.

Xloroplast hujayraning qolgan qismidan membrana bilan ajralib turadi va don ko'rinishiga ega. Xloroplastning ichki qismi stroma deb ataladi. Bu erda fotosintez jarayonlari boshlanadi.

Guruch. 2. Xloroplastning ichki tuzilishi.

Xloroplastlar xom ashyoni qabul qiluvchi zavodga o'xshaydi:

• karbonat angidrid (formula - CO₂);
• suv (H₂O).

Suv ildizlardan, karbonat angidrid esa barglardagi maxsus teshiklar orqali atmosferadan keladi. Yorug'lik zavodning ishlashi uchun energiya bo'lib, hosil bo'lgan organik moddalar mahsulotdir.

Birinchidan, uglevodlar (glyukoza) ishlab chiqariladi, lekin keyinchalik ular hayvonlar va odamlar juda yaxshi ko'radigan turli xil hid va ta'mlarning ko'plab moddalarini hosil qiladi.

Xloroplastlardan hosil bo'lgan moddalar o'simlikning turli organlariga ko'chiriladi va u erda saqlanadi yoki ishlatiladi.

Fotosintez reaktsiyasi

Umuman olganda, fotosintez tenglamasi quyidagicha ko'rinadi:

CO₂ + H₂O = organik moddalar + O₂ (kislorod)

Yashil o'simliklar avtotroflar guruhiga kiradi ("men o'zimni ovqatlantiraman" deb tarjima qilinadi) - energiya olish uchun boshqa organizmlarga muhtoj bo'lmagan organizmlar.

Fotosintezning asosiy vazifasi o'simlik tanasi qurilgan organik moddalarni yaratishdir.

Kislorodning chiqishi jarayonning yon ta'siri hisoblanadi.

Fotosintezning ma'nosi

Tabiatda fotosintezning roli nihoyatda katta. Uning sharofati bilan sayyoramizning butun o'simlik dunyosi yaratildi.

Guruch. 3. Fotosintez.

Fotosintez tufayli o'simliklar:

• atmosfera uchun kislorod manbai;
• quyosh energiyasini hayvonlar va odamlar uchun mavjud bo'lgan shaklga aylantiring.

Atmosferada etarli miqdorda kislorod to'planishi bilan Yerdagi hayot mumkin bo'ldi. U bo'lmagan yoki u kam bo'lgan o'sha uzoq vaqtlarda na odam, na hayvonlar yashay olmas edi.

Fotosintez jarayonini qaysi fan o'rganadi?

Fotosintez turli fanlarda o'rganiladi, lekin eng muhimi botanika va o'simliklar fiziologiyasida.

Botanika o'simliklar haqidagi fan bo'lib, shuning uchun uni o'simliklarning muhim hayotiy jarayoni sifatida o'rganadi.

O'simliklar fiziologiyasi fotosintezni eng batafsil o'rganadi. Fiziolog olimlar bu jarayon murakkab va bosqichlardan iborat ekanligini aniqladilar:

• yorug'lik;
• qorong'i

Bu shuni anglatadiki, fotosintez yorug'likda boshlanib, qorong'ida tugaydi.

Biz nimani o'rgandik?

Ushbu mavzuni 5-sinf biologiyasida o'rganib chiqib, siz fotosintezni o'simliklarda noorganik moddalardan (CO₂ va H₂O) organik moddalar hosil bo'lish jarayoni sifatida qisqacha va aniq tushuntirishingiz mumkin. Uning xususiyatlari: yashil plastidlarda (xloroplastlarda) joy oladi, kislorodning chiqishi bilan birga keladi va yorug'lik ta'sirida amalga oshiriladi.

Mavzu bo'yicha test

Hisobotni baholash

O'rtacha reyting: 4.5. Qabul qilingan umumiy baholar: 730.

Tabiatda quyosh nuri ta'sirida hayotiy jarayon sodir bo'ladi, ularsiz Yer sayyorasida birorta ham tirik mavjudot qila olmaydi. Reaktsiya natijasida kislorod biz nafas olayotgan havoga chiqariladi. Bu jarayon fotosintez deb ataladi. Ilmiy nuqtai nazardan fotosintez nima va o'simlik hujayralarining xloroplastlarida nima sodir bo'ladi, biz quyida ko'rib chiqamiz.

Biologiyada fotosintez - quyosh energiyasi ta'sirida organik moddalar va kislorodning noorganik birikmalardan aylanishi. Bu organik birikmalarni o'zlari ishlab chiqarishga qodir bo'lgan barcha fotoavtotroflarga xosdir.

Bunday organizmlarga o'simliklar, yashil va binafsha rangli bakteriyalar, siyanobakteriyalar (ko'k-yashil suv o'tlari) kiradi.

Fotoavtotrof o'simliklar tuproqdan suv va havodan karbonat angidridni o'zlashtiradi. Quyosh energiyasi ta'sirida glyukoza hosil bo'ladi, keyinchalik u o'simlik organizmlari uchun oziqlanish va energiya ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan polisakkarid - kraxmalga aylanadi. Kislorod atrof-muhitga chiqariladi - bu barcha tirik organizmlar tomonidan nafas olish uchun ishlatiladigan muhim moddadir.

Fotosintez qanday sodir bo'ladi. Kimyoviy reaksiyani quyidagi tenglama yordamida ifodalash mumkin:

6SO2 + 6N2O + E = S6N12O6 + 6O2

Fotosintetik reaktsiyalar o'simliklarda hujayra darajasida, ya'ni asosiy pigment xlorofillni o'z ichiga olgan xloroplastlarda sodir bo'ladi. Ushbu birikma nafaqat o'simliklarga yashil rang beradi, balki jarayonning o'zida ham faol ishtirok etadi.

Jarayonni yaxshiroq tushunish uchun siz yashil organellalar - xloroplastlarning tuzilishi bilan tanishishingiz kerak.

Xloroplastlarning tuzilishi

Xloroplastlar hujayra organellalari bo'lib, ular faqat o'simliklar va siyanobakteriyalarda uchraydi. Har bir xloroplast ikki qavatli membrana bilan qoplangan: tashqi va ichki. Xloroplastning ichki qismi stroma - asosiy modda bilan to'ldirilgan bo'lib, uning konsistensiyasi hujayra sitoplazmasiga o'xshaydi.

Xroloplast tuzilishi

Xloroplast stromasi quyidagilardan iborat:

• tilakoidlar - pigment xlorofillni o'z ichiga olgan tekis qoplarga o'xshash tuzilmalar;
• gran - tilakoid guruhlari;
• lamellar - tilakoidlar granasini bog'laydigan tubulalar.

Har bir grana tangalar dastasiga o'xshaydi, bu erda har bir tanga tilakoid, lamel esa granalar yotqizilgan tokchadir. Bundan tashqari, xloroplastlar o'zlarining genetik ma'lumotlariga ega bo'lib, ular ikki zanjirli DNK zanjirlari, shuningdek, oqsil, yog' tomchilari va kraxmal donalarining sintezida ishtirok etadigan ribosomalar bilan ifodalanadi.

Foydali video: fotosintez

Asosiy bosqichlar

Fotosintez ikkita o'zgaruvchan fazaga ega: yorug'lik va qorong'i. Har birining o'ziga xos xususiyatlari va ma'lum reaktsiyalar paytida hosil bo'lgan mahsulotlari mavjud. Yordamchi yorug'lik yig'uvchi pigmentlar xlorofill va karotinoiddan hosil bo'lgan ikkita fototizim energiyani asosiy pigmentga o'tkazadi. Natijada yorug'lik energiyasi kimyoviy energiyaga - ATP (adenozin trifosfor kislotasi) ga aylanadi. Fotosintez jarayonlarida nima sodir bo'ladi.

Nur

Yorug'lik fazasi yorug'lik fotonlari o'simlikka tushganda sodir bo'ladi. Xloroplastda tilakoid membranalarda uchraydi.

Asosiy jarayonlar:

1. Fototizim I pigmentlari reaktsiya markaziga uzatiladigan quyosh energiyasining fotonlarini "yutishni" boshlaydi.
2. Yorug'lik fotonlari ta'sirida elektronlar pigment molekulasida (xlorofill) "hayajonlanadi".
3. "Hayajonlangan" elektron transport oqsillari yordamida tilakoidning tashqi membranasiga o'tkaziladi.
4. Xuddi shu elektron NADP (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) kompleks birikmasi bilan o'zaro ta'sir qiladi va uni NADP * H2 ga kamaytiradi (bu birikma qorong'u fazada ishtirok etadi).

Shunga o'xshash jarayonlar II fototizimda sodir bo'ladi. "Hayajonlangan" elektronlar reaksiya markazidan chiqib, tilakoidlarning tashqi membranasiga o'tadi, u erda elektron qabul qiluvchi bilan bog'lanadi, fotosistema I ga qaytadi va uni tiklaydi.

Fotosintezning yorug'lik bosqichi

Fotosistem II qanday tiklanadi? Bu suvning fotolizi - H2O ning bo'linish reaktsiyasi tufayli yuzaga keladi. Birinchidan, suv molekulasi II fototizimning reaksiya markaziga elektronlar beradi, buning natijasida uning qisqarishi sodir bo'ladi. Shundan so'ng suv butunlay vodorod va kislorodga bo'linadi. Ikkinchisi barg epidermisining stomatlari orqali atrof-muhitga kiradi.

Suvning fotolizini quyidagi tenglama yordamida tasvirlash mumkin:

2H2O = 4H + 4e + O2

Bundan tashqari, yorug'lik bosqichida ATP molekulalari sintezlanadi - glyukoza hosil bo'lishiga ketadigan kimyoviy energiya. Tilakoid membranada ATP hosil bo'lishida ishtirok etadigan enzimatik tizim mavjud. Bu jarayon vodorod ionining maxsus ferment kanali orqali ichki qobiqdan tashqi qobiqqa o'tishi natijasida yuzaga keladi. Shundan so'ng energiya chiqariladi.

Bilish muhim! Fotosintezning yorug'lik bosqichida kislorod, shuningdek, qorong'u fazada monosaxaridlarni sintez qilish uchun ishlatiladigan ATP energiyasi ishlab chiqariladi.

Qorong'i

Qorong'u faza reaktsiyalari, hatto quyosh nuri bo'lmasa ham, kechayu kunduz sodir bo'ladi. Fotosintetik reaksiyalar xloroplastning stromasida (ichki muhitida) sodir bo'ladi. Ushbu mavzu Melvin Kalvin tomonidan batafsil o'rganilgan, uning sharafiga qorong'u fazaning reaktsiyalari Kalvin tsikli yoki C3 - yo'l deb ataladi.

Ushbu tsikl 3 bosqichda sodir bo'ladi:

1. Karboksillanish.
2. Qayta tiklash.
3. Akseptorlarni qayta tiklash.

Karboksillanish jarayonida ribuloza bifosfat deb ataladigan modda karbonat angidrid zarralari bilan birlashadi. Buning uchun maxsus ferment - karboksilaza qo'llaniladi. Beqaror olti uglerodli birikma hosil bo'lib, u deyarli darhol 2 molekula PGA (fosfogliserik kislota) ga bo'linadi.

PHA ni tiklash uchun yorug'lik bosqichida hosil bo'lgan ATP va NADP * H2 energiyasidan foydalaniladi. Ketma-ket reaktsiyalar fosfat guruhiga ega bo'lgan trikarbonli shakar hosil qiladi.

Akseptorlarni qayta tiklash jarayonida PGA molekulalarining bir qismi CO2 qabul qiluvchisi bo'lgan ribuloza bifosfat molekulalarini tiklash uchun ishlatiladi. Keyinchalik, ketma-ket reaktsiyalar natijasida monosaxarid - glyukoza hosil bo'ladi. Bu jarayonlarning barchasi uchun yorug'lik fazasida hosil bo'lgan ATP energiyasi, shuningdek, NADP * H2 ishlatiladi.

6 molekula karbonat angidridni 1 molekula glyukozaga aylantirish jarayonlari 18 molekula ATP va 12 molekula NADP*H2 ning parchalanishini talab qiladi. Ushbu jarayonlarni quyidagi tenglama yordamida tasvirlash mumkin:

6SO2 + 24N = S6N12O6 + 6N2O

Keyinchalik murakkabroq uglevodlar hosil bo'lgan glyukozadan sintezlanadi - polisaxaridlar: kraxmal, tsellyuloza.

Eslatma! Qorong'i fazaning fotosintezi jarayonida glyukoza hosil bo'ladi - o'simliklarning oziqlanishi va energiya ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan organik modda.

Quyidagi fotosintez jadvali ushbu jarayonning asosiy mohiyatini yaxshiroq tushunishga yordam beradi.

Fotosintez fazalarining qiyosiy jadvali

Kalvin tsikli fotosintezning qorong'u fazasi uchun eng xarakterli bo'lsa-da, ba'zi tropik o'simliklar o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lgan Xetch-Slack tsikli (C4 yo'li) bilan tavsiflanadi. Xetch-Slack siklida karboksillanish jarayonida fosfogliserik kislota emas, balki oksaloasetik, olma, aspartik kabilar hosil bo'ladi. Bundan tashqari, bu reaktsiyalar paytida karbonat angidrid o'simlik hujayralarida to'planadi va ko'pchilik kabi gaz almashinuvi orqali chiqarilmaydi.

Keyinchalik, bu gaz fotosintetik reaktsiyalarda va glyukoza hosil bo'lishida ishtirok etadi. Shuni ham ta'kidlash kerakki, fotosintezning C4 yo'li Kalvin sikliga qaraganda ko'proq energiya talab qiladi. Hatch-Slack siklidagi asosiy reaksiyalar va hosil boʻlish mahsulotlari Kalvin siklidan farq qilmaydi.

Hatch-Slack tsiklining reaktsiyalari tufayli o'simliklarda fotonafas olish deyarli sodir bo'lmaydi, chunki epidermisning stomatalari yopiq holatda. Bu ularga muayyan yashash sharoitlariga moslashish imkonini beradi:

• haddan tashqari issiqlik;
• quruq iqlim;
• yashash joylarining sho'rlanishining ortishi;
• CO2 etishmasligi.

Yorug'lik va qorong'u fazalarni taqqoslash

Tabiatdagi ma'no

Fotosintez tufayli kislorod hosil bo'ladi - nafas olish jarayonlari va hujayralar ichida energiya to'planishi uchun muhim modda bo'lib, u tirik organizmlarning o'sishi, rivojlanishi, ko'payishiga imkon beradi va inson va uning barcha fiziologik tizimlarining ishida bevosita ishtirok etadi. hayvon tanasi.

Muhim! Atmosferadagi kislorod barcha organizmlarni xavfli ultrabinafsha nurlanishning zararli ta'siridan himoya qiladigan ozon to'pi hosil qiladi.

Foydali video: biologiya bo'yicha yagona davlat imtihoniga tayyorgarlik - fotosintez

Xulosa

Kislorod va energiyani sintez qilish qobiliyati tufayli o'simliklar ishlab chiqaruvchilar bo'lib, barcha oziq-ovqat zanjirlarida birinchi bo'g'inni tashkil qiladi. Yashil o'simliklarni iste'mol qilish orqali barcha geterotroflar (hayvonlar, odamlar) oziq-ovqat bilan birga hayotiy resurslarni oladi. Yashil o'simliklar va siyanobakteriyalarda sodir bo'ladigan jarayon tufayli atmosferaning doimiy gaz tarkibi va er yuzidagi hayot saqlanib qoladi.

Bilan aloqada

O'simliklar o'sishi va rivojlanishi uchun zarur bo'lgan hamma narsani atrof-muhitdan oladi. Shu bilan ular boshqa tirik organizmlardan farq qiladi. Ularning yaxshi rivojlanishi uchun unumdor tuproq, tabiiy yoki sun'iy sug'orish va yaxshi yoritish kerak. Qorong'ida hech narsa o'smaydi.

Tuproq suv va ozuqaviy organik birikmalar va mikroelementlar manbai hisoblanadi. Ammo daraxtlar, gullar va o'tlar ham quyosh energiyasiga muhtoj. Quyosh nurlari ta'sirida ma'lum reaktsiyalar sodir bo'ladi, buning natijasida havodan so'rilgan karbonat angidrid kislorodga aylanadi. Bu jarayon fotosintez deb ataladi. Quyosh nurlari ta'sirida sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiya ham glyukoza va suv hosil bo'lishiga olib keladi. Ushbu moddalar o'simlikning rivojlanishi uchun juda muhimdir.

Kimyogarlar tilida reaksiya quyidagicha ko'rinadi: 6CO2 + 12H2O + yorug'lik = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O. Tenglamaning soddalashtirilgan shakli: karbonat angidrid + suv + yorug'lik = glyukoza + kislorod + suv.

So'zma-so'z "fotosintez" "yorug'lik bilan birga" deb tarjima qilingan. Bu so'z ikkita oddiy so'zdan iborat "foto" va "sintez". Quyosh juda kuchli energiya manbai. Odamlar undan elektr energiyasi ishlab chiqarish, uylarni izolyatsiya qilish va suvni isitish uchun foydalanadilar. O'simliklar ham hayotni saqlab qolish uchun quyosh energiyasiga muhtoj. Fotosintez jarayonida hosil bo'lgan glyukoza oddiy shakar bo'lib, eng muhim oziq moddalardan biridir. O'simliklar undan o'sish va rivojlanish uchun foydalanadi va ortiqcha qismi barglar, urug'lar va mevalarda to'planadi. O'simliklar va mevalarning yashil qismlarida glyukozaning hammasi o'zgarishsiz qolmaydi. Oddiy shakarlar kraxmalni o'z ichiga olgan murakkabroqlarga aylanadi. O'simliklar ozuqa moddalarining etishmasligi davrida bunday zahiralarni ishlatadi. Ular hayvonlar va o'simlik ovqatlarini iste'mol qiladigan odamlar uchun o'tlar, mevalar, gullar, barglarning ozuqaviy qiymatini aniqlaydi.

O'simliklar yorug'likni qanday yutadi?

Fotosintez jarayoni juda murakkab, ammo uni maktab yoshidagi bolalar uchun ham tushunarli bo'lishi uchun qisqacha ta'riflash mumkin. Eng keng tarqalgan savollardan biri yorug'lik yutilish mexanizmiga tegishli. Yorug'lik energiyasi o'simliklarga qanday kiradi? Fotosintez jarayoni barglarda sodir bo'ladi. Barcha o'simliklarning barglarida yashil hujayralar - xloroplastlar mavjud. Ular tarkibida xlorofill deb ataladigan modda mavjud. Xlorofil - bu barglarga yashil rang beradigan pigment va yorug'lik energiyasini o'zlashtirish uchun javobgardir. Ko'pchilik o'simliklarning barglari nima uchun keng va tekis ekanligi haqida o'ylamagan. Ma'lum bo'lishicha, tabiat buni biron bir sabab bilan ta'minlagan. Keng sirt quyosh nurlarini ko'proq qabul qilish imkonini beradi. Xuddi shu sababga ko'ra, quyosh panellari keng va tekis qilingan.

Barglarning yuqori qismi suv yo'qotilishidan va ob-havo va zararkunandalarning salbiy ta'siridan mumsimon qatlam (kutikula) bilan himoyalangan. U palisade deb ataladi. Bargga diqqat bilan qarasangiz, uning ustki tomoni yorqinroq va silliqroq ekanligini ko'rishingiz mumkin. Boy rang bu qismda ko'proq xloroplastlar mavjudligi sababli olinadi. Haddan tashqari yorug'lik o'simlikning kislorod va glyukoza ishlab chiqarish qobiliyatini kamaytirishi mumkin. Yorqin quyosh ta'sirida xlorofill shikastlanadi va bu fotosintezni sekinlashtiradi. Kuzning kelishi bilan, yorug'lik kam bo'lganda, sekinlashuv ham sodir bo'ladi va ulardagi xloroplastlarning yo'q qilinishi tufayli barglar sarg'ayishni boshlaydi.

Fotosintezda va o'simliklar hayotini saqlab turishda suvning rolini e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi. Suv quyidagilar uchun kerak:

• o'simliklarni unda erigan minerallar bilan ta'minlash;
• ohangni saqlash;
• sovutish;
• kimyoviy va fizik reaksiyalarning yuzaga kelish ehtimoli.

Daraxtlar, butalar va gullar ildizlari bilan tuproqdan suv oladi, so'ngra namlik poya bo'ylab ko'tariladi va hatto oddiy ko'zga ham ko'rinadigan tomirlar bo'ylab barglarga o'tadi.

Karbonat angidrid bargning pastki qismidagi kichik teshiklar - stomata orqali kiradi. Bargning pastki qismida hujayralar karbonat angidrid chuqurroq kirib borishi mumkin bo'lgan tarzda joylashtirilgan. Bu shuningdek, fotosintez natijasida hosil bo'lgan kislorodning bargni osongina tark etishiga imkon beradi. Barcha tirik organizmlar singari, o'simliklar ham nafas olish qobiliyatiga ega. Bundan tashqari, hayvonlar va odamlardan farqli o'laroq, ular karbonat angidridni o'zlashtiradi va kislorod chiqaradi, aksincha emas. O'simliklar ko'p bo'lgan joyda havo juda toza va toza. Shuning uchun katta shaharlarda daraxtlar va butalarga g'amxo'rlik qilish, jamoat bog'lari va bog'larini yaratish juda muhimdir.

Fotosintezning yorug'lik va qorong'i fazalari

Fotosintez jarayoni murakkab va ikki bosqichdan iborat - yorug'lik va qorong'i. Yorug'lik fazasi faqat quyosh nuri borligida mumkin. Yorug'lik ta'sirida xlorofill molekulalari ionlanadi, natijada kimyoviy reaktsiyalar uchun katalizator bo'lib xizmat qiladigan energiya paydo bo'ladi. Ushbu bosqichda sodir bo'ladigan voqealar tartibi quyidagicha:

• yorug'lik yashil pigment tomonidan so'rilgan xlorofill molekulasiga tushadi va uni hayajonlangan holatga keltiradi;
• suv bo'linishi;
• Energiya akkumulyatori bo'lgan ATP sintezlanadi.

Fotosintezning qorong'u bosqichi yorug'lik energiyasining ishtirokisiz sodir bo'ladi. Ushbu bosqichda glyukoza va kislorod hosil bo'ladi. Glyukoza va kislorod hosil bo'lishi kechasi emas, balki kechayu kunduz sodir bo'lishini tushunish muhimdir. Qorong'i faza deyiladi, chunki yorug'likning mavjudligi uning paydo bo'lishi uchun endi kerak emas. Katalizator ATP bo'lib, ilgari sintez qilingan.

Fotosintezning tabiatdagi ahamiyati

Fotosintez eng muhim tabiiy jarayonlardan biridir. Bu nafaqat o'simlik hayotini, balki sayyoradagi barcha hayotni saqlab qolish uchun zarurdir. Fotosintez quyidagilar uchun zarur:

• hayvonlar va odamlarni oziq-ovqat bilan ta'minlash;
• karbonat angidridni olib tashlash va havoni kislorod bilan to'yintirish;
• ozuqa moddalarining aylanishini saqlash.

Barcha o'simliklar fotosintez tezligiga bog'liq. Quyosh energiyasi o'sishni rag'batlantiradigan yoki to'xtatuvchi omil sifatida qaralishi mumkin. Masalan, janubiy viloyatlar va hududlarda quyosh ko'p bo'lib, o'simliklar juda baland bo'lishi mumkin. Agar jarayonning suv ekotizimlarida qanday sodir bo'lishini ko'rib chiqsak, dengiz va okeanlar yuzasida quyosh nuri tanqisligi yo'q va bu qatlamlarda mo'l-ko'l suv o'tlari o'sishi kuzatiladi. Suvning chuqur qatlamlarida quyosh energiyasining etishmasligi mavjud bo'lib, bu suv florasining o'sish tezligiga ta'sir qiladi.

Fotosintez jarayoni atmosferada ozon qatlamining shakllanishiga yordam beradi. Bu juda muhim, chunki u sayyoradagi barcha hayotni ultrabinafsha nurlarining zararli ta'siridan himoya qilishga yordam beradi.

Fotosintezni o'rganish tarixi 1761 yilda M.V.Lomonosov o'simliklarni havoda oziqlantirish g'oyasini birinchi bo'lib ifodalaganida boshlangan, ammo u eksperimental ma'lumotlarga ega emas edi. O'simliklardagi fotosintez.

O'simliklarning havo tarkibiga ta'siri

O'qish o'simliklarning atmosfera havosi tarkibiga ta'siri birinchi marta D. Pristley (1773) tomonidan amalga oshirilgan. Uning tajribalarida shisha qo'ng'iroq bilan qoplangan sichqon vafot etdi, lekin xuddi shu sharoitda yalpiz novdasi bilan joylashtirilgan sichqonchani tirik qoldi. D. Priestley o'simliklar havoni "to'g'rilash" ga qodir ekanligini aniqladi.
D. Pristleyning tajribasi. Biroq, havoning bu "tuzatish" faqat yorug'likda sodir bo'lishi D. Pristleyning birinchi tajribalarida e'tiboridan chetda qoldi. Keyinchalik D. Priestley va I. Ingenhaus (1779) o'simliklar havoni faqat yorug'likda to'g'rilashi mumkinligini aniqladilar va qorong'uda ular hayvonlar kabi havoni "buzadi". Yorug'likdagi havoni to'g'rilash faqat xarakterlidir. Shunday qilib, ushbu tajribalarda o'simliklarda havo tarkibiga ta'sir qiluvchi ikkita to'g'ridan-to'g'ri qarama-qarshi jarayonning mavjudligi birinchi marta isbotlangan. Ammo Priestley ham, Ingenhaus ham o'simlikning o'zi uchun havoni "to'g'rilash" muhimligini tushunishmadi.

Uglerodni oziqlantirish jarayoni

J.Senebier (1782) o‘simliklarning karbonat angidridni singdirishi va yorug‘likda kislorodning ajralib chiqishini isbotladi. uglerod bilan oziqlanish jarayoni, buning natijasida uglerod o'simliklarda to'planadi. Senebier birinchi bo'lib o'simliklardagi gaz almashinuvining mohiyatini to'g'ri tushuntirdi. Ushbu sohadagi bir qator kashfiyotlar N. Sossyurning (1804) tajribalari bilan yakunlandi, u bu jarayonda almashinadigan gazlar - kislorod va karbonat angidrid hajmlari teng ekanligini va suvning karbonat angidrid bilan bir vaqtda ishlatilishini miqdoriy jihatdan ko'rsatdi. foyda quruq massa o'simliklar og'irligi sezilarli darajada karbonat angidrid uglerod og'irligi oshdi beri. O'simliklardagi uglerod, kislorod va vodorodning kelib chiqishi shu tarzda aniqlangan.
O'simliklardagi gaz almashinuvi. Shunday qilib, 18-asr va 19-asrning boshlarida o'simliklarning havoda oziqlanishining asosiy tamoyillari aniqlandi: karbonat angidridning so'rilishi, kislorodning chiqishi, yorug'lik va xlorofillga bo'lgan ehtiyoj va yakuniy mahsulotlarning tabiati. Biroq, yorug'likning roli noma'lumligicha qoldi.

Fotosintezning tabiatini tushunishning keyingi bosqichi K. A. Timiryazevning ushbu jarayonning energiya tomonini o'rganishi va yorug'likning roli.
O'simliklar hayotida yorug'likning o'rni. K. A. Timiryazev xlorofill tomonidan yutiladigan yorug'lik energiya manbai sifatida zarur ekanligini ko'rsatdi va fotosintez jarayoniga energiyaning saqlanish qonunining qo'llanilishini isbotladi. Fotosintezda ishtirok etuvchi pigmentlarni oʻrganishga xlorofill va karotinoidlar formulasini bergan Uilshtetter va barg pigmentlarini ajratishning xromatografik usulini yaratgan M. S. Tsvet katta hissa qoʻshgan. Fotosintez ekologiyasini ko'plab rus olimlari: S. P. Kostychev, V. N. Lyubimenko, A. A. Ivanov, D. I. Ivanovskiy va A. A. Rixter o'rgangan. 20-asrning 70-yillarida fotosintez kimyosini A. I. Terenin, A. A. Krasnovskiy, A. A. Nichiporovich T. N. Godnev, xorijda esa O. Varburg, M. Kalvin, E. I. Rabinovich va boshqalar faol oʻrgandilar.

Fotosintez kabi hayratlanarli va hayotiy muhim hodisaning kashf etilishi tarixi o'tmishda chuqur ildiz otgan. To'rt asrdan ko'proq vaqt oldin, 1600 yilda belgiyalik olim Yan Van Helmont oddiy tajriba o'tkazdi. U 80 kg tuproq solingan qopga tol novdasini joylashtirdi. Olim tolning dastlabki og'irligini qayd etdi va keyin besh yil davomida o'simlikni faqat yomg'ir suvi bilan sug'ordi. Tasavvur qiling-a, Yan Van Helmont majnuntolni qayta tortganida hayratda qolgan. O'simlikning vazni 65 kg ga oshdi va erning massasi atigi 50 grammga kamaydi! O'simlik 64 kg 950 gramm ozuqani qayerdan olgani olim uchun sir bo'lib qolmoqda!

Fotosintezni kashf qilish yo'lidagi navbatdagi muhim tajriba ingliz kimyogari Jozef Pristliga tegishli edi. Olim qalpoq ostiga sichqon qo‘ydi va besh soatdan keyin kemiruvchi halok bo‘ldi. Pristley sichqoncha bilan bir yalpiz novdasini qo'yganda va kemiruvchini qalpoq bilan qoplaganida, sichqon tirik qoldi. Bu tajriba olimni nafas olishga qarama-qarshi jarayon bor degan fikrga olib keldi. 1779 yilda Yan Ingenxaus o'simliklarning faqat yashil qismlari kislorodni chiqarishga qodir ekanligini aniqladi. Uch yil o'tgach, shveytsariyalik olim Jan Senebyer quyosh nuri ta'sirida karbonat angidridning yashil o'simlik organellalarida parchalanishini isbotladi. Faqat besh yil o'tgach, frantsuz olimi Jak Boussingo laboratoriya tadqiqotlarini olib borar ekan, o'simliklar tomonidan suvning so'rilishi organik moddalar sintezi jarayonida ham sodir bo'lishini aniqladi. Davr kashfiyoti 1864 yilda nemis botaniki Yuliy Saks tomonidan qilingan. U iste'mol qilingan karbonat angidrid va ajraladigan kislorod hajmi 1:1 nisbatda sodir bo'lishini isbotlay oldi.

Fotosintez eng muhim biologik jarayonlardan biridir

Ilmiy tilda fotosintez (qadimgi yunoncha phῶs - yorug'lik va sōnthesos - bog'lanish, bog'lash) - yorug'likdagi karbonat angidrid va suvdan organik moddalar hosil bo'ladigan jarayon. Bu jarayonda asosiy rol fotosintetik segmentlarga tegishli.

Majoziy ma'noda gapiradigan bo'lsak, o'simlik bargini derazalari quyoshli tomonga qaragan laboratoriyaga qiyoslash mumkin. Aynan unda organik moddalar hosil bo'ladi. Bu jarayon Yerdagi barcha hayotning mavjudligi uchun asosdir.

Ko'pchilik o'rinli savol beradi: shaharda yashovchi odamlar nima bilan nafas olishadi, u erda siz kunduzi olov bilan daraxt yoki o't pichog'ini ham topa olmaysiz? Javob juda oddiy. Gap shundaki, quruqlikdagi o'simliklar o'simliklar tomonidan chiqariladigan kislorodning atigi 20% ni tashkil qiladi. Dengiz o'tlari atmosferaga kislorod ishlab chiqarishda etakchi rol o'ynaydi. Ular ishlab chiqarilgan kislorodning 80% ni tashkil qiladi. Raqamlar tilida gapiradigan bo'lsak, o'simliklar ham, suv o'tlari ham har yili atmosferaga 145 milliard tonna (!) kislorod chiqaradi! Dunyo okeanlari "sayyora o'pkasi" deb bejiz aytilmagan.

Fotosintezning umumiy formulasi quyidagicha:

Suv + Karbonat angidrid + Engil → Uglevodlar + Kislorod

Nima uchun o'simliklar fotosintezga muhtoj?

Biz bilib olganimizdek, fotosintez Yerda inson mavjudligi uchun zaruriy shartdir. Biroq, bu fotosintetik organizmlar atmosferaga kislorodni faol ravishda ishlab chiqarishining yagona sababi emas. Gap shundaki, suv o'tlari ham, o'simliklar ham har yili ularning hayotiy faoliyatining asosini tashkil etadigan 100 milliarddan ortiq organik moddalarni (!) hosil qiladi. Yan Van Helmont tajribasini eslab, biz fotosintez o'simliklarning oziqlanishining asosi ekanligini tushunamiz. Hosilning 95 foizi fotosintez jarayonida o‘simlik tomonidan olinadigan organik moddalar, 5 foizi esa bog‘bon tuproqqa suradigan mineral o‘g‘itlar hisobiga aniqlanishi ilmiy jihatdan isbotlangan.

Zamonaviy yoz aholisi o'simliklarning tuproq bilan oziqlanishiga asosiy e'tibor berishadi, uning havo bilan oziqlanishini unutishadi. Agar bog'bonlar fotosintez jarayoniga ehtiyot bo'lishsa, qanday hosil olishlari mumkinligi noma'lum.

Biroq, na o'simliklar, na suv o'tlari, agar ularda ajoyib yashil pigment - xlorofill bo'lmasa, kislorod va uglevodlarni juda faol ishlab chiqara olmaydi.

Yashil pigmentning siri

O'simlik hujayralarining boshqa tirik organizmlar hujayralaridan asosiy farqi xlorofillning mavjudligidir. Aytgancha, u o'simlik barglari yashil rangga ega bo'lishi uchun javobgardir. Ushbu murakkab organik birikma bitta ajoyib xususiyatga ega: u quyosh nurini o'zlashtira oladi! Xlorofill tufayli fotosintez jarayoni ham mumkin bo'ladi.

Fotosintezning ikki bosqichi

Oddiy qilib aytganda, fotosintez - bu yorug'likda o'simlik tomonidan so'rilgan suv va karbonat angidrid xlorofill yordamida shakar va kislorod hosil qilish jarayonidir. Shu tarzda noorganik moddalar hayratlanarli darajada organik moddalarga aylanadi. Konversiya natijasida olingan shakar o'simliklar uchun energiya manbai hisoblanadi.

Fotosintez ikki bosqichdan iborat: yorug'lik va qorong'i.

Fotosintezning yorug'lik bosqichi

U tilakoid membranalarda amalga oshiriladi.

Tilakoidlar membrana bilan chegaralangan tuzilmalardir. Ular xloroplast stromasida joylashgan.

Fotosintezning yorug'lik bosqichidagi hodisalarning tartibi:

1. Yorug'lik xlorofill molekulasiga tushadi, keyinchalik u yashil pigment tomonidan so'riladi va uning hayajonlanishiga olib keladi. Molekula tarkibiga kirgan elektron yuqoriroq darajaga o'tadi va sintez jarayonida ishtirok etadi.
2. Suv bo'linadi, bunda protonlar elektronlar ta'sirida vodorod atomlariga aylanadi. Keyinchalik ular uglevodlar sinteziga sarflanadi.
3. Yorug'lik bosqichining oxirgi bosqichida ATP (adenozin trifosfat) sintezlanadi. Bu biologik tizimlarda universal energiya akkumulyatori rolini o'ynaydigan organik moddadir.

Fotosintezning qorong'u bosqichi

Qorong'i faza sodir bo'ladigan joy xloroplastlarning stromasidir. Aynan qorong'u fazada kislorod chiqariladi va glyukoza sintezlanadi. Ko'pchilik bu bosqichni bu nomni oldi deb o'ylaydi, chunki bu bosqichda sodir bo'ladigan jarayon faqat tunda sodir bo'ladi. Aslida, bu mutlaqo to'g'ri emas. Glyukoza sintezi kechayu kunduz sodir bo'ladi. Gap shundaki, aynan shu bosqichda yorug'lik energiyasi endi iste'mol qilinmaydi, demak u shunchaki kerak emas.

O'simliklar uchun fotosintezning ahamiyati

Biz allaqachon o'simliklar fotosintezga bizdan kam emasligini aniqladik. Raqamlar bo'yicha fotosintez ko'lami haqida gapirish juda oson. Olimlarning hisob-kitoblariga ko'ra, quruqlikdagi o'simliklarning o'zi 100 yil ichida 100 megapolis iste'mol qilishi mumkin bo'lgan quyosh energiyasini saqlaydi!

O'simliklarning nafas olishi fotosintezning teskari jarayonidir. O'simliklarning nafas olishining ma'nosi fotosintez jarayonida energiyani chiqarish va uni o'simliklar ehtiyojlariga yo'naltirishdir. Oddiy qilib aytganda, hosil fotosintez va nafas olish o'rtasidagi farqdir. Fotosintez qancha ko'p bo'lsa va nafas olish qanchalik past bo'lsa, hosil shunchalik ko'p bo'ladi va aksincha!

Fotosintez - bu Yerda hayotni amalga oshirishga imkon beradigan ajoyib jarayon!