Файл: Дріс 5 фотосинтез жоспары.pptx

1.Фотосинтез және оның маңызы туралы жалпы ұғым.
2. Жапырақ – фотосинтез процесі жүзеге асатын негізгі мүшесі.
3. Хлоропластардың құрылысы мен құрамы, клеткада пайда болуы.
4. Хлоропласт пигменттері: хлорофилдер, фикобилиндер, каротиноидтар. Олардың химиялық, физикалық ерекшеліктері, спектрлік қасиеттері, хлоропластағы күйлері, синтезделу жолдары.

Фотосинтез деп өсімдіктердің күн сәулесінің жарық қуатын (күн радиациясын) пайдалана отырып, бейорганикалық заттардан (СО2 мен Н2О) органикалық заттарды түзу процесін айтады. Фотосинтездің жинақталған формуласын былай көрсетуге болады:

6СО2 + 6 Н2О +жарық қуаты С6Н12О6 + 6О2

Өсімдік өзіне сіңірілген күн энергиясының әсерімен СО2 және Н2О молекулаларын химиялық өзгеріске ұшыратып, нәтижесінде органикалық зат түзеді және сыртқы ортаға бос оттегі бөледі. Түзілген органикалық зат тіршіліктің басқа формалары үшін негізгі материал мен энергия көзі болып табылады.

Фотосинтездің жарық фазасы реакцияларының элементарлық өлшем бірлігі — квантосомалар болып табылады. Оның құрамына хлорофилдің 230 молекуласы және электрон тізбегін тасымалдауға қатысатын нәруыздар — цитохром b, с және ферредоксин кіреді.

Жапырақ – фотосинтез процесі жүзеге асатын негізгі мүшесі

Өсімдіктегі фотосинтез процесі жүзеге асатын негізгі мүше жапырақ болып есептеледі. Жоғары сатыдағы өсімдіктердің жапырақ тақтасы анатомиялық құрылысы жағынан үшке бөлінеді:
оның үстіңгі және астыңғы бетін жамылғы ұлпа – эпидермис қаптап жатады.
негізгі ассимиляциялық ұлпа – мезофилл.
түтік – талшық шоқтары

Жапырақтың үстіңгі бетіндегі эпидермис клеткалары ірі және түзу төрт бұрышты, сыртқы қабықтары қалыңдау болады. Жапырақ алақанының астыңғы жағындағы эпидермис клеткалары ұсақтау және устьицалары көбірек болады. Жапырақтың негізгі жұмсақ бөлігі – мезофил астыңғы және үстіңгі эпидермис қабаттарының ортасында орналасқан. Ол бағаналы және борпылдақ деген екі түрлі ұлпадан тұрады.
Бағаналы (палисадтық) ұлпа үстіңгі эпидермис клеткаларына беттесе жатады. Оның клеткалары ұзын, жұмырлау пішінді, бір-бірімен тығыз, жапырақ бетіне перпендикуляр орналасады. Борпылдақ (кеуекті) ұлпа клеткаларының орналасуы, араларындағы қуыстардың пайда болуы судың тасымалдануына және газ алмасу процесін жеңілдетуге ыңғайлылығын көрсетеді.

Хлоропластардың құрылысы мен құрамы, клеткада пайда болуы

Хлоропласт (грек. chloros — жасыл және plastos — соғып жасау) — фотосинтез процесін жүзеге асыратын өсімдіктердің жасуша ішкілік органоиды. Жарықсыз өсірген өсімдіктерде болатын этиопластар жарықтың әсерінен жасыл түске боялып, хлоропластқа айналады. Осы айналу барысында ішкі мембрана қатпарлана өсіп тилакоид (бір қабат мембранадан тұратын жұқа құты-қапшық) түзеді. Тилакоидтар өзара топтасып граналар пайда болады. Онда пигменттер, электрон тасымалдағыш тізбек және ферменттер шоғырланады. Тилакоидты граналардан бос кеңістікті строма деп атайды. Хлоропласт тилакоидты граналардың саны бірнешеу. Оларды өзара стромалық тилакоид жалғастырып тұрады. Стромада фотосинтездің биохимиялық реакциялары жүреді. Жоғары сатыдағы өсімдіктерде хлоропласт сопақша, линза тәрізді. Оның ұзындығы 5-10 мкм, ені 2-3 мкм. Әр жасушада шамамен 20-30-дай хлоропласт болса, балдырларда мөлшері өте үлкен, формасыз 1-2 данасы ғана болады. Хлоропласт жартылай дербес (автономды) құрылым, себебі онда мембраналық тилакоидты жүйеден басқа меншікті белок синтездегіш тетіктер бар. Оларға сақина тәрізді ДНҚ молекуласы мен РНҚ және рибосомалар жатады. Бұлардың көмегімен хлоропласт кейбір өзіне қажетті ақуыздарды синтездей алады. Хлоропластта сонымен қатар май түйіршіктері мен крахмал дәндері кездеседі. Клеткада хлоропласт бөліну арқылы көбейеді, бірақ оның жасуша ядросының бөлінуімен сәйкес келуі шарт емес. Хлоропласты цианобактериялардың ежелгі ядролы гетеротрофты балдырлармен немесе қарапайымдармен симбиогенез нәтижесінде пайда болған деп жорамалдайды.

Симбиогенез теориясы

Хлоропластардың эндосимбиоздық жолмен пайда болуы туралы теорияны ең алғаш рет 1883 жылы Андреас Шимпер ұсынған болатын.

1905 жылы К.С. Мережковский «симбиогенез» деген атауды ұсынған, және ең бірінші болып осы теория негізінде органикалық дүниенің жаңа жүйесін жасады.

1960 жылдардан бастап Линн Маргулис еңбектерінде симбиогенез теориясы кеңінен зерттеліп, нақтыланған. Ал 20 ғасырдың 80-жылдары Линн Маргулис симбиогенездің қазіргі теориясын тұжырымдады.

Хлоропластар ертеде протисттардың гетеротрофты клеткаларына енген фотосинтездеуші бактериялардан пайда болған. Содан автотрофты балдырлар шықты.

Фотосинтез процесі хлоропластағы жарықты сіңіру арқасында жүреді. Жасыл өсімдік жапырағында кездесетін пигменттер негізгі 4 топқа бөлінеді:
1. Хлорофиллдер
2. Каротиноидтар
3. Фикобилиндер
4. Антоциандар

Хлоропластағы пигменттер жүйесі екі негізгі топқа бөлінеді:

І. Тетрапирролдар: хлорофилдер – магний порфириндер; фикобилиндер;

ІІ – Полиизопреноид тектес пигменттер – каротиноидтар.

Бұл топтардың әрқайсысының құрамына көптеген химиялық, физикалық қасиеттері бір-біріне ұқсай бермейтін жеке пигменттер енеді.

ІІІ. Хлорофиллдер.

Фотосинтез процесіне тікелей қатысатын пигменттерге хлорофиллдер жатады. Бұл топтың қазіргі кезде оншақты түрі болатындығы анықталды. Фотосинтездік қабілеті бар организмдердің (бактериялар, балдырлар, жоғары сатыдағы өсімдіктер) хлоропластарында міндетті түрде а-хлорофилл болады. Жоғары сатыдағы өсімдіктерде тағы да в-хлорофилл, қоңыр диатомды балдырларда d-хлорофилл кездеседі.
Химиялық құрамы жағынан барлық хлорофиллдер пирролдың магнийлі тұздары болып есептеледі.
Олардың молекуласында 4 пиррол сақиналары өзара байланысып порфирин ядросын құрайды. Пиррол сақинадағы азот атомдары 4 үйлестіргіш байланыс арқылы тұтасады. Порфириндік құрылымға 5-ші болып циклопентан сақинасы жалғасқан.

Қатты күйдегі хлорофилл көгілдір-қара түсті аморфты зат. Хлорофилдер негізінен органикалық еріткіште –этил эфирде, бензолда, хлороформда, ацетонда, этил спиртте жақсы еріп, петролейн эфирінде нашар ериді, ал суда ерімейді.
Этил эфиріндегі а-хлорофилл ерітіндісі көк жасыл, в-хлорофилл ерітіндісі сарғыш-жасыл түсті болады. Хлорофилдер қызғылт сары және сары сәулелерді нашар сіңіреді де, жасыл және инфрақызыл сәулелерді тіпті сіңірмейді.
Хлорофилдердің негізгі қасиеттерінің біріне олардың флуоресценция құбылысына қабілеттілігі жатады. Көптеген денелердің сіңген сәуленің әсерінен қайталап сәулелендіру (шағылыстыру) қасиеті флуоресценция деп аталады. Мұнда шағылысқан сәуленің толқыны қоздырушы (сіңген) сәуледен ұзын болады.

«Хлорофилл» терминін 1818 жылы француз химиктері П.Пельтье және Ж. Каванту ұсынған. Ол грек сөзінен «хлорос» – жасыл, «филлон»-жапырақ дегенді білдіреді.
Хлорофиллді жапырақтан бөліп алу қиын емес. Ол үшін кез-келген өсімдік жапырағын қайшымен ұсақтап қияды, содан соң фарфор ыдысқа салып, үстіне кішкене спирт құйып езеді. Пайда болған жасыл түсті сығындыны фильтрлеп бөліп алады.

Хлорофиллдің негізгі пигменттері

АТАУЫ	ФОРМУЛАСЫ	ТАРАЛУЫ
Хлорофилл а	С55H72О5N4Mg	Фотосинтез процесі кезінде оттегі бөлетін барлық фотосинтездеуші организмдерде, яғни жоғары сатыдағы өсімдіктерде, жасыл, қызыл, қоңыр балдырларда және т.б.
Хлорофилл б	С55H70О6N4Mg	Барлық жоғары сатыдағы жасыл өсімдіктер мен көптеген жасыл балдырларда кездеседі.
Протохлорофилл	С55H70О6N4Mg	Бұл пигмент кейбір асқабақ тұқымдастардың тұқымдарынан табылған. Ол қараңғыда барлық жоғары сатыдағы өсімдіктерде түзіліп, ал жарықта хлорофилге айналады.
Бактериохлорофилл	С55H74О6N4Mg	Пурпур және қоңыр фотосинтездеуші бактерияларда, кейбір жасыл күкірт бактерияларда болады.
Бактериовиридин /хлоробиум-хлорофилл/	Құрылымы бойынша хлорофилл мен бактериохлорофиллдің аралығында болуы керек.	Жасыл, күкірт бактериялары

ᾳ - каротин	С40Н56	Жасыл жапырақтарда аз мөлшерде кездеседі. Сифонды және кейбір қызыл балдырлар түрлерінің каротиноиды
ß – каротин (А витамині)	С40Н56	Барлық хлорофилі бар өсімдіктер ұлпаларында кездеседі, сары пигменттердің негізгі компоненті.
Ксантофилл (лютеин)	С40Н54(ОН)2	ß – каротин болатын жердің барлығында бұл кездеседі.
Фукоксантин	С45Н54-60О6	Қоңыр және диатомды балдырлардың негізгі пигменті болып табылады
Фикоэритрин	С34Н47 N4О8	Қызыл балдырларда
Фикоцианин	С34Н42 N4О9	Көк-жасыл балдырларда