Фотосинтездің жарық фазасы

1. Дәріс №5. Фотосинтездің жарық фазасы

Жоспар:
1. Фотосинтез процесінің сатылары
2. Фотосинтездегі пигменттердің ролі
{
3. Фотоснтездің жарық сатысы
4. Фотожүйелер
5. Электрондар тасмалдануы типтері

2. ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

Негізгі:
Сағатов К.С. Өсімдіктер физиологиясы. «Ғылым»
Алматы 2002.
Калекенұлы К. Өсімдіктер физиологиясы. Алматы
2001 ж.
Жатқанбаев Ж. Өсімдіктер физиологиясы.
Алматы, 1988.
Қосымша:
Холл Д. Рао К. Фотосинтез.М.: Мир, 1983
Клейтон Р. Фотосинтез.Физические механизмы и
химические модели. М.: 1984

3. Фотосинтез процесінің сатылары

Фотосинтез процесі 2 сатыдан тұрады: жарық және қаранғы.
Жарық фазасы - жарыққа байланысты жүреді, ал қаранғы
қараңғыда және күндіз де жүреді.
{
фазасы –

4. Түсіндірме сөздер

РО-Реакциялық орталық
Р700-Р680
ЖЖП- жарық жинаушы антенна пигменттері
ФЖ I және ФЖ II – фототожүйелер
ЭТТ-электрондарды тасмалдаушы тізбек
АТФ- аденозинтрифосфат
НАДФ-никотинамидадениндинуклеотид-фосфат,
тотыққан
НАДФН-никотинамидадениндинуклеотид-фосфат,
тотықсызданған

5. Фотосинтездегі пигменттердің ролі

Сары және пигменттер фотосинтезде әртүрлі роль атқарады. 1932 ж Р.
Эмерсон фотосинтетикалық пигменттерді 2 топка бөлген: жинаушы
пигменттер және ұстағыш пигменттер. Жинаушы пигменттер – бұл
пигменттер, қабылдаған жарықты ұстағыш пигменттерге квант энергиясы
ретінде береді. Ұстағыш пигмент- энергия қуатын алып, электронды
жоғалтып, зарядтардың бөлінуіне әкеп соқтырады:
Хлорофилл
хлорофилл*
е + Хл+
Ұстағыш пигмент- бұл кезде тотығады. Зарядтардың бөлнуін реакциялық
орталық атқарады. Реакциялық орталық - пигменті-белокты комплекстен
тұрады, ол ұстағыш пигменттерге құрамына кіреді. Жоғары сатыдағы
өсімдіктерде P700 немесе P680 пигменттерін қамтитын екі негізгі РО барбұл ұстағыш пигменттері, олар барлық фотосинтетикалық пигменттердің
шамамен 1% құрайды.

6.

Қалған пигменттер (99%) жинаушы пигмент болып табылады; бұлар
Жарық жинаушы кешенді (ЖЖК) құрайтын қосалқы пигменттер. ЖЖК
құрамында бірнеше жүздеген хлорофилл және каротиноид молекулалары
бар. Жинаушы пигмент сіңірілген энергияны пигментке ұстағыш
жібереді. Энергияны беру қысқа толқындық пигменттерден ұзын
толқындарға дейін жүреді, мысалы:
•Каротин400-550
Хл В650
Хл А662-692
П700
Пигменттер тиракоидтардың мембраналарында орналасады. ЖЖК
пигменттерінің функциясы-фотохимиялық реакцияларды жүзеге асыратын
П700 реакция орталықтарына кванттардың энергиясын сіңіру және беру.
РО-дағы фотохимиялық процестер жоғары энергия потенциалы бар
лабильді қосылыстар түрінде жарық кванттарының энергиясын тез
сақтауға әкеледі. Фотосинтездің одан әрі реакциясы жарық энергиясын
азайтылған NADP және ATP-нің тұрақты түріне айналдыруға бағытталған,
содан кейін олар көмірсулар мен басқа да органикалық қосылыстарды
синтездеу үшін қолданылады.

7. Фотосинтездің жарық сатысы

Жарық саты хлоропалстардың ішкі жарғақшасының
қаттамаларында (граны) – тилакоидты қаттамаларда
жүреді. Дәл осы жерлерде хлорофилдің молекулалары
жинақталады.
Жарық сатысы бірін-бірі толықтыратын мынадай екі
үдерістен: жарықтың хлорофилмен өзара әсерлесуінен –
фотофосфорилдеу және фотолизден пайда болады.
Маңызды тасымалдаушы топтар теміркүкірт нәруызы,
ферредоксин,
цитохромдар,
пластохинондар,
пластоцианин,
пиридиннуклеотидтер.
Тасымалдаушылар фотосинтездің электрон тасмалдаушы
тізбек түзеді. Олар гран тилокоидтар мембраналарында
және хлоропластар стромаларныда болады.

8.

Фотосинтез –күн энергиясының әсерінен сутегінің
гелийге дейін ыдырауынан жүретін күрделі процесс.

9.

Жарық фотоны (толқын ұзындығы),
хлорофилл сіңіреді.

10.

Жасыл
өсімдіктердегі
фотосинтез
аппаратының
шоғырлануы

11.

Жапыраққа түскен жарықты көп мөлшерде қолдану үшін,
жарық жинағыш комплекс пигменті фотон энергиясының
200-400
молекуласымен
және
хлорофилдің
бір
молекуласымен беріледі (фитохимиялық реакцияларлда
жүреді, реакциондық орталық болып табылады).
Хлорофилл

12.

БҰЛ ЭЛОНТРОН ЦИТОХРОМ ТІЗБЕГІ
АРҚЫЛЫ ЖҮРЕДІ
ЖАРЫҚ ФОТОНЫ
Хлорофилл
молекуласының
атомы
Электрон
хлорофилл
молекуласының
құрамында және
фотон энергиясы
жоғарғы
орбитальдың
ауыстырушы
электронына
ауысады, яғни
жоғарғы
энергетикалық
деңгейге.

13.

Фотофосфорлану: электрон бір цитохромнан
екінші цитохромға ауысады, осының әсерінен
энергияның бір бөлімін (күн энергиясын)
жоғалтады және энергия АТФ энергиясына
ауысады.
Арасындағы акцептор НАДФ электроның
қабылдайды. Электрон тилакоид мембранасы
арқылы ауысады.

14.

15.

Су фотолизі
ЭЛЕКТРОН
ХЛОРОФИЛЛ
МОЛЕКЛАСЫНА
Н2О
ОН- + Н+
ГИДРОКСИЛ
4ОН – 2Н2О+О2
ПРОТОН

16.

Хлорофилл өзінің электронын
жоғалтты, бірақ ол су фотолизі
барысында түзілген,
гидроксил анионы арқылы
қалпына келтіруі керек.

17.

ОН-анионы қалады, ол тұрақсыз, оған
электрон қажет. Сондықтан су және оттегі
(оларды «өндіріс қалдықтары» деп атауға
болады) түзіледі.
4ОН – 2Н2О+О2

18.

ЛЮМЕН
Н+
е-
Сутегі протоны
тилокиидтар
мембранасының (люмен)
ішінде жинақталдады, ал
екінші жағынан (сыртқы
жағынан) НАДФ
электрондары
жинақталады.
СТРОМА
.

19.

Протондар бір жағынан (+
заряд) ал электрондар екінші
жағынан белгілі мөлшерде
жинақталғанда, қозғалыс
потенциалы туындайды: сутегі
ионы АТФ-синтетазамен
тилокид мембраналары
арқылы электрондарға
жылжыйды. Ол АТФ түзеді.
Н+
Она активизируется и
образуется АТФ.
е-
АТФ

20.

Сутегі НАДФ-қа электронмен қосылады,
нәтижесінде НАДФ*Н түзеді.

21.

Фотосинтез жарық түсу
барысымен жасуша
хлоропластарының құрамына
кіретін хлорофиллдерден
басталады.

22.

Молекула бірлестіктерінің жарық жинаушы комплекс
және фотожүйені реакционды орталық құрайды
Хлоропластар екі фотожүйеде тіршілік әреті жайлы 1957 ж Р.
Эмерсон айтты.

23. ФОТОЖҮЙЕЛЕР

Электрон тасмалдаушы тізбегінің компоненты үш кекшеннен тұрады:
екі фотожүйелерден
(ФЖ I және ФЖ II) және цитохромды b6fкешеннен.
Әрбір фотожүйе РО, ЖЖП және тасмалдаушы электрондардан тұрады.
РО
ұстағыш
-хлорофиллден
және
электрондардың
алғашқы акцептордан тұрады.
Фотожүйелер ажыратылады пигмент, белоктар құрамымен және
оптикалық қасиетімен. ФЖ I құрамына –РО диаметрі Р700 құрайды.
Р700- электрондардың алғашқы доноры болып есептеледі. Ал бұл
жүйенің электрондардың алғашқы акцепторі хлорофилл А695
мономерлі түрі, екінші акцепторі – теміркүкірті белоктан. ФЖ I күнін
әсерінен ферредоксинді тотықсыздандырады және пластоцианинді
тотықтырады. ФЖ II құрамына –РО диаметрі Р680 құрайды, бұл
жүйенің электрондардың алғашқы акцепторі феофитин болып
табылады. ФЖ II қызметы пластохинондарды тотықсыздандырады, ал
суды тотықтырып оттекпен протон болінеді. ФЖ I және ФЖ II- ні
байланстырып тұрады пластохинон, цитохромды b6f- кешен және
пластоцианин. Фотожйелер бірлесіп қызмет атқару қажет, себебі су
фотолизі ФЖ II-ге байланысты жүреді, ал НАДФ- тотықсыздануы ФЖ I
байланысты. ФЖ I – тилакоид стромасында және грандасында, ал ФЖ II
тек қана тилакоид гранасында орналасады.

24. ФОТОЖҮЙЕ

{

25.

ГРАН ТИЛОКОЙДТАР МЕН СТРОМАЛАР ТҮЗІЛУ СЫЗБАНҰСҚАСЫ

26. ЭЛЕКТРОНДАР ТАСМАЛДАНУЫ ТИПТЕРІ

ТИПТЕРІ
Электрондардың циклсіз тасмалдануы
ФЖ І және ФЖ ІІ қатысуымен жүреді
Электрондардың циклді тасмалдануы
ФЖ ІІ немесе ФЖ І қатысуымен жүреді
Электрондардың псевдоциклді тасмалдануы
ФЖ І және ФЖ ІІ қатысуымен жүреді
{

27. Электрондардың циклсіз тасмалдануы

П680*
феофити
н
П700*
ферредоксин
пластохинон
{
ФЖ II
2hv
Цитохром b6\f
НАДФ
пластоцианин
2hv
П680
Н2О
1\2 О2+2Н+
П700
ФЖ I

28. Электрондардың циклді тасмалдануы ФЖ I қатысуымен

циклді тасмалдануы
ФЖ I қатысуымен
П700*
ферредоксин
пластохинон
{
Цитохром b6\f
ФЖ I
пластоцианин
2hv
П700

29.

Фотосинтездің жарық фазасының сызбанұсқасы
АТФ-синтетазы
Фотон света
Цепь цитохромов
АТФ
АТФ
Фосфорилирование
Хлорофилл
НАДФ
Вода (Н2О)
4ОН
ОН- + Н+
ЛЮМЕН
2Н2О + О2
Мембрана
тилакоида
НАДФ*
Электрон
СТРОМА
АТФ
+ Н+
НАДФ*Н

30.

31. Сұрақтар:

Электрон тасымалдаушы
топтарды.
ФЖ I-дің акцепторларын
атаныз.
Фотожүйелердің типтері
туралы болжамды алғаш
ұсынған ғалымдар.
Сұрақтар:

32. Тест сұрағы:

Электрон тасымалдаушы тізбек үш жиынтықтан
тұрады:
A) Теміркүкірті белоктардан.
B) +Фотожүйе I.
C) Плестохинон b6f-жиынтығы.
D) + Фотожүйе II.
E) Фотожүйе III.
F) +Цитохром b6f-жиынтығы.
G) Фотожүйе IV.
Тест сұрағы:

33. Түйін

Фотосинтез процесінің сатылары.
Фотосинтездегі пигменттердің ролі.
Фотосинтездің жарық сатысы.
Фотожүйелер.Электрондар
тасмалдануы типтері.
Түйін