Jeta në Tokë është e mundur falë dritës, kryesisht energjisë diellore. Kjo energji shndërrohet në energjinë e lidhjeve kimike të substancave organike të formuara gjatë fotosintezës.

Të gjitha bimët dhe disa prokariote (bakteret fotosintetike dhe algat blu-jeshile) përfshihen në fotosintezë. Organizma të tillë quhen fototrofet . Energjia për fotosintezën vjen nga drita, e cila kapet nga molekula speciale të quajtura pigmente fotosintetike. Meqenëse vetëm një gjatësi vale e caktuar e dritës absorbohet, disa nga valët e dritës nuk absorbohen, por reflektohen. Në varësi të përbërjes spektrale të dritës së reflektuar, pigmentet marrin ngjyrë - jeshile, të verdhë, të kuqe, etj.

Ekzistojnë tre lloje të pigmenteve fotosintetike: klorofilet, karotenoidet dhe fikobilinat . Pigmenti më i rëndësishëm është klorofili. Baza është një bërthamë e sheshtë porfirine e formuar nga katër unaza pirrole të lidhura me ura metil, me një atom magnezi në qendër. Ka klorofile të ndryshme të tipit a. Bimët më të larta, algat jeshile dhe euglena kanë klorofil-B, i cili formohet nga klorofili-A dhe algat diatomike përmbajnë klorofil-C në vend të klorofilit-B, dhe algat e kuqe përmbajnë klorofil-D. Një grup tjetër pigmentesh formohet nga karotenoidet, të cilat variojnë në ngjyrë nga e verdha në të kuqe. Ato gjenden në të gjitha plastidet me ngjyra (kloroplastet, kromoplastet) të bimëve. Për më tepër, në pjesët e gjelbra të bimëve, klorofili maskon karotenoidet, duke i bërë ato të padukshme deri në fillimin e motit të ftohtë. Në vjeshtë, pigmentet jeshile shkatërrohen dhe karotenoidet bëhen qartë të dukshme. Karotenoidet sintetizohen nga bakteret fototrofike dhe kërpudhat. Fikobilinat janë të pranishme në algat e kuqe dhe cianobakteret.

Faza e lehtë e fotosintezës

Klorofilet dhe pigmentet e tjera në kloroplaste formohen specifike komplekset e korrjes së dritës . Duke përdorur rezonancën elektromagnetike, ata transferojnë energjinë e mbledhur në molekula speciale të klorofilit. Këto molekula, nën ndikimin e energjisë së ngacmimit, u japin elektrone molekulave të substancave të tjera - vektorët , dhe pastaj hiqni elektronet nga proteinat dhe më pas nga uji. Ndarja e ujit gjatë fotosintezës quhet fotolizë . Kjo ndodh në zgavrat e tilakoidit. Protonet kalojnë përmes kanaleve të veçanta në stromë. Kjo çliron energjinë e nevojshme për sintezën e ATP:

2H 2 O = 4e + 4H + + O 2

ADP + P = ATP

Pjesëmarrja e energjisë së dritës këtu është një parakusht, prandaj kjo fazë quhet faza e dritës. Oksigjeni i prodhuar si nënprodukt ekskretohet dhe përdoret nga qeliza për frymëmarrje.

Faza e errët e fotosintezës

Në stromën e kloroplastit ndodhin reaksionet e mëposhtme. Monosakaridet formohen nga dioksidi i karbonit dhe uji. Vetë ky proces bie ndesh me ligjet e termodinamikës, por duke qenë se molekulat e ATP janë të përfshira, për shkak të kësaj energjie, sinteza e glukozës është një proces real. Më vonë, polisaharidet krijohen nga molekulat e saj - celuloza, niseshteja dhe molekula të tjera komplekse organike. Ekuacioni i përgjithshëm për fotosintezën mund të përfaqësohet si më poshtë:

6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Sidomos shumë niseshte depozitohet në kloroplaste gjatë ditës gjatë proceseve intensive fotosintetike gjatë natës, niseshteja zbërthehet në forma të tretshme dhe përdoret nga bima.

Dëshironi të kuptoni më në detaje këtë ose një temë tjetër në biologji Regjistrohuni për mësime në internet me autorin e këtij artikulli, Vladimir Smirnov?

Artikulli është një fragment nga vepra e Vladimir Smirnov "Zanafilla" çdo kopjim dhe përdorim i materialit duhet të përfshijë atribut.

Ne gjithashtu sugjerojmë të shikoni një mësim video rreth fotosintezës nga botanistja jonë Irina:

faqe interneti, kur kopjoni materialin plotësisht ose pjesërisht, kërkohet një lidhje me burimin.

Fotosinteza jo klorofilike

Lokalizimi hapësinor

Fotosinteza e bimëve ndodh në kloroplastet: organele të izoluara me dy membranë të qelizës. Kloroplastet mund të gjenden në qelizat e frutave dhe të kërcellit, por organi kryesor i fotosintezës, i përshtatur anatomikisht për sjelljen e tij, është gjethja. Në gjethe, indi i parenkimës palisadë është më i pasur me kloroplaste. Në disa sukulente me gjethe të degjeneruara (siç janë kaktusët), aktiviteti kryesor fotosintetik lidhet me kërcellin.

Drita për fotosintezë kapet më plotësisht për shkak të formës së fletës së sheshtë, e cila siguron një raport të lartë sipërfaqe-volumi. Uji shpërndahet nga rrënja përmes një rrjeti të zhvilluar enësh (venat e gjetheve). Dioksidi i karbonit hyn pjesërisht me difuzion përmes kutikulës dhe epidermës, por pjesa më e madhe e tij shpërndahet në gjethe përmes stomatës dhe përmes gjethes përmes hapësirës ndërqelizore. Bimët që kryejnë fotosintezën CAM kanë zhvilluar mekanizma të veçantë për asimilimin aktiv të dioksidit të karbonit.

Hapësira e brendshme e kloroplastit është e mbushur me përmbajtje të pangjyrë (stroma) dhe përshkohet nga membranat (lamela), të cilat kur lidhen me njëra-tjetrën, formojnë tilakoide, të cilat nga ana e tyre grupohen në pirgje të quajtura grana. Hapësira intratilakoidale është e ndarë dhe nuk komunikon me pjesën tjetër të stromës, supozohet gjithashtu se hapësira e brendshme e të gjitha tilakoideve komunikon me njëra-tjetrën. Fazat e lehta të fotosintezës janë të kufizuara në membrana fiksimi autotrofik i CO 2 ndodh në stromë.

Kloroplastet kanë ADN-në e tyre, ARN-në, ribozomet (lloji i viteve '70) dhe ndodh sinteza e proteinave (edhe pse ky proces kontrollohet nga bërthama). Nuk sintetizohen sërish, por formohen duke i ndarë të mëparshmet. E gjithë kjo bëri të mundur që ata të konsideroheshin si pasardhës të cianobaktereve të lira që u bënë pjesë e qelizës eukariote gjatë procesit të simbiogjenezës.

Fotosistemi I

Kompleksi i korrjes së dritës I përmban afërsisht 200 molekula klorofile.

Në qendrën e reagimit të fotosistemit të parë ekziston një dimer i klorofilit a me një maksimum përthithjeje në 700 nm (P700). Pas ngacmimit nga një kuant i lehtë, ai rikthen pranuesin primar - klorofilin a, i cili rikthen pranuesin sekondar (vitamina K 1 ose filokinoni), pas së cilës elektroni transferohet në ferredoksin, i cili redukton NADP duke përdorur enzimën ferredoksin-NADP reduktazë.

Proteina e plastocianinës, e reduktuar në kompleksin b 6 f, transportohet në qendrën e reagimit të fotosistemit të parë nga ana e hapësirës intratilakoidale dhe transferon një elektron në P700 të oksiduar.

Transporti ciklik dhe pseudociklik i elektroneve

Përveç rrugës së plotë të elektroneve jo-ciklike të përshkruar më sipër, është zbuluar një shteg ciklik dhe pseudociklik.

Thelbi i rrugës ciklike është se ferredoksina, në vend të NADP, redukton plastoquinone, e cila e transferon atë përsëri në kompleksin b 6 f. Kjo rezulton në një gradient më të madh proton dhe më shumë ATP, por jo NADPH.

Në rrugën pseudociklike, ferredoksina redukton oksigjenin, i cili më tej shndërrohet në ujë dhe mund të përdoret në fotosistemin II. Në këtë rast, NADPH gjithashtu nuk është formuar.

Faza e errët

Në fazën e errët, me pjesëmarrjen e ATP dhe NADPH, CO 2 reduktohet në glukozë (C 6 H 12 O 6). Edhe pse drita nuk kërkohet për këtë proces, ajo është e përfshirë në rregullimin e tij.

C 3 fotosinteza, cikli Calvin

Faza e tretë përfshin 5 molekula PHA, të cilat, nëpërmjet formimit të komponimeve 4-, 5-, 6- dhe 7-karbonike, kombinohen në 3 5-karbon ribuloz-1,5-bifosfat, i cili kërkon 3ATP.

Së fundi, dy PHA kërkohen për sintezën e glukozës. Për të formuar një nga molekulat e tij, kërkohen 6 rrotullime cikli, 6 CO 2, 12 NADPH dhe 18 ATP.

C 4 fotosinteza

Artikujt kryesorë: Cikli Hatch-Slack-Karpilov, fotosinteza C4

Në një përqendrim të ulët të CO 2 të tretur në stromë, ribuloz bifosfat karboksilaza katalizon reaksionin e oksidimit të ribuloz-1,5-bifosfatit dhe zbërthimin e tij në acid 3-fosfoglicerik dhe acid fosfoglikolik, i cili detyrohet të përdoret në procesin e fotorespirimit. .

Për të rritur përqendrimin e CO2, bimët e tipit 4 C ndryshuan anatominë e gjetheve. Cikli Calvin lokalizohet në qelizat e mbështjellësit të tufës vaskulare, në qelizat mezofile, nën veprimin e PEP karboksilazës, fosfoenolpiruvati karboksilohet për të formuar acid oksaloacetik, i cili shndërrohet në malat ose aspartat dhe transportohet në qelizat e mbështjellësit; dekarboksilohet për të formuar piruvat, i cili kthehet në qelizat mezofile.

Me 4, fotosinteza praktikisht nuk shoqërohet me humbje të ribuloz-1,5-bifosfatit nga cikli Calvin, dhe për këtë arsye është më efikase. Megjithatë, ajo kërkon jo 18, por 30 ATP për sintezën e 1 molekulës së glukozës. Kjo justifikohet në tropikët, ku klima e nxehtë kërkon mbajtjen e stomatave të mbyllura, gjë që pengon hyrjen e CO 2 në gjethe, si dhe me një strategji ruderale të jetës.

vetë fotosinteza

Më vonë u zbulua se përveç lëshimit të oksigjenit, bimët thithin dioksid karboni dhe, me pjesëmarrjen e ujit, sintetizojnë lëndë organike në dritë. Bazuar në ligjin e ruajtjes së energjisë, Robert Mayer postuloi se bimët konvertojnë energjinë e dritës së diellit në energji të lidhjeve kimike. W. Pfeffer e quajti këtë proces fotosintezë.

Klorofilet u izoluan fillimisht nga P. J. Peltier dhe J. Caventou. M. S. Tsvet arriti të ndajë pigmentet dhe t'i studiojë ato veçmas duke përdorur metodën e kromatografisë që ai krijoi. Spektrat e përthithjes së klorofilit u studiuan nga K. A. Timiryazev, i cili, duke zhvilluar parimet e Mayer, tregoi se janë rrezet e absorbuara ato që bëjnë të mundur rritjen e energjisë së sistemit, duke krijuar lidhje C-C me energji të lartë në vend të lidhjeve të dobëta C-O dhe O-H ( para kësaj besohej se në fotosintezë përdoren rrezet e verdha që nuk përthithen nga pigmentet e gjetheve). Kjo u bë falë metodës që ai krijoi për llogaritjen e fotosintezës bazuar në CO 2 të përthithur: gjatë eksperimenteve për ndriçimin e një bime me dritë me gjatësi vale të ndryshme (ngjyra të ndryshme), rezultoi se intensiteti i fotosintezës përkon me spektrin e përthithjes së klorofilit. .

Natyra redoks e fotosintezës (si oksigjenike dhe anoksigjenike) u postulua nga Cornelis van Niel. Kjo do të thoshte që oksigjeni në fotosintezë formohet tërësisht nga uji, gjë që u konfirmua eksperimentalisht nga A.P. Vinogradov në eksperimentet me një etiketë izotopi. Robert Hill zbuloi se procesi i oksidimit të ujit (dhe çlirimit të oksigjenit) dhe asimilimit të CO 2 mund të ndahen. W. D. Arnon krijoi mekanizmin e fazave të lehta të fotosintezës, dhe thelbi i procesit të asimilimit të CO 2 u zbulua nga Melvin Calvin duke përdorur izotopet e karbonit në fund të viteve 1940, për të cilat iu dha Çmimi Nobel.

Fakte të tjera

Shiko gjithashtu

Letërsia

• Salla D., Rao K. Fotosinteza: Përkth. nga anglishtja - M.: Mir, 1983.
• Fiziologjia e bimëve / ed. prof. Ermakova I. P. - M.: Akademia, 2007
• Biologjia molekulare e qelizave / Albertis B., Bray D. et al. - M.: Mir, 1994
• Rubin A. B. Biofizika. Në 2 vëllime. - M.: Shtëpia botuese. Universiteti dhe Shkenca e Moskës, 2004.
• Chernavskaya N. M., Chernavsky D. S. Transporti tunel i elektroneve në fotosintezë. M., 1977.
• V. Lyubimenko. Ndikimi i dritës në thithjen e substancave organike nga bimët e gjelbra // Lajmet e Akademisë Perandorake të Shkencave. Seria VI. - 1907. - Nr 12. - F. 395-426, me 6 tabela.
• Medvedev S.S. Fiziologjia e bimëve - Shën Petersburg,: Universiteti Shtetëror i Shën Petersburgut, 2004

PËRKUFIZIM: Fotosinteza është procesi i formimit të substancave organike nga dioksidi i karbonit dhe uji, në dritë, me çlirimin e oksigjenit.

Shpjegim i shkurtër i fotosintezës

Procesi i fotosintezës përfshin:

1) kloroplastet,

3) dioksid karboni,

5) temperatura.

Në bimët më të larta, fotosinteza ndodh në kloroplastet - plastide në formë ovale (organele gjysmë autonome) që përmbajnë pigmentin klorofil, falë ngjyrës së gjelbër të së cilës pjesët e bimës gjithashtu kanë ngjyrë të gjelbër.

Në algat, klorofili përmbahet në kromatofore (qeliza që përmbajnë pigment dhe reflektojnë dritë). Algat kafe dhe të kuqe, të cilat jetojnë në thellësi të konsiderueshme ku rrezet e diellit nuk arrijnë mirë, kanë pigmente të tjera.

Nëse shikoni piramidën ushqimore të të gjitha gjallesave, organizmat fotosintetikë janë në fund, midis autotrofeve (organizmave që sintetizojnë substanca organike nga ato inorganike). Prandaj, ato janë një burim ushqimi për të gjithë jetën në planet.

Gjatë fotosintezës, oksigjeni lëshohet në atmosferë. Në shtresat e sipërme të atmosferës, ozoni formohet prej tij. Mburoja e ozonit mbron sipërfaqen e Tokës nga rrezatimi i ashpër ultravjollcë, duke lejuar që jeta të dalë nga deti në tokë.

Oksigjeni është i nevojshëm për frymëmarrjen e bimëve dhe kafshëve. Kur glukoza oksidohet me pjesëmarrjen e oksigjenit, mitokondritë ruajnë pothuajse 20 herë më shumë energji sesa pa të. Kjo e bën përdorimin e ushqimit shumë më efikas, gjë që ka çuar në norma të larta metabolike te zogjtë dhe gjitarët.

Një përshkrim më i detajuar i procesit të fotosintezës në bimë

Ecuria e fotosintezës:

Procesi i fotosintezës fillon me goditjen e dritës ndaj kloroplasteve - organele gjysmë autonome ndërqelizore që përmbajnë pigment jeshil. Kur ekspozohen ndaj dritës, kloroplastet fillojnë të konsumojnë ujin nga toka, duke e ndarë atë në hidrogjen dhe oksigjen.

Një pjesë e oksigjenit lëshohet në atmosferë, pjesa tjetër shkon në proceset oksiduese në bimë.

Sheqeri kombinohet me azotin, squfurin dhe fosforin që vijnë nga toka, në këtë mënyrë bimët e gjelbra prodhojnë niseshte, yndyrna, proteina, vitamina dhe komponime të tjera komplekse të nevojshme për jetën e tyre.

Fotosinteza ndodh më së miri nën ndikimin e dritës së diellit, por disa bimë mund të kënaqen me ndriçimin artificial.

Një përshkrim kompleks i mekanizmave të fotosintezës për lexuesin e avancuar

Deri në vitet 60 të shekullit të 20-të, shkencëtarët dinin vetëm një mekanizëm për fiksimin e dioksidit të karbonit - përmes rrugës C3-pentozë fosfat. Megjithatë, kohët e fundit një grup shkencëtarësh australianë ishin në gjendje të vërtetonin se në disa bimë reduktimi i dioksidit të karbonit ndodh përmes ciklit të acidit C4-dikarboksilik.

Në bimët me një reaksion C3, fotosinteza ndodh më aktivisht në kushte të temperaturës dhe dritës së moderuar, kryesisht në pyje dhe vende të errëta. Bimë të tilla përfshijnë pothuajse të gjitha bimët e kultivuara dhe shumicën e perimeve. Ato përbëjnë bazën e dietës njerëzore.

Në bimët me një reaksion C4, fotosinteza ndodh më aktivisht në kushte të temperaturës dhe dritës së lartë. Bimë të tilla përfshijnë, për shembull, misrin, melekuqe dhe kallam sheqeri, të cilat rriten në klimat e ngrohta dhe tropikale.

Vetë metabolizmi i bimëve u zbulua mjaft kohët e fundit, kur u zbulua se në disa bimë që kanë inde të veçanta për ruajtjen e ujit, dioksidi i karbonit grumbullohet në formën e acideve organike dhe fiksohet në karbohidrate vetëm pas një dite. Ky mekanizëm i ndihmon bimët të kursejnë ujin.

Si ndodh procesi i fotosintezës?

Bima thith dritën duke përdorur një substancë të gjelbër të quajtur klorofil. Klorofili gjendet në kloroplastet, të cilat gjenden në kërcell ose në fruta. Ka një sasi veçanërisht të madhe të tyre në gjethe, sepse për shkak të strukturës së saj shumë të sheshtë, gjethja mund të tërheqë shumë dritë, dhe për këtë arsye të marrë shumë më tepër energji për procesin e fotosintezës.

Pas përthithjes, klorofili është në një gjendje të ngacmuar dhe transferon energji në molekulat e tjera të trupit të bimës, veçanërisht ato të përfshira drejtpërdrejt në fotosintezë. Faza e dytë e procesit të fotosintezës zhvillohet pa pjesëmarrjen e detyrueshme të dritës dhe konsiston në marrjen e një lidhjeje kimike me pjesëmarrjen e dioksidit të karbonit të marrë nga ajri dhe uji. Në këtë fazë sintetizohen substanca të ndryshme shumë të dobishme për jetën, si niseshteja dhe glukoza.

Këto substanca organike përdoren nga vetë bimët për të ushqyer pjesët e ndryshme të saj, si dhe për të ruajtur funksionet normale të jetës. Përveç kësaj, këto substanca merren edhe nga kafshët duke ngrënë bimë. Njerëzit i marrin këto substanca edhe duke ngrënë ushqime me origjinë shtazore dhe bimore.

Kushtet për fotosintezën

Fotosinteza mund të ndodhë si nën ndikimin e dritës artificiale ashtu edhe nën ndikimin e dritës së diellit. Si rregull, në natyrë, bimët "punojnë" intensivisht në pranverë dhe verë, kur ka shumë rrezet e diellit të nevojshme. Në vjeshtë ka më pak dritë, ditët shkurtohen, gjethet fillimisht zverdhen dhe më pas bien. Por sapo të shfaqet dielli i ngrohtë pranveror, gjethja e gjelbër rishfaqet dhe “fabrikat” e gjelbra do të rifillojnë punën e tyre për të siguruar oksigjenin aq të nevojshëm për jetën, si dhe shumë lëndë të tjera ushqyese.

Përkufizimi alternativ i fotosintezës

Fotosinteza (nga greqishtja e lashtë foto-drita dhe sinteza - lidhja, palosja, lidhja, sinteza) është procesi i shndërrimit të energjisë së dritës në energjinë e lidhjeve kimike të substancave organike në dritë nga fotoautotrofët me pjesëmarrjen e pigmenteve fotosintetike (klorofili në bimë , bakterioklorofili dhe bakteriorodopsina në baktere). Në fiziologjinë moderne të bimëve, fotosinteza më shpesh kuptohet si një funksion fotoautotrofik - një grup procesesh të përthithjes, transformimit dhe përdorimit të energjisë së kuanteve të dritës në reaksione të ndryshme endergonike, duke përfshirë shndërrimin e dioksidit të karbonit në substanca organike.

Fazat e fotosintezës

Fotosinteza është një proces mjaft kompleks dhe përfshin dy faza: dritën, e cila ndodh gjithmonë ekskluzivisht në dritë dhe errësirë. Të gjitha proceset ndodhin brenda kloroplasteve në organe të vogla të veçanta - tilakodia. Gjatë fazës së dritës, një sasi drite absorbohet nga klorofili, duke rezultuar në formimin e molekulave ATP dhe NADPH. Më pas, uji shpërbëhet, duke formuar jone hidrogjeni dhe duke lëshuar një molekulë oksigjeni. Shtrohet pyetja, cilat janë këto substanca misterioze të pakuptueshme: ATP dhe NADH?

ATP është një molekulë organike e veçantë që gjendet në të gjithë organizmat e gjallë dhe shpesh quhet monedha e "energjisë". Janë këto molekula që përmbajnë lidhje me energji të lartë dhe janë burimi i energjisë në çdo sintezë organike dhe procese kimike në trup. Epo, NADPH është në të vërtetë një burim hidrogjeni, ai përdoret drejtpërdrejt në sintezën e substancave organike me molekulare të lartë - karbohidratet, e cila ndodh në fazën e dytë, të errët të fotosintezës duke përdorur dioksid karboni.

Faza e lehtë e fotosintezës

Kloroplastet përmbajnë shumë molekula klorofile dhe të gjitha thithin rrezet e diellit. Në të njëjtën kohë, drita absorbohet nga pigmente të tjera, por ato nuk mund të kryejnë fotosintezën. Vetë procesi ndodh vetëm në disa molekula klorofile, nga të cilat ka shumë pak. Molekula të tjera të klorofilit, karotenoideve dhe substancave të tjera formojnë komplekse speciale të antenës dhe korrjes së dritës (LHC). Ato, si antenat, thithin kuantet e dritës dhe transmetojnë ngacmimin në qendra të veçanta të reagimit ose kurthe. Këto qendra janë të vendosura në fotosisteme, nga të cilat bimët kanë dy: fotosistemin II dhe fotosistemin I. Ato përmbajnë molekula të veçanta të klorofilit: përkatësisht, në fotosistemin II - P680, dhe në fotosistemin I - P700. Ata thithin dritën pikërisht me këtë gjatësi vale (680 dhe 700 nm).

Diagrami e bën më të qartë se si gjithçka duket dhe ndodh gjatë fazës së lehtë të fotosintezës.

Në figurë shohim dy fotosisteme me klorofil P680 dhe P700. Figura tregon gjithashtu bartësit përmes të cilëve ndodh transporti i elektroneve.

Pra: të dy molekulat e klorofilit të dy fotosistemeve thithin një kuant drite dhe eksitohen. Elektroni e- (i kuq në figurë) lëviz në një nivel më të lartë energjie.

Elektronet e ngacmuara kanë energji shumë të lartë ato shkëputen dhe hyjnë në një zinxhir të veçantë transportuesish, i cili ndodhet në membranat e tilakoideve - strukturat e brendshme të kloroplasteve. Figura tregon se nga fotosistemi II nga klorofili P680 një elektron shkon në plastokinon dhe nga fotosistemi I nga klorofili P700 në feredoksinë. Në vetë molekulat e klorofilit, në vend të elektroneve pas heqjes së tyre, formohen vrima blu me një ngarkesë pozitive. Çfarë duhet bërë?

Për të kompensuar mungesën e një elektroni, molekula e klorofilit P680 e fotosistemit II pranon elektrone nga uji dhe formohen jone hidrogjeni. Përveç kësaj, është për shkak të ndarjes së ujit që oksigjeni lëshohet në atmosferë. Dhe molekula e klorofilit P700, siç mund të shihet nga figura, kompenson mungesën e elektroneve përmes një sistemi transportuesish nga fotosistemi II.

Në përgjithësi, sado e vështirë të jetë, pikërisht kështu vazhdon faza e lehtë e fotosintezës, thelbi i saj kryesor është transferimi i elektroneve. Nga figura mund të shihet gjithashtu se paralelisht me transportin e elektroneve, jonet e hidrogjenit H+ lëvizin nëpër membranë dhe ato grumbullohen brenda tilakoidit. Meqenëse ka shumë prej tyre, ato lëvizin nga jashtë me ndihmën e një faktori të veçantë konjugues, i cili është portokalli në foto, i treguar në të djathtë dhe duket si një kërpudha.

Së fundi, ne shohim hapin përfundimtar të transportit të elektroneve, i cili rezulton në formimin e përbërjes së lartpërmendur NADH. Dhe për shkak të transferimit të joneve H+, sintetizohet monedha e energjisë - ATP (shihet në të djathtë në figurë).

Pra, faza e dritës e fotosintezës përfundon, oksigjeni lëshohet në atmosferë, formohen ATP dhe NADH. Ç'pritet më tej? Ku është lënda organike e premtuar? Dhe pastaj vjen faza e errët, e cila përbëhet kryesisht nga proceset kimike.

Faza e errët e fotosintezës

Për fazën e errët të fotosintezës, dioksidi i karbonit - CO2 - është një komponent thelbësor. Prandaj, bima duhet ta thithë vazhdimisht atë nga atmosfera. Për këtë qëllim, në sipërfaqen e gjethes ekzistojnë struktura të veçanta - stomata. Kur ato hapen, CO2 hyn në gjethe, tretet në ujë dhe reagon me fazën e lehtë të fotosintezës.

Gjatë fazës së dritës në shumicën e bimëve, CO2 lidhet me një përbërje organike me pesë karbon (i cili është një zinxhir prej pesë molekulash karboni), duke rezultuar në formimin e dy molekulave të një përbërësi me tre karbon (acidi 3-fosfoglicerik). Sepse Rezultati parësor është pikërisht këto komponime me tre karbon me këtë lloj fotosinteze quhen bimë C3.

Sinteza e mëtejshme në kloroplaste ndodh mjaft komplekse. Në fund të fundit formon një përbërje me gjashtë karbon, nga e cila më pas mund të sintetizohet glukoza, saharoza ose niseshteja. Në formën e këtyre substancave organike, bima grumbullon energji. Në këtë rast, vetëm një pjesë e vogël e tyre mbetet në gjethe, e cila përdoret për nevojat e saj, ndërsa pjesa tjetër e karbohidrateve udhëtojnë në të gjithë bimën, duke mbërritur atje ku energjia është më e nevojshme - për shembull, në pikat e rritjes.

Fotosinteza është shndërrimi i energjisë së dritës në energji të lidhjeve kimike komponimet organike.

Fotosinteza është karakteristikë e bimëve, duke përfshirë të gjitha algat, një numër prokariotësh, duke përfshirë cianobakteret dhe disa eukariote njëqelizore.

Në shumicën e rasteve, fotosinteza prodhon oksigjen (O2) si një nënprodukt. Megjithatë, ky nuk është gjithmonë rasti pasi ka disa rrugë të ndryshme për fotosintezën. Në rastin e çlirimit të oksigjenit, burimi i tij është uji, nga i cili atomet e hidrogjenit ndahen për nevojat e fotosintezës.

Fotosinteza përbëhet nga shumë reaksione në të cilat përfshihen pigmente të ndryshme, enzima, koenzima, etj. Pigmentet kryesore janë klorofilet, përveç tyre - karotenoidet dhe fikobilinat.

Në natyrë, dy rrugë të fotosintezës së bimëve janë të zakonshme: C 3 dhe C 4. Organizmat e tjerë kanë reagimet e tyre specifike. Të gjitha këto procese të ndryshme janë të bashkuara nën termin "fotosintezë" - në të gjitha ato, në total, energjia e fotoneve shndërrohet në një lidhje kimike. Për krahasim: gjatë kemosintezës, energjia e lidhjes kimike të disa përbërjeve (inorganike) shndërrohet në të tjera - organike.

Ekzistojnë dy faza të fotosintezës - të lehta dhe të errëta. E para varet nga rrezatimi i dritës (hν), i cili është i nevojshëm që të ndodhin reaksionet. Faza e errët është e pavarur nga drita.

Në bimë, fotosinteza ndodh në kloroplaste. Si rezultat i të gjitha reaksioneve, formohen substanca organike primare, nga të cilat më pas sintetizohen karbohidratet, aminoacidet, acidet yndyrore etj glukoza - produkti më i zakonshëm i fotosintezës:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Atomet e oksigjenit të përfshirë në molekulën O 2 nuk merren nga dioksidi i karbonit, por nga uji. Dioksidi i karbonit - burim i karbonit, e cila është më e rëndësishme. Falë lidhjes së tij, bimët kanë mundësinë të sintetizojnë lëndën organike.

Reaksioni kimik i paraqitur më sipër është i përgjithësuar dhe total. Është larg nga thelbi i procesit. Pra, glukoza nuk formohet nga gjashtë molekula të veçanta të dioksidit të karbonit. Lidhja e CO 2 ndodh një molekulë në të njëjtën kohë, e cila së pari bashkohet me një sheqer ekzistues me pesë karbon.

Prokariotët kanë karakteristikat e tyre të fotosintezës. Pra, në bakteret, pigmenti kryesor është bakteroklorofili, dhe oksigjeni nuk lëshohet, pasi hidrogjeni nuk merret nga uji, por shpesh nga sulfuri i hidrogjenit ose substanca të tjera. Në algat blu-jeshile, pigmenti kryesor është klorofili, dhe oksigjeni lirohet gjatë fotosintezës.

Faza e lehtë e fotosintezës

Në fazën e lehtë të fotosintezës, ATP dhe NADP H 2 sintetizohen për shkak të energjisë rrezatuese. Ndodh mbi tilakoidet e kloroplastit, ku pigmentet dhe enzimat formojnë komplekse komplekse për funksionimin e qarqeve elektrokimike përmes të cilave transmetohen elektronet dhe pjesërisht protonet e hidrogjenit.

Elektronet përfundimisht përfundojnë me koenzimën NADP, e cila, kur ngarkohet negativisht, tërheq disa nga protonet dhe shndërrohet në NADP H2. Gjithashtu, grumbullimi i protoneve në njërën anë të membranës tilakoidale dhe i elektroneve në anën tjetër krijon një gradient elektrokimik, potenciali i të cilit përdoret nga enzima ATP sintetaza për të sintetizuar ATP nga ADP dhe acidi fosforik.

Pigmentet kryesore të fotosintezës janë klorofilet e ndryshme. Molekulat e tyre kapin rrezatimin e spektrave të caktuara, pjesërisht të ndryshme të dritës. Në këtë rast, disa elektrone të molekulave të klorofilit lëvizin në një nivel më të lartë energjie. Kjo është një gjendje e paqëndrueshme dhe në teori, elektronet, nëpërmjet të njëjtit rrezatim, duhet të lëshojnë në hapësirë ​​energjinë e marrë nga jashtë dhe të kthehen në nivelin e mëparshëm. Sidoqoftë, në qelizat fotosintetike, elektronet e ngacmuara kapen nga pranuesit dhe, me një ulje graduale të energjisë së tyre, transferohen përgjatë një zinxhiri transportuesish.

Ekzistojnë dy lloje fotosistemesh në membranat tilakoide që lëshojnë elektrone kur ekspozohen ndaj dritës. Fotosistemet janë një kompleks kompleks kryesisht pigmentesh klorofili me një qendër reagimi nga e cila hiqen elektronet. Në një fotosistem, rrezet e diellit kapin shumë molekula, por e gjithë energjia mblidhet në qendrën e reagimit.

Elektronet nga fotosistemi I, duke kaluar nëpër zinxhirin e transportuesve, zvogëlojnë NADP.

Energjia e elektroneve të çliruara nga fotosistemi II përdoret për sintezën e ATP. Dhe vetë elektronet e fotosistemit II mbushin vrimat elektronike të fotosistemit I.

Vrimat e fotosistemit të dytë janë të mbushura me elektrone që rezultojnë nga fotoliza e ujit. Fotoliza ndodh edhe me pjesëmarrjen e dritës dhe konsiston në zbërthimin e H 2 O në protone, elektrone dhe oksigjen. Është si rezultat i fotolizës së ujit që formohet oksigjeni i lirë. Protonet janë të përfshirë në krijimin e një gradienti elektrokimik dhe reduktimin e NADP. Elektronet merren nga klorofili i fotosistemit II.

Një ekuacion përmbledhës i përafërt për fazën e lehtë të fotosintezës:

H 2 O + NADP + 2ADP + 2P → ½O 2 + NADP H 2 + 2ATP

Transporti ciklik i elektroneve

I ashtuquajturi faza e dritës jo-ciklike e fotosintezës. A ka më shumë transporti ciklik i elektroneve kur reduktimi i NADP nuk ndodh. Në këtë rast, elektronet nga fotosistemi I shkojnë në zinxhirin transportues, ku ndodh sinteza e ATP. Kjo do të thotë, ky zinxhir i transportit të elektroneve merr elektrone nga fotosistemi I, jo nga II. Fotosistemi i parë, si të thuash, zbaton një cikël: elektronet e emetuara prej tij kthehen në të. Gjatë rrugës, ata shpenzojnë një pjesë të energjisë së tyre në sintezën e ATP.

Fotofosforilimi dhe fosforilimi oksidativ

Faza e lehtë e fotosintezës mund të krahasohet me fazën e frymëmarrjes qelizore - fosforilimin oksidativ, i cili ndodh në kristat e mitokondrive. Sinteza e ATP gjithashtu ndodh atje për shkak të transferimit të elektroneve dhe protoneve përmes një zinxhiri transportuesish. Megjithatë, në rastin e fotosintezës, energjia ruhet në ATP jo për nevojat e qelizës, por kryesisht për nevojat e fazës së errët të fotosintezës. Dhe nëse gjatë frymëmarrjes burimi fillestar i energjisë janë substancat organike, atëherë gjatë fotosintezës është rrezet e diellit. Sinteza e ATP gjatë fotosintezës quhet fotofosforilimi në vend të fosforilimit oksidativ.

Faza e errët e fotosintezës

Për herë të parë, faza e errët e fotosintezës u studiua në detaje nga Calvin, Benson dhe Bassem. Cikli i reagimit që ata zbuluan u quajt më vonë cikli Calvin, ose fotosinteza C 3. Në grupe të caktuara bimësh, vërehet një rrugë fotosintetike e modifikuar - C 4, e quajtur edhe cikli Hatch-Slack.

Në reaksionet e errëta të fotosintezës, CO 2 fiksohet. Faza e errët ndodh në stromën e kloroplastit.

Reduktimi i CO 2 ndodh për shkak të energjisë së ATP dhe forcës reduktuese të NADP H 2 të formuar në reaksionet e dritës. Pa to, fiksimi i karbonit nuk ndodh. Prandaj, megjithëse faza e errët nuk varet drejtpërdrejt nga drita, ajo zakonisht ndodh edhe në dritë.

Cikli i kalvinit

Reagimi i parë i fazës së errët është shtimi i CO 2 ( karboksilimie) në bifosfat 1,5-ribuloz ( Ribuloz-1,5-bisfosfat) – RiBF. Kjo e fundit është një ribozë e dyfishtë e fosforiluar. Ky reaksion katalizohet nga enzima ribuloz-1,5-difosfat karboksilazë, e quajtur gjithashtu rubisko.

Si rezultat i karboksilimit, formohet një përbërje e paqëndrueshme me gjashtë karbon, e cila, si rezultat i hidrolizës, zbërthehet në dy molekula me tre karbon. acid fosfoglicerik (PGA)- produkti i parë i fotosintezës. PGA quhet edhe fosfoglicerat.

RiBP + CO 2 + H 2 O → 2FGK

FHA përmban tre atome karboni, njëri prej të cilëve është pjesë e grupit acidik karboksil (-COOH):

Sheqeri me tre karbon (gliceraldehid fosfat) formohet nga PGA trioze fosfat (TP), duke përfshirë tashmë një grup aldehid (-CHO):

FHA (3-acid) → TF (3-sheqer)

Ky reagim kërkon energjinë e ATP dhe fuqinë reduktuese të NADP H2. TF është karbohidrati i parë i fotosintezës.

Pas kësaj, pjesa më e madhe e triozofosfatit shpenzohet për rigjenerimin e bifosfatit ribuloz (RiBP), i cili përsëri përdoret për të fiksuar CO 2. Rigjenerimi përfshin një seri reaksionesh që konsumojnë ATP që përfshijnë fosfate sheqeri me një numër atomesh karboni nga 3 në 7.

Ky cikël i RiBF është cikli Calvin.

Një pjesë më e vogël e TF e formuar në të largohet nga cikli Calvin. Për sa i përket 6 molekulave të lidhura të dioksidit të karbonit, rendimenti është 2 molekula të triozofosfatit. Reagimi total i ciklit me produktet hyrëse dhe dalëse:

6CO 2 + 6H 2 O → 2TP

Në këtë rast, në lidhje marrin pjesë 6 molekula të RiBP dhe formohen 12 molekula PGA, të cilat shndërrohen në 12 TF, nga të cilat 10 molekula mbeten në cikël dhe shndërrohen në 6 molekula të RiBP. Meqenëse TP është një sheqer me tre karbon, dhe RiBP është një sheqer me pesë karbon, atëherë në lidhje me atomet e karbonit kemi: 10 * 3 = 6 * 5. Numri i atomeve të karbonit që ofrojnë ciklin nuk ndryshon, të gjitha të nevojshme. RiBP është rigjeneruar. Dhe gjashtë molekula të dioksidit të karbonit që hyjnë në cikël shpenzohen për formimin e dy molekulave të triozofosfatit që largohen nga cikli.

Cikli Calvin, për 6 molekula CO 2 të lidhura, kërkon 18 molekula ATP dhe 12 molekula NADP H 2, të cilat u sintetizuan në reaksionet e fazës së lehtë të fotosintezës.

Llogaritja bazohet në dy molekula trioze fosfat që largohen nga cikli, pasi molekula e glukozës e formuar më pas përfshin 6 atome karboni.

Fosfati i triozës (TP) është produkti përfundimtar i ciklit të Kalvinit, por vështirë se mund të quhet produkti përfundimtar i fotosintezës, pasi pothuajse nuk grumbullohet, por, duke reaguar me substanca të tjera, shndërrohet në glukozë, saharozë, niseshte, yndyrna. , acide yndyrore dhe aminoacide. Përveç TF, FGK luan një rol të rëndësishëm. Sidoqoftë, reagime të tilla ndodhin jo vetëm në organizmat fotosintetikë. Në këtë kuptim, faza e errët e fotosintezës është e njëjtë me ciklin e Kalvinit.

Një sheqer me gjashtë karbon formohet nga FHA me katalizë enzimatike hap pas hapi fruktoza 6-fosfat, e cila kthehet në glukozë. Në bimë, glukoza mund të polimerizohet në niseshte dhe celulozë. Sinteza e karbohidrateve është e ngjashme me procesin e kundërt të glikolizës.

Fotorespirimi

Oksigjeni pengon fotosintezën. Sa më shumë O 2 në mjedis, aq më pak efikas është procesi i fiksimit të CO 2. Fakti është se enzima ribuloz bifosfat karboksilazë (rubisco) mund të reagojë jo vetëm me dioksidin e karbonit, por edhe me oksigjenin. Në këtë rast, reagimet e errëta janë disi të ndryshme.

Fosfoglikolati është acid fosfoglikolik. Grupi i fosfatit shkëputet menjëherë prej tij dhe shndërrohet në acid glikolik (glikolat). Për ta "ricikluar", nevojitet përsëri oksigjen. Prandaj, sa më shumë oksigjen në atmosferë, aq më shumë do të stimulojë fotofrymëmarrjen dhe aq më shumë oksigjen do të kërkojë bima për të hequr qafe produktet e reagimit.

Fotorespirimi është konsumi i oksigjenit i varur nga drita dhe lirimi i dioksidit të karbonit. Kjo do të thotë, shkëmbimi i gazit ndodh si gjatë frymëmarrjes, por ndodh në kloroplaste dhe varet nga rrezatimi i dritës. Fotorespirimi varet vetëm nga drita sepse bifosfati ribuloz formohet vetëm gjatë fotosintezës.

Gjatë fotorespirimit, atomet e karbonit nga glikolati kthehen në ciklin Calvin në formën e acidit fosfoglicerik (fosfoglicerat).

2 Glikolat (C 2) → 2 Glioksilat (C 2) → 2 Glicinë (C 2) - CO 2 → Serinë (C 3) → Hidroksipiruvat (C 3) → Glicerat (C 3) → FHA (C 3)

Siç mund ta shihni, kthimi nuk është i plotë, pasi një atom karboni humbet kur dy molekula glicine shndërrohen në një molekulë të serinës së aminoacidit dhe lirohet dioksidi i karbonit.

Oksigjeni kërkohet gjatë shndërrimit të glikolatit në glioksilat dhe glicinës në serinë.

Transformimi i glikolatit në glioksilat dhe më pas në glicinë ndodh në peroksizomet, dhe sinteza e serinës në mitokondri. Serina hyn përsëri në peroksizomet, ku fillimisht shndërrohet në hidroksipiruvat dhe më pas në glicerat. Glicerati tashmë hyn në kloroplastet, ku PGA sintetizohet prej tij.

Fotorespirimi është karakteristik kryesisht për bimët me fotosintezë të tipit C 3. Mund të konsiderohet i dëmshëm, pasi energjia harxhohet në shndërrimin e glikolatit në PGA. Me sa duket, fotofrymëmarrja u ngrit për shkak të faktit se bimët e lashta nuk ishin të përgatitura për një sasi të madhe oksigjeni në atmosferë. Fillimisht, evolucioni i tyre u zhvillua në një atmosferë të pasur me dioksid karboni, dhe ishte kjo që kapte kryesisht qendrën e reagimit të enzimës rubisko.

C 4 fotosinteza, ose cikli Hatch-Slack

Nëse gjatë fotosintezës C 3 produkti i parë i fazës së errët është acidi fosfoglicerik, i cili përmban tre atome karboni, atëherë gjatë rrugës C 4 produktet e para janë acidet që përmbajnë katër atome karboni: malik, oksaloacetik, aspartik.

Fotosinteza C 4 vërehet në shumë bimë tropikale, për shembull, kallam sheqeri dhe misri.

Bimët C4 thithin monoksidin e karbonit në mënyrë më efikase dhe nuk kanë pothuajse asnjë fotofrymëmarrje.

Bimët në të cilat faza e errët e fotosintezës vazhdon përgjatë rrugës C4 kanë një strukturë të veçantë gjethesh. Në të, tufat vaskulare janë të rrethuara nga një shtresë e dyfishtë qelizash. Shtresa e brendshme është rreshtimi i paketës përçuese. Shtresa e jashtme është qeliza mezofile. Kloroplastet e shtresave qelizore janë të ndryshme nga njëra-tjetra.

Kloroplastet mezofile karakterizohen nga grana e madhe, aktiviteti i lartë i fotosistemeve dhe mungesa e enzimës RiBP-karboksilazë (rubisco) dhe niseshtesë. Kjo do të thotë, kloroplastet e këtyre qelizave janë përshtatur kryesisht për fazën e lehtë të fotosintezës.

Në kloroplastet e qelizave të tufës vaskulare, grana janë pothuajse të pazhvilluara, por përqendrimi i karboksilazës RiBP është i lartë. Këto kloroplaste janë përshtatur për fazën e errët të fotosintezës.

Dioksidi i karbonit hyn fillimisht në qelizat mezofile, lidhet me acidet organike, në këtë formë transportohet në qelizat e mbështjellësit, lirohet dhe lidhet më tej në të njëjtën mënyrë si në bimët C 3. Kjo do të thotë, shtegu C 4 plotëson, në vend që të zëvendësojë C 3 .

Në mezofil, CO2 kombinohet me fosfoenolpiruvat (PEP) për të formuar oksaloacetat (një acid) që përmban katër atome karboni:

Reaksioni ndodh me pjesëmarrjen e enzimës PEP karboksilazë, e cila ka një afinitet më të lartë për CO 2 sesa rubisko. Përveç kësaj, karboksilaza PEP nuk ndërvepron me oksigjenin, që do të thotë se nuk shpenzohet për fotorespirim. Kështu, avantazhi i fotosintezës C 4 është një fiksim më efikas i dioksidit të karbonit, një rritje në përqendrimin e tij në qelizat e mbështjellësit dhe, rrjedhimisht, një funksionim më efikas i karboksilazës RiBP, e cila pothuajse nuk shpenzohet për fotorespirim.

Oxaloacetati konvertohet në një acid dikarboksilik me 4 karbon (malate ose aspartat), i cili transportohet në kloroplastet e qelizave të mbështjellësit. Këtu acidi dekarboksilohet (heqja e CO2), oksidohet (heqja e hidrogjenit) dhe shndërrohet në piruvat. Hidrogjeni redukton NADP. Piruvati kthehet në mezofil, ku PEP rigjenerohet prej tij me konsumimin e ATP.

CO 2 i ndarë në kloroplastet e qelizave të mbështjellësit shkon në rrugën e zakonshme C 3 të fazës së errët të fotosintezës, d.m.th., në ciklin Calvin.

Fotosinteza përmes rrugës Hatch-Slack kërkon më shumë energji.

Besohet se rruga C4 u ngrit më vonë në evolucion sesa rruga C3 dhe është kryesisht një përshtatje kundër fotorespiracionit.

Bimët marrin ujë dhe minerale nga rrënjët e tyre. Gjethet sigurojnë ushqim organik për bimët. Ndryshe nga rrënjët, ato nuk janë në tokë, por në ajër, prandaj ato sigurojnë jo tokën, por ushqimin e ajrit.

Nga historia e studimit të ushqyerjes ajrore të bimëve

Njohuritë për ushqimin e bimëve u grumbulluan gradualisht. Rreth 350 vjet më parë, shkencëtari holandez Jan Helmont eksperimentoi për herë të parë me studimin e të ushqyerit të bimëve. Ai rriti shelgun në një enë balte të mbushur me tokë, duke shtuar vetëm ujë. Shkencëtari peshoi me kujdes gjethet e rënë. Pas pesë vjetësh, masa e shelgut së bashku me gjethet e rënë u rrit me 74.5 kg, dhe masa e tokës u ul me vetëm 57 g Bazuar në këtë, Helmont arriti në përfundimin se të gjitha substancat në bimë nuk formohen nga toka , por nga uji. Mendimi se bima rritet në madhësi vetëm për shkak të ujit vazhdoi deri në fund të shekullit të 18-të.

Në 1771, kimisti anglez Joseph Priestley studioi dioksidin e karbonit, ose, siç e quajti ai, "ajrin e prishur" dhe bëri një zbulim të jashtëzakonshëm. Nëse ndezni një qiri dhe e mbuloni me një mbulesë xhami, atëherë pasi të digjet pak, do të fiket. Një mi nën një kapuç të tillë fillon të mbytet. Megjithatë, nëse vendosni një degë nenexhiku nën kapak me miun, miu nuk mbytet dhe vazhdon të jetojë. Kjo do të thotë që bimët "korrigjojnë" ajrin e prishur nga frymëmarrja e kafshëve, domethënë, ato shndërrojnë dioksidin e karbonit në oksigjen.

Në vitin 1862, botanisti gjerman Julius Sachs vërtetoi përmes eksperimenteve se bimët e gjelbra jo vetëm prodhojnë oksigjen, por krijojnë edhe substanca organike që shërbejnë si ushqim për të gjithë organizmat e tjerë.

Fotosinteza

Dallimi kryesor midis bimëve jeshile dhe organizmave të tjerë të gjallë është prania në qelizat e tyre të kloroplasteve që përmbajnë klorofil. Klorofili ka vetinë e kapjes së rrezeve diellore, energjia e të cilave është e nevojshme për krijimin e substancave organike. Procesi i formimit të lëndës organike nga dioksidi i karbonit dhe uji duke përdorur energjinë diellore quhet fotosintezë (greqisht pbo1os dritë). Gjatë procesit të fotosintezës, formohen jo vetëm substanca organike - sheqerna, por çlirohet edhe oksigjen.

Skematikisht, procesi i fotosintezës mund të përshkruhet si më poshtë:

Uji absorbohet nga rrënjët dhe lëviz përmes sistemit përçues të rrënjëve dhe kërcellit deri te gjethet. Dioksidi i karbonit është një përbërës i ajrit. Ajo hyn në gjethe përmes stomatave të hapura. Thithja e dioksidit të karbonit lehtësohet nga struktura e gjethes: sipërfaqja e sheshtë e teheve të gjetheve, e cila rrit zonën e kontaktit me ajrin dhe prania e një numri të madh stomatash në lëkurë.

Sheqernat e formuara si rezultat i fotosintezës shndërrohen në niseshte. Niseshteja është një substancë organike që nuk tretet në ujë. Kgo mund të zbulohet lehtësisht duke përdorur një zgjidhje jodi.

Dëshmi për formimin e niseshtës në gjethet e ekspozuara ndaj dritës

Le të vërtetojmë se në gjethet jeshile të bimëve niseshteja formohet nga dioksidi i karbonit dhe uji. Për ta bërë këtë, merrni parasysh një eksperiment që u krye dikur nga Julius Sachs.

Një bimë shtëpie (barbarozë ose aguliçe) mbahet në errësirë ​​për dy ditë në mënyrë që e gjithë niseshteja të përdoret për procese jetësore. Më pas mbulohen disa gjethe nga të dyja anët me letër të zezë në mënyrë që të mbulohet vetëm një pjesë e tyre. Gjatë ditës, bima është e ekspozuar ndaj dritës, dhe gjatë natës ajo ndriçohet shtesë duke përdorur një llambë tavoline.

Pas një dite, gjethet në studim priten. Për të kuptuar se në cilën pjesë të niseshtës së gjetheve është formuar, gjethet zihen në ujë (për të fryrë kokrrat e niseshtës) dhe më pas mbahen në alkool të nxehtë (klorofili tretet dhe gjethja zbardhet). Pastaj gjethet lahen në ujë dhe trajtohen me një zgjidhje të dobët të jodit. Kështu, zonat e gjetheve që janë ekspozuar ndaj dritës marrin një ngjyrë blu nga veprimi i jodit. Kjo do të thotë se niseshteja u formua në qelizat e pjesës së ndriçuar të gjethes. Prandaj, fotosinteza ndodh vetëm në dritë.

Dëshmi për nevojën për dioksid karboni për fotosintezë

Për të vërtetuar se dioksidi i karbonit është i nevojshëm për formimin e niseshtës në gjethe, edhe bima e shtëpisë mbahet fillimisht në errësirë. Njëra nga gjethet vendoset më pas në një balonë me një sasi të vogël uji gëlqereje. Balona mbyllet me një shtupë pambuku. Bima është e ekspozuar ndaj dritës. Dioksidi i karbonit absorbohet nga uji i gëlqeres, kështu që nuk do të jetë në balonë. Gjethja pritet dhe, ashtu si në eksperimentin e mëparshëm, ekzaminohet për praninë e niseshtës. Mbahet në ujë të nxehtë dhe alkool dhe trajtohet me tretësirë ​​jodi. Sidoqoftë, në këtë rast, rezultati i eksperimentit do të jetë i ndryshëm: gjethja nuk bëhet blu, sepse nuk përmban niseshte. Prandaj, për formimin e niseshtës, përveç dritës dhe ujit, nevojitet edhe dioksidi i karbonit.

Kështu, ne iu përgjigjëm pyetjes se çfarë ushqimi merr bima nga ajri. Përvoja ka treguar se është dioksid karboni. Është e nevojshme për formimin e lëndës organike.

Organizmat që krijojnë në mënyrë të pavarur substanca organike për të ndërtuar trupin e tyre quhen autotrophamne (greqisht autos - vetë, trofe - ushqim).

Dëshmi për prodhimin e oksigjenit gjatë fotosintezës

Për të vërtetuar se gjatë fotosintezës, bimët lëshojnë oksigjen në mjedisin e jashtëm, merrni parasysh një eksperiment me bimën ujore Elodea. Fidanet Elodea zhyten në një enë me ujë dhe mbulohen me një hinkë sipër. Vendosni një epruvetë të mbushur me ujë në fund të hinkës. Bima ekspozohet në dritë për dy deri në tre ditë. Kur ekspozohet ndaj dritës, elodea prodhon flluska gazi. Ato grumbullohen në krye të epruvetës, duke zhvendosur ujin. Për të zbuluar se për çfarë lloj gazi bëhet fjalë, epruveta hiqet me kujdes dhe futet në të një copëz që digjet. Shkëputja pulson me shkëlqim. Kjo do të thotë se oksigjeni është grumbulluar në balonë, e cila mbështet djegien.

Roli kozmik i bimëve

Bimët që përmbajnë klorofil janë në gjendje të thithin energjinë diellore. Prandaj K.A. Timiryazev e quajti rolin e tyre në Tokë kozmike. Një pjesë e energjisë diellore të ruajtur në lëndë organike mund të ruhet për një kohë të gjatë. Qymyri, torfe, nafta formohen nga substanca që në kohët e lashta gjeologjike krijoheshin nga bimët e gjelbra dhe thithnin energjinë e Diellit. Duke djegur materiale natyrore të djegshme, një person çliron energjinë e ruajtur miliona vjet më parë nga bimët e gjelbra.