Курстың мақсаты
Автотрофты қоректену түрлері
жүктеу/скачать 0.88 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ОБСӨЖ № 24
- ОБСӨЖ № 25
- ОБСӨЖ № 26
- ОБСӨЖ № 27
- ОБСӨЖ № 28
1.Автотрофты қоректену түрлері.2. Хемосинтез ОБСӨЖ мақсаты: Автотрофты қоректену түрлері мен таныстыру. ОБСӨЖ мәтіні: Автотрофты қоректенудің жоғары және төменгі сатыдағы жасыл өсімдіктер фотосинтезі, бактериялық фотосинтез немесе фото редукция және хемосинтез түрлері болады. Біздің планетамыздағы органикалақ затардың барлық қоры осы үш процестің нәтижесінде түзілген. Жасыл пигменті бар жоғары және төменгі сатыдағы өсімдіктерде фотосинтез процесі жүреді. Хлорофилдің қатысуымен өсімдіктер күн энергиясын сіңіріп, оны химиялық қосылыстар энергиясына айналдырады. Хлорофилдің сіңірген энергиясы бірқатар аралық акцепторлар арқылы су мен көмірқышқыл газына жеткізіледі, осының нәтижесінде инертті болып саналатын бұл заттар күрделі органикалық қосылыстар түзе отырып әрекеттеседі. Жалпы алғанда, фотосинтез реакциясының жиынтық теңдеуін Ван-Ниль бойынша былай жасуға болады.һυ  6СО2 + 12Н2О 6 О2 + С6Н12О6 + 6Н2
Бұл теңдеу СО2 және Н2О сияқты жәй минералдық заттардан күн сәулесінің энергиясының есебінен органикалық зат – көмірсу түзілетіні көрсетеді. Фотосинтез кезінде бос оттегі бөлініп шығуының зор маңызы бар. Сол процестің арқасында тіршіліктің аэробты түрлері дамыды. Соңғы кездегі зерттеулер көрсеткеніндей, фотосинтез процесіндекүн сәулесінің энергиясы NADPH және АТР4- түзілуіне жұмсалады. Сондықтан фотосинтез теңдеуін М. Кальвин былайша келтіреді: 6 СО2 + 12NADPH + 18АТР 4- + 12Н2О глюкоза + 12NADPH+
+18ADP 3- + 18 Н 3 РО42- + 6Н+. ΔG (ph = 7) = -378 кДж/моль-1 Эволюция барысында фотосинтез процесін жүгізуші организімдер хемосинтез процесін жүргізуші организімдерден кейін пайда болды, алайда фотосинтез процесінде қоры іс жүзінде шексіз болып табылатын заттар мен күн энергиясы пайдаланылатындықтан, бұл процесс барынша дамыды. Жоғары сатыдағы өсімдіктер фотосинтезінің арқасында көмірдің, шымтезек пен мұнайдың қоры ерте замандағы геологиялық дәуірлерде қалыптасты. Жер бетінде тіршілік ететін гетеротрофтардың бәрі де қоректік заттарды өсімдіктер фотосинтезі есебінен қабылдайды.
Бактериялық фотосинтез жволюция тұрғысынан алып қарағанда өте ертеде пайда болған. Бактериялық фотосинтез немесе фоторедукция деп аталатын бұл процесс мынадай бактериялар тобында жүзеге асырылады: пурпурлық (қанқызыл) және қызыл күкірт бактериялары, пурпурлық күкірт емес бактериялар, жасыл күкірт бактериялар жатады. Олардың құрамында хлорофиллден біраз айырмашылығы бар бактериохлорофилл пигменті және каротиноидтар бар. Пигменттері болуының арқасында ол күн сәулесінің энергиясын сіңіреді. Бактериялық фотосинтез бен өсімдіктер фотосинтезінің ұқсастығы, міне, осында. Мұнда сутегі көзі ретінде су емес, көмірсутектер, күкіртсутектер мен май қышқылдары пайдаланылады. Фотосинтезден ерекше, мұнда оттегі бөлініп шықпайды. Сутегі көздері аз таралғандықтан, сондай-ақ олардың қоры шектеулі болғандықтан, фоторедукция процесі кең дамып, таралмаған. Атмосферада бос оттегінің жиналуы салдарынан автотрофтық қоректенудің үшінші түрі – хемосинтез жүзеге асады. Хемосинтез жарық жоқ жердегі аэробты жағдайларда иіршілік ететін, пигментсіз бактериялар тобына тән. Көмірқышқыл газын тотықсыздандыру үшін бұл бактериялар күн энергиясын емес, химиялық тотығу реакцияларының энергиясын пайдаланады. Күкірттің алуан түрлі қосылыстарын тотықтыратын күкір бактерияларының үлкен тобы және нитрификациялаушы бактериялар хемосинтез бактерияларына жатады. Күкірттің тотығуы нәтижесінде энергия бөлініп шығады, көмірқышқыл газын тотықсыздандыру үшін пайдаланыды. Хемосинтездің фотосинтезден энергия көзі жөнінен де, сондай-ақ сутегі көзі жөнінде де айырмашылығы бар. Бұл процесс оттегін бөліп шығармастан өтеді. Энергия мен сутегі көздерінің шектеулі болуы салдарынан хемосинтез кең таралмаған. Жалпы алғанда, Жер бетінде өсімдіктер атмосферадан 170 млрд. Т. СО2 сіңіреді, 130 млрд. т. су жұмсап, 2*1021 Дж Күн энергиясы есебінен 100 млрд.т. органикалық зат түзеді. Глоссарий; Кребс циклі, Криногалофиттер, Криофиттер, Криптоксантин, Криптофиттер, Кристалар, Ксантофил,Ксероморфизм,Ксероморфты құрылым, Ксероморфтылық, Ксерофиттер.ОБСӨЖ № 24ОБСӨЖ тақырыбы: Хлорофиллдің фотосинтез процесіне қатысуы. ОБСӨЖ жоспары: 1.Хлорофиллдің фотосинтез процесіне қатысуы. 2. Фотосинтездің фотохимиялық кезеңі.
Жарық кванты немесе фотон, жарық энрегиясының дискреттік (бөлінбейтін) үлесі болып табылады. Квант энергиясының мөлшері мынаған тең: Е = hν. Мұндағы һ- Планк тұрақтысы, ал ν – толқын ұзындығына кері пропорционалды жарықтың жилігі. Көк сәулелердің квант энергиясы 65 ккал/эйнштейнге, қызыл сәуілелердің энергиясы 41 ккал/эйнштейнге тең. Хлорофиллдің жарық кванттын сіңіру кезінде оның электрондарының энергиясы квант энергиясына тең болатын шамаға артады.    
V 
     S*1
 триплеттік
   қозыу
 0
Алайда электрондардың қозу күйі өте тұрақсыз болады. Хлорофилл молекулалары өте аз уақыт қана қозу күйнде болып, одан соң өзінің бастапқы энергетикалық күйіне оралады. Молекуланың бірінші синглеттік қозу күйінде болу ұзақтығы 10-9 секундқа тең. Еінші синглеттік қозу күйінің ұзақтығы 10-12 секундқа созылады. Энергиясының бір бөлігін жылкға жұмсай отырып, электрон екінші синглеттік қозу күйінен бірінші синглеттік қозу күйіне орала алады. Молекула синглеттік қозудан триплеттік күйге өте алады. А.Н. Терениннің зерттеулері бойынша триплеттік қозу күйі едәуір ұзаққа, яғни 10-5 секундтан бірнеше секундқа дейін созылады. Қозған молекула өз энергисян бірнеше жолмен: жылулық сәуле шығаруға, флуоресценциялық сәуле шығаруға, фотохимиялық реакцияға жұмсайды. Қозған электрондардың негізгі деңгейге қайтып оралуы кезінде сіңірілген жарық энергиясының қайтадан бөлініп шығуы флуоресценция деп аталады. Электрондық қозу энергиясының бір бөлігі жылу тербелісіне жұмсалатындықтан, флуоресценция квантының шамасы сіңірілген квант шаммасынан әр уақытта кем болады. Қозған молекула сіңірген энергиясын фотохимиялық реакцияға жұмсай алады, мұнда ол өзінің электроннын басқа заттарға береді. Бұл электронды қабылдап алған заттар акцепторлар деп аталады. Хлорофиллдің өзі бұл жағдайда ионға айналады. Мұндай құбылыс нәтижесінде сәуле арқылы тотыққан және сәуле арқылы тотықсызданған өнімдер пайда болады, олар еселенген биохимиялық реакцияларға түсуге қабілетті келеді. Хлорофиллдің электронды беруі фотосинтездің фотохимиялық кезеңі болып табылады. Электронды беруінің нәтижесінде хлорофилл сәу ле рақылы тотыққан, ал акцептор сәуле арқылы тотықсызданған өнім болып шығады. Ферменттер мен оларға жақын заттар хлорофиллден бөлінген электронды қабылдап алатын акцепторлар болып табылады. Мұндай заттар біріге келіп, электрондарды тасымалдау тізбегін (ЭТТ) құрайды. Бақылау сұрақтары: 1.Хлорофиллдің құрылысы. 2.Хлорофиллдің физикалық және химиялық ерекшеліктері. 3.Тамыр-су сіңіруші мүше. 4.Тамыр қысымы. 5.Өсімдік жасушасының химиялық құрамы. ОБСӨЖ № 25ОБСӨЖ тақырыбы: Фотосинтездің жарық және қараңғылық кезеңдері. ОБСӨЖ жоспары: 1.Фотосинтездің жарық кезеңдері. 2.Фотосинтездің қараңғылық кезеңі.
Әр түрлі экологиялық топқа жататын өсімдіктер фотосинтезін зерттей отырып, ғылымдардың тағы бір тобы (В.И. Любименко, Р. Вильштеттер және А. Штоль) осындай қорытындыға келді. Ф. Блекман еңбектерінің нәтижесінде фотосинтез процесі 20-300С-ге дейінгі шекте Вант-Гофф заңына бағынатыны анықталды. Температура фотохимиялық реакциялардың жылдамдығына емес, химиялық реакцияларға ғана әсер ететіндіктен, Блекман фотосинтез процесі барысында химиялық, қараңғылық реакциялардың болатыны жөнінде қорытынды жасады. Сонымен, фотосинтез туралы ілімде жарық және қараңғылық кезеңдер жөніндегі қағидалар осылай негізделді. Хлорофиллдің жарықты сіңіріп, соның арқасында қозуы фотофизикалық процесс болып табылады. Хлорофиллдің электронды беруі мен қабылдауы, электронның тасымалдануы, АТР мен NADPH синтезделуі және судың фотолизге ұшырауы фотохимилық процесс болып табылады. Фотофизикалық және фотохимилық процестер фотосинтездің жарық кезеңін құрайды. Көмірқышқыл газын сіңіру және органикалық заттарды синтездеу реакциялары фотосинтездің қараңғылық кезеңін құрайды. Т. Гудвин, Э. Мерсер пікірлері бойынша фотосинтездің жарық кезеңіне қозған Р700 және Р680 хлорофилл молекулаларынан электронның акцепторларға берілу реакциялары жатады.
Компенсациялық нүкте, Клетканың сорғыштық күші, Клетканың онтогенезі, Клеткалық құрылыс, Клетканың бөлініу, Лютеин, Құрылыстық су, Ликопин, Лингофилдер.ОБСӨЖ № 26ОБСӨЖ тақырыбы: Пигменттер фотожүйесі. Реакция орталықтары. ОБСӨЖ жоспары: 1.Пигменттер фотожүйесі. 2.Реакция орталықтары.
Фотофжүйенің құрамында шамамен 300-400 пигмент молекулалары болады. Олар бір тұтас жүйе ретінде қызымет атқарады. Фотожүйе шегінде пигменттер молекулаларының көпшілігі антенна ретінде сәле энергиясын қабылдап, оны реакция орталығына жеткізеді. α хлорофилінің екі түрі реакция орталығы болып табылады, α хлорофилінің Р700 түрі І фотожүйенің реакция орталығының құрамына кіріп, электорндарды қармау ролін атқарады. Р700 хлорофилі негізінен α хлорофилінің қосарланған екі молекуласы – димер болып есептеледі. Хлорофилінің екі молекуласы бір-біріне порфирин сақиналарының жазық бетімен жақындасып, димер түзеді. Мg атомы порфирин шеберінің бетінен шамамен 0,04нм жоғары орналасқан. Бір хлорофиллдің Мg атомы мен екінші молекуланың V сақинасындағы С=O тобының арасында су молекуласы орналасып, үйлестіруші байланыс арқылы екі хлорофилл молекуласын біріктіріп тұрады. Димер аралығында электорн тасымалданады деген жорамал бар. І фотожүйенің құрамына Р700 хлорофилінен басқа, α хлорофилінің 200-н астам және каротиннің 50 молекуласы кіреді. α хлорофилінің Р682 түрі ІІ фотожүйенің реакция орталығы. Бұл фотожүйеге α хлорофилінің 200, в хлорофилінің 200 молекуласы кіреді. Бұл пигменттер энергия квантын сіңіріп, оны реакция орталығына жеткізеді, сөйтіп антенна қызыметін атқарады. Қазіргі кезде сірке бактерияларынан реакция орталықтары бөлініп алынды. Олардың құрамында үш түрлді ақуыз, бактериохлорофиллдің 4 молекуласы, бактериофеофитиннің 2 молекуласы, убихинонның 1 молекуласы, темірдің 1 атомы және каротиноид табылған. Өсімдіктердің де І – ІІ фотофжүйелерінің реакция орталықтары осыған ұқсас деген жорамал бар. Тест тапсырмалары 1. Хлорофилдер қызметі. A. Фотосинтез қатысу B. С55 Н72О5N4Mg C. С55 Н70О6N4Mg D. Хлорофилді күшті сәуледен сақтайды. E. Фотосинтездіњ С3 жолы 2. Хлорофил “а” химиялық құрылысы . A. Фотосинтез қатысу B. С55 Н72О5N4Mg C. С55 Н70О6N4Mg D. хлорофилді күшті сәуледен сақтайды E. Фотосинтездіњ С3 жолы 3. Хлорофил “б” химиялык ќ±рылсы A. Фотосинтез қатысу B. С55 Н72О5N4Mg C. С55 Н70О6N4Mg D. хлорофилді күшті сәуледен сақтайды E. Фотосинтездіњ С3 жолы 4. Каратиниод ќызметі A. Фотосинтез қатысу B. С55 Н72О5N4Mg C. С55 Н70О6N4Mg D. хлорофилді күшті сәуледен сақтайды E. Фотосинтездіњ С3 жолы 5. Кельвин циклі A. Фотосинтез қатысу B. С55 Н72О5N4Mg C. С55 Н70О6N4Mg D. хлорофилді күшті сәуледен сақтайды E. Фотосинтездіњ С3 жолы ОБСӨЖ № 27ОБСӨЖ тақырыбы: Фотохимиялық процестер.Су фотолизі. ОБСӨЖ жоспары: 1.Фотохимиялық процестер. 2.Су фотолизі.
ІІ фотожүйенің Р682 хлорофилі энергия квантын сіңіріп, электрон бөліп шығарады. Бұл электронды алғаш рет Z-схемаға орналасқан белгісіз бір зат қабылдайды. Ол затты Q деп белгілейді (ағылшын тілінің Quencher – сөндіргіш – сөзіндегі бірінші әріп. Quencher Р682 хлорофилінің флуоресцнециясын сөндіргіш болып табылады). Q заттарға бірнеше түрлі пластохинондар жатады, олардың мұндай жиынтығы пластохинон пулы деп аталады (РQ). Пластохинондар қабылдаған электрон одан әрі в559 цитохромына, одан f цитохромына беріледі. Электрон цитохромдардан өтіп, пластоцианинге (РС) беріледі, одан соң І фотожүйедегі Р700 хлорофиліне жетеді. Жалпы алғанда, электрон І және ІІ фотожүйелер арасында орналасқан акцепторлар тізбегін бойлай қозғалады. Бұл тізбектің үлгісі мынадай:
Бірінші фотожүйенің реакция орталығында Р700 хлорофилі толқын ұзындығы 700 нм сәуле энергиясын сіңіріп, электрон бөліп шығарады. Бөлініп шыққан электрон құрамында темір бар ақуыз – ферредоксинге өтеді. Одан әрі электрон ферредоксин – NADP – редуктаза арқылы NADP+-ға беріледі. Осының нәтижесінде электрон қабылдаған NADP+ сутегі иондарымен қосылып, тотықсызданған күйге – NADPН-қа өтеді. Сөйтіп, ІФЖ-ден бөлінген электрон Р700 хлорофиліне қайтып оралмайды. Тотыққан күйде қалған Р700 хлорофилі жетіспеген электронды ІІФЖ-ден қабылдайды. Жоғарыда көрсетілгендей, ол электрон цитохромдар тізбегімен ІІФЖ-ден өтіп, пластоцианин арқылы ІФЖ-нің реакция орталығына – Р700 молекуласына жеткізіледі. ІІФЖ-ге тән Р682 хлорофилі өзінің электронынан айырылған соң, жетіспеген электронды суды ыдырату арқылы түзілген гидрат-ионнан қабылдайды. Суды ыдыратуға ІІФЖ сіңірген күн сәулесінің энергиясы жұмсалады. Бұл процесс жеке параграфта қаралады. Сонымен, І және ІІ фотожүйелер арасында электрон тасымалданады. І фотожүйе сәуле энергиясын сіңіріп, оны түрлендіретін негізгі генератор болып табылады. ІІ фотожүйе І фотожүйеге электрондар жеткізе отырып, оның қызметін толықтырады. Сіңірілген энергия кванты, жоғарыда көрсетілгендей NADP+-ны тотықсыздандыруға пайдаланылады. Сонымен бірге осы фотохимиялық реакцияның энергиясы АТР-ны түзуге жұмсалады. Z-схема бойынша электрон фотолизге ұшыраған судан алынып, ІІ фотожүйеге берілген жерде, в559 және f цитохромдар арасында электрон тасымалданатын жерде АТР молекулалары түзіледі. Электрон тасымалдау тізбегі бойымен электрондар миграциясының өтуіне қоса АТР-ның синтезделуі және NADP-ның тотықсыздануы, судың ыдырауы фотохимиялық реакцияларға жатады. Су фотолизі. Жарық энергиясын сіңіру есебінен судың ыдырау реакциясы фотолиз деп аталады. Фотосинтез кезінде бөлініп шығатын оттегі көмірқышқыл газынан емес, судан бөлінетінін таңбаланған атомдардың жәрдемімен совет ғалымдары А.П. Виноградов пен Р.Л. Тейс 1941 жылы дәлелдеді. Судың фотолизі ІІ фотожүйемен байланысты. ІІ фотожүйенің реакция орталығында Р682 хлорофилі сәуле энергиясын сіңіріп, электрон бөліп шығару арқылы тотығады. Оған жетіспеген электрон судың фотолизі нәтижесінде толықтырылады. Судың сәуле арқылы ыдырап, тотығуы әлі де жеткілікті зерттелмеген. Фотолиз кезінде ІІ фотожүйе арқылы сіңірілген 4 энергия кванты есебінен судың екі молекуласы дегидратация реакциясына ұшырайды. Мұның нәтижесінде оттегінің 1 молекуласы, 4 электрон, 2 протон (Н+) бөлінеді. Глоссарий; Жартылай өткізгіштік қабық, Жапырақтың бұйралануы, Жара тозы, Жартылай өткізгіштік мембрана, Жартылай паразиттер, Жарық дақыл, Жерсіндіру, Жарықтық тыныс алу, Жіктелу кезеңі. ОБСӨЖ № 28ОБСӨЖ тақырыбы: Фотосинтезді фосфорлау. ОБСӨЖ жоспары: 1.Фотосинтездік циклді фосфорлау. 2.Циклсіз фосфорлау.
Пигменттік жүйелердің қызмет етуі және тасымалдаушылар тізбегі арқылы электронның берілуі жөніндегі жаңа мәліметтерге сәйкес циклді және цикілсіз фотофосфорлау реакцияларын былайша түсіндіруге болады. Цикілді фотофосфорлау реакциясы бірінші пигменттік жүйе арқылы жүзеге асырылады. Мұнда бұл жүйенің хлорофилі энергия квантын сіңіріп, қозады және одан ферредоксинге тасымалданатын электрон бөлініп шығады. Электрон ферредоксиннен в 6 цитохромға, ƒ цитохромға өтеді де, хлорофиллге қайтып оралады. Электрон шеңбер жасай отырып, ең ақырында хлорофиллге қайтып оралады. Сондықтан бұл реакция цикілді фосфорлау реакциясы деп аталған. Қозған элекетрон өтуінің әрбір келесі кезеңінде оның қозу энергиясы кемиді, ал бөлініп шығатын энергия ферменттердің жәрдемімен АТР-нің макроэргиялық байланыстарында қорға жиналады. Цикілді фотофосфорлау реакциясы жоғары және төменгі сатыдағы өсімдіктерден, бактериялардан табылған. Оның әмбебаатық сипата болады, ол сондай-ақ фотосинтез процесін жүргізетін барлық организімдерге тән. Алайда жоғарғы сытыдағы өсімдіктерде оның қосымша , қосалқы маңызы бар. Цикілсіз фотофосфорлау реакциясы негізгі роль атқарады. Бұл реакцияны жүзеге асыруға бірінші және екінші фотожүйелер қатысады. Екінші пигменттік жүйедегі хлорофилл молекуласынан бөлінген электрон оған қайтып оралмайды, сондықтан да бұл реакция цикілсіз фотофосфорлау реакциясы деп аталған. Екінші пигменттік жүйенің хлорофилі электронның жетіспеушілігін сәуле арқылы тотығуға ұшырайтын судағы оттегі есебінен толықтырады. АТР мен NADPН +Н+ цикілсіз фотофосфорлау реакцияларының өнімдері болып табылады. Реферат тақырыптары:
ОБСӨЖ № 29 ОБСӨЖ тақырыбы: Фотосинтездің биохимиялық реакциялары. ОБСӨЖ жоспары: жүктеу/скачать 0.88 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
