Фотосинтездің кезеңдері

1.

Дәріс №6
Фотосинтездің кезеңдері
Лектор: қауымдастырылған профессор, б.ғ.к.,
Тлеукенова С.У.

2.

Дәріс жоспары:
1. Фотосинтездегі пигменттердің рөлі
2. Фотосинтез процесінің фазалары
3. Фотожүйелер
4. Электрондардың
типтері
тасмалдану

3.

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Негізгі:
1. Сағатов К.С. Өсімдіктер физиологиясы.
«Ғылым» Алматы 2002.
2. Калекенұлы К. Өсімдіктер физиологиясы.
Алматы 2001 ж.
3. Жатқанбаев Ж. Өсімдіктер физиологиясы.
Алматы, 1988.
Қосымша:
1. Холл Д. Рао К. Фотосинтез. М.: Мир, 1983
2. Клейтон Р. Фотосинтез.Физические механизмы
и химические модели. М.: 1984
3. Тлеукенова С.У. Мультимедийная презентация
по
дисциплине
«Физиология
растений».Карагандинский университет. -2020

4. Қысқартылған сөздерге түсініктеме

• РО-Реакциялық орталық
• Р700-Р680 - пигментер
• ЖЖП- жарық жинаушы антенна пигменттері
• ФЖ I және ФЖ II – фотожүйелер
• ЭТТ-электрондарды тасмалдаушы тізбек
• АТФ- аденозинтрифосфат
• НАДФ-никотинамидадениндинуклеотид-фосфат, тотыққан
• НАДФН-никотинамидадениндинуклеотид-фосфат,
тотықсызданған
Пх-пластохинон
Пц-пластоцианин

5. Фотосинтездегі пигменттердің ролі

Сары
және жасыл пигменттер фотосинтез құбылысында әртүрлі
қызмет атқарады. 1932 ж Р. Эмерсон фотосинтетикалық пигменттерді
2 топқа бөлген: жинаушы пигменттер және ұстағыш пигменттер.
Жинаушы
пигменттер – қабылдаған жарықты ұстағыш
пигменттерге квант энергиясы ретінде беретін пигменттер.
Ұстағыш пигмент - энергия қуатын алып, электронды жоғалтып,
зарядтардың бөлінуіне әкеп соқтырады:
Хлорофилл
хлорофилл*
е + Хл+
Ұстағыш пигмент - бұл кезде тотығады. Зарядтардың бөлінуін
реакциялық орталық атқарады. Реакциялық орталық - пигменттіақуызды кешеннен тұрады, ол ұстағыш пигменттердің құрамына
кіреді.
Жоғары
сатыдағы өсімдіктерде P700 немесе P680 пигменттерін
қамтитын екі негізгі РО бар - бұл ұстағыш пигменттері, олар барлық
фотосинтетикалық пигменттердің шамамен 1% құрайды.

6. Фотосинтездегі пигменттердің ролі

Қалған пигменттер (99%) жинаушы пигмент болып табылады; бұлар
Жарық жинаушы кешенді (ЖЖК) қосалқы пигменттер құрайды. ЖЖК
құрамында бірнеше жүздеген хлорофилл және каротиноид молекулалары
бар. Жинаушы пигмент сіңірілген энергияны ұстағыш пигментке
жібереді. Энергияны беру қысқа толқындық пигменттерден ұзын
толқындарға дейін жүреді, мысалы:
•Каротин400-550
Хл В650
Хл А662-692
П700
Пигменттер тилакоидтардың мембраналарында орналасады. ЖЖК
пигменттерінің қызметі - фотохимиялық реакцияларды жүзеге асыратын
П700 реакция орталықтарына кванттардың энергиясын сіңіру және беру.
РО-дағы фотохимиялық процестер жоғары энергия потенциалы бар
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. Фотосинтез процесінің фазалары

8. Фотосинтездік аппарат

Жапыра Жапырақ тақтасық
Хлоропласт

9.

Фотосинтездің фазалары

10.

Фотосинтездің жарық
фазасы
Фотосинтездің
жарық
фазасы
хлоропалстардың
тилакоид мембранасында жүреді. Дәл осы жерлерде
хлорофилдің молекулалары жинақталады.
Жарық сатысы бірін-бірі толықтыратын мынадай екі
үдерістен тұрады: фотолиз және фотофосфорлану.
Маңызды тасымалдаушы топтар: теміркүкірт нәруызы,
ферредоксин,
цитохромдар,
пластохинондар,
пластоцианин, пиридиннуклеотидтер.
Тасымалдаушылар
фотосинтездің
электрон
тасмалдаушы тізбекті түзеді.

11.

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

12. Су фотолизі

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

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.

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

15.

Н+
Протондар бір жағынан
еАТФ
(+ заряд) ал электрондар екінші
жағынан белгілі мөлшерде
жинақталғанда, қозғалыс
потенциалы туындайды: сутегі
ионы АТФ-синтетазамен
тилакоид мембраналары
арқылы электрондарға
жылжиды. Ол АТФ түзеді.

16.

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

17.

Электрон тасмалдаушы тізбегінің компоненті үш кешеннен тұрады: екі фотожүйеден
(ФЖ I және ФЖ II) және цитохромды b6f- кешеннен.
Әрбір фотожүйе РО, ЖЖК 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 IIге байланысты жүреді, ал НАДФ- тотықсыздануы ФЖ I байланысты. ФЖ I –
тилакоид стромасында және грандасында, ал ФЖ II тек қана тилакоид гранасында
орналасады.

18.

19.

ЭЛЕКТРОНДАР ТАСМАЛДАНУ 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

20. Электронды циклсіз тасымалдау немесе Z схемасы (Р. Хилл, Ф. Бендалл, Л. Дюзенс)

П680*
П700*
феофитин
ферредоксин
пластохинон
ФС II
2hv
Цитохром b6\f
НАДФ
пластоцианин
ФС I
2hv
П680
Н2О
П700
1\2 О2+2Н+
Бұл екі фотожүйенің, b6f цитохром кешенінің және аралық төмен молекулалық
тасымалдаушылардың: пластохинондар, пластоцианин, ферреодоксин НАДФ
қатысуымен жүзеге асырылатын судан НАДФ-қа электрондардың ауысуы.

21. ФС I қатысуымен электрондардың циклдік тасымалдануы

ферредоксин
П700
*
пластохинон
ФС I
Цитохром b6\f
пластоцианин
2hv
П700
Тотықсызданған ферредоксиннен қайта тотыққан П 700-ге электрондарды
тасымалдау

22. ФС II қатысатын электрондардың циклдік тасымалдануы

Электрондардың
тотықсызданған
пластохинондардан тотыққанға қайта ауысуы
П 680 жарықтың жоғары қарқындылығында
немесе хлоропластардың су тотығу жүйесі
зақымдалған кезде пайда болады. АТФ
синтезімен байланысқан электрондардың
циклдік тасымалы қосымша АТФ мөлшерін
қамтамасыз ете алады.

23. Псевдоциклдік электрон тасымалдау (ФСI және ФСII екі фотожүйесінің қатысуымен)

Екі фотожүйенің, b6f цитохром кешенінің
және басқа тасымалдаушылардың қатысуымен
электрондардың
судан
оттегіге
тасымалдануын А.Меллер зерттеді. Оттегінің
тотықсыздануы ФС 1 және ФС 2 қатысуымен
болуы мүмкін.
Бұл
жағдайда
АТФ
синтезделеді
(псевдоциклдік фотофосфорлану).

24. Түйіндеме

Фотосинтездегі пигменттердің рөлі
Фотосинтез процесінің фазалары
Фотосинтездің жарық сатысы
Фотожүйелер
Электрондар тасмалдану типтері

25.

Сұрақтар:
Электрон тасымалдаушы
топтарды атаңыз.
ФЖ I-дің акцепторларын
атаңыз.
Жарық фазаның үдерістерін
атаңыз.

26. Тест сұрақтары:

Электрон тасымалдаушы
тізбек үш жиынтықтан
тұрады:
A) Теміркүкірті
белоктардан.
B) Фотожүйе I.
C) Плестохинон b6fжиынтығы.
D) Фотожүйе II.
E) Фотожүйе III.
F) Цитохром b6fжиынтығы.
G) Фотожүйе IV.
Фотожүйе тұрады:
• A) Қозған пигменттерінен.
• B) Реакциялық орталықтаң.
• C) Плестохинон b6fжиынтығынан.
• D) Жарық жинаушы
кешеннен.
• E) Циклсіз электрондардан.
• F) Цитохром b6fжиынтығынан.
• G) Тасымалдаушы
электрондардан.

27.

НАЗАРЛАРЫҢЫЗҒА РАХМЕТ!