Дәріс 6. Өмірдің энергиясы. 2. Ұйымдастырушы
Көмірқышқыл газы: фотосинтез және химиясинтез

Фотосинтез

Глюкоза мысалында біз тірі организмдерде органикалық молекулаларда энергия өндіру үшін көмірқышқыл газы мен суға бөлінетінін қарастырдық. Енді кері процесті қарастырайық - олар сияқты органикалық заттар (Дәл сол глюкоза) көмірқышқыл газынан және судан жасалған, яғни. фотосинтез. Шын мәнінде, біз биосинтез органиканың аз таралған нұсқалары бар, оларды біз қарастырамыз. Алайда, басты нәрсе - фотосинтез, нәтижесінде жыл сайын 150 миллиард тонна Сахаров жер бетінде қалыптасады.

Біз фотосинтездің жалпы реакциясын еске түсірдік:

O 2 + h 2 o \u003d (Ch 2 o) + O 2.

Тыныс алғанда, біз глюкозаны белгілі бір мөлшерде (шамамен 30 дана) тамақтандырдық (шамамен 30 дана) ATP молекулалары. Глюкоза синтезі үшін сіз ATP молекулаларын өткізуіңіз керек деп болжауға қисын. Сонымен қатар, егер сіз биохимиялық реакциялардың жүз пайыздық тиімділігінен алыс деп санасаңыз, онда бір глюкоза молекуласының синтезі үшін бірнеше ATP молекулаларын жұмсау керек. Бұл табиғи түрде тыныс алу сияқты, органикалық синтездеу процесі екі бөліктен тұрады - ATP-мен айналысатын және глюкозамен айналысатын адам, яғни. Сөйтіп, бір жерде, бір жерде ATP-тің әмбебап энергия көзі ретінде синтезі және тек содан кейін - осы ATP энергиясына байланысты глюкозаның синтезі болуы керек. Бұл екі процесстің екеуі де оқиды.

Өткізілуге \u200b\u200bжақын болғандықтан, ATP алу үшін энергияның, энергияның мөлшерін азайтуға және біз органдардың бөлінуінен, бірақ басқа көзден алмаймыз. Кең жағдайда, көзі күн сәулесі болады.

Оқудың басында да, фотосинтез, температураға тәуелді және тәуелсіз, бірақ керісінше, жарықтандырылатын реакциялар тобы бар екендігі де, реакциялар тобы екендігі көрсетілді, олар жарықтандырылмайды және температураға байланысты. Біріншісі атынды алды жеңіл сахна фотосинтезіекіншіден Қараңғы кезең фотосинтезі. Мұны біреу түстен кейін, ал екіншісі - түнде түсінбеуі керек. Реакциялар жиынтығы бір уақытта жүреді, тек бір жарық үшін және екіншісі үшін - жоқ. Табиғи тапсырмалар үшін өте жақсы, фотосинтездің жеңіл фазасы тотығу фосфорлануына ұқсайды, ал қараңғы фаза - цикл, Кребс цикліне ұқсас.

Фотосинтездің жарық фазасымен танысу үшін біз мұндай химиялық құбылысты пигменттер ретінде қарастыруымыз керек. Пигменттер дегеніміз не? Олар боялған заттар. Неліктен кейбір заттар боялады, ал заттардың көпшілігі түссіз? Кейбір түс туралы біздің көзқарасымыз нені білдіреді? Бұл дегеніміз, бізге әр түрлі толқын ұзындығымен фотондардың арақатынасы келіп, күндізгі жарық сәулесінен ерекшеленеді. Өздеріңіз білесіздер, ақ жарық - бұл кемпірқосақтың барлық түстерінің тура мағынасындағы фотондар қоспасы. Жеңіл бояу дегеніміз, кейбір толқын ұзындығының басқалардан басым болуы. Біз заттарды күндізгі уақытта қарастырамыз. Тиісінше, егер біз боялған затты көрген болса, бұл белгілі бір толқын ұзындығымен фотондарды іріктеп сіңіреді дегенді білдіреді. Татулықсыз, сіңірілген фотондар өмір сүре алмайды. Олардың энергиясы қайда барады? Бұл молекуланың толқуына, оны жаңа, энергетикалық қаныққан күйге беруге кетеді.

Жарықты сіңіру және энергиямен қаныққан күйге ауысу үшін молекула мұндай күйдің болуы мүмкін жүйе болуы керек. Органикалық пигменттердің көпшілігі көміртегі арасындағы қос және бір байланыстардың тұрақты қосылысы бар заттар, яғни I.E. жорықекі қос қосылымдар. Бұл сілтемелер қос облигацияларды қалыптастыруға қатысатын электрондар (орбитен қалыптастырған, қатыспаған) резонанстық жүйелер құрайдыsP 2. -Хофонизация), бүкіл жүйеде және бірнеше энергетикалық күйде бола алады. Электроннан екіншісіне ауысу үшін қажет мемлекеттер мен энергияның саны әр молекулаға қатаң түрде бекітілген. Бұл кванттық физика - ғылымнан, біз сіздермен бірге дайын емес адамды түсіну қиынға соғады. Сондықтан, біз оны ғылыми қоғамдастықтың сыни қасиеттеріне сенеміз, ол бір кездері кванттық теорияны қабылдайтын, бірақ оның үлкен жетістіктері барлық күмәнді жоққа шығарады.

Резонанстық жүйелердегі электронның күйін ажырататын энергия спектрдің көрінетін бөлігіндегі бір немесе басқа толқын ұзындығының энергиясына сәйкес келеді. Сондықтан, резонанстық жүйелер қуат көздерін көп энергиямен қаныққан мемлекеттердің біріне аударатын немесе сәл көбірек аударылатын осы фотондарды сіңіреді. (Фотон қуаты электронның қозу энергиясына тең болғандықтан, оның негізгі бөлігі электронға берілгеннен кейін, оның негізгі бөлігі электронға беріледі). Сондықтан әдетте резонанстық жүйелер бар заттар боялған, яғни олар пигменттер болып табылады.

Біздің ісіміз үшін кейбір маңызды пигменттердің молекулаларын қарастырайық. Ең маңызды пигмент - хлорофиллден бастау.

Гемоглобинге және цитохромдармен молекулаларға бекітілген, біз ашық жұмыс және дерлік симметриялық органикалық дизайнды, соның ішінде бірнеше қос байланыстарды көреміз. порфирин сақинасы. Оның орталығында металл атом, бірақ темірден емес, микроэлемен емес, магний бар. Ол төрт азот атомдарымен (магний және порфириндік сақина) байланысты кешкен). Мұндай молекула боялған және қателеспейтінін айта аламыз. Бұл молекула фотондарды күлгін және көк түсте сіңіреді, содан кейін спектрдің қызыл бөлігінде және спектрдің жасыл және сары бөлігінде фотондармен араласпайды. Сондықтан, хлорофилл мен өсімдіктер жасыл болып көрінеді - олар жай жасыл сәулелерді пайдалана алмайды және оларды ақ жарықтың айналасында жүре алмайды (оны майлы жасыл).

Хлорофилл молекуласындағы порфирин сақинасына ұзақ көмірсутек құйрығы бекітілген. Суретте 6.1 Ол анкориялық тізбек сияқты аздап. Ол осындай. ЭЛЕКТРОНАТЫН АТЕРМЕНДЕР БОЛМАЙДЫ, Молекуланың бұл бөлігі поляр емес, сондықтан гидрофобты. Оны қолдана отырып, хлорофилл фосфолипидтің мембранасының гидрофобты ортаңғы бөлігінде құшақталған.

Хлорофилл өсімдіктері екі формамен ұсынылған -а. және в.. Жасыл өсімдіктерде хлорофиллдің төрттен бір бөлігі екінші формамен ұсынылған в.. Бұл порфирин сақинасының шетіндегі бір метил тобының сипаттамасымен сипатталады -CH 3. алмастырды -Ch 2 о. . Бұл молекуланың сіңіру спектрін ауыстыру үшін жеткілікті болады. Бұл спектрлер суретте көрсетілген:

Фотосинтездің жарық фазасы кезінде күн сәулесінің әсерінен күн сәулесінің қуаттылығы хлорофилл молекуласының электронына ауыстырылады және ATP-ді синтездеу үшін қолданылады - біз өмір сүру жүйелері қаншалықты қозғалған электрондарды қаншалықты қызықтырып, ақырын және онымен көрдік олармен бірге өздерінің пайдасы. Жоғарыда көрсетілген суретте сәулелендірілген жарықтың толқын ұзындығына байланысты фотосинтездің тиімділігінің сызбасы көрсетілген.

Біршама басқа құрылымда каротиноидтар бар - қызыл және сары пигменттер. (Бұл сәбіз және роуандар, олар А дәрумені және олар да, сонымен қатар қос байланыстардың жүйесі бар, оларда біршама қарапайым.

Каротиноидтар фотосинтезге де қатысады, бірақ көмекші молекулалар ретінде.

Бізге кеңістіктік брондау қажет. Жасуша тыныс алу сияқты, митохондрияда, фотосинтез хлоропласталарға барады. Хлоропласттар - бұл Митохондрияға ұқсас органеллалар, бірақ олар үлкен және дамыған ішкі құрылымы бар; Тегіс көпіршіктермен толтырылған - тайпоидтар, олар жиналған - некеде жиналады.

Фотосинтез пигменттері Тляпоидты мембрананың ішкі жағында орналасқан. Оларды Б. фотожүйелер - Жарық аулауындағы бүкіл антенна өрістері - әр жүйеде әр түрлі пигменттердің 250-400 молекуласы бар. Бірақ олардың ішінде бір хлорофилл молекуласы үшін негізгі маңызды бірақ - деп аталады реакция орталығы Фотожүйелер. Барлық басқа пигмент молекулалары шақырылады антенна молекулалары. Фото жүйесіндегі барлық пигменттер қозған күйдің бір-бірінің энергиясын бере алады. Пигмент молекуласынан сіңірілген фотон энергиясы, оған іргелес молекула реакция орталығына жеткенше беріледі. Реакция орталығының резонанстық жүйесі қозған жағдайда, ол акцепторлық молекуламен екі қозулы электронды жібереді және осылайша оң зарядты тотықтырады және алады.

Өсімдіктерде екі фотожүйелер бар - 1 және 2. Өздерінің реакция орталықтарының молекулалары біршама-бірінен ерекшеленеді - біріншісінің толқын ұзындығында 700 нм, екіншісі - 680 нм, броньдау суреттерді нақтылау үшін брондау жасалады схемалар), оларды P700 және P680 көрсетеді. (Оңтайлы сіңудегі айырмашылықтар пигменттердің құрылымындағы шағын айырмашылықтарға байланысты.) Әдетте, бұл екі жүйе екі бөліктен тұратын конвейер ретінде қосылып, шақырылады циклдік емес фото Фосфаэлинг.

Тағы бір схема:

Өндірістік цикл фото жүйеден басталады. 2. Онда мыналар болады:

1) антенна молекулалары фотоннан түсіріп, P680 белсенді орталықтың молекуласының қозуын жібереді;

2) P680 қоздырылған молекуласы кофакторға екі электронды бередіQ. (Митохондриядағы электронды трансферт схемасына қатысқанға өте ұқсас), ол тотықтырылған және оң зарядқа ие болады;

3) Марганец бар кейбір ферменттердің әсерінен, P680-нің тотықсыздандырылған молекуласы азаяды, су молекуласынан екі электронды қабылдайды. Бұл жағдайда су прокурондар мен молекулалық оттегіне бөлінеді. Бір оттегі молекуласын жасау үшін, сіз қосындысында төрт электронды жоғалтқан екі P680 молекулаларын қалпына келтіруіңіз керек, ал төрт протон пайда болады.

Біз назар аударамыз - осында оттегі фотосинтез кезінде пайда болады. Ол жарық әсерінен су молекулаларын бөлу арқылы пайда болғандықтан, бұл процесс шақырылады су фотолизисі;

4) Бұл протондар талыноидтың ішкі кеңістігінде құрылады, онда қоршаған кеңістікпен салыстырғанда протондардың концентрациясы қоршалған (яғни қышқыл ортамен) пайда болады. Осылайша, біздің ескі таныстарымыз қалыптасады - Протон градиент және мембраналық әлеует. Мұның бәрі қалай пайдаланылатынын білеміз: ATP-Syntetheas ADP-ден ATP-ден тыс және синтездеуге арналған протондар шығарады. Біз митохондриядан бір айқын айырмашылығымызға назар аударамыз - Митохондриядағы тотығу фосфорлануымен, протондар ішкі митохондриялық мембранамен шектелген және ATP синтетазасына кіреді. Біздің жағдайда протондар талынокоидтың ішкі кеңістігіне жіберіліп, сол жерден ATP Synthetia арқылы шығады. Алайда, ішкі ащы тілакоид екі хлоропласт мембраналары арасындағы кеңістікке сәйкес келеді - бұл ішкі мембрананың бүктелген қатпарлары сияқты;

5) Сонымен бірге, екі электрон кофакторға кірдіQ. Әрі қарай электронды тасымалдау тізбегіне ұқсас ақуыз тізбегі бойынша беріледі. Онда сонымен қатар цитокондар, цитькромалар - темір және күкірт, хлорофилл және пластик бар ақуыздар бар, құрамында мыстың құрамында темір атомы бар ақуыздар бар. Электрондардың өтуі сонымен қатар Тилакоидты мембрана арқылы протондарды тасымалдау арқылы, ол қайтадан ATP-синтетаза диірменіне су құйады;

6) Соңында электрондар пластиновианиннен 2-молекула P700 молекуласына дейін келеді.

1-фото жүйесінде мыналар орын алады:

1) Антенна молекулалары Энергияны ұстап, қуатталған R700 реакция орталығының резонанстық жүйесіне қуаттайды, ол толқытылған және қабылдаған протехникалық ақуызы бар екі электронды (P430) екі электронды береді. Жағдайдағыдай фОТЕМЕССИЯ 2, R700, осылайша оң зарядтарды тотықтырады және алады;

2) Бұл молекула екі «тыныштандырылды», бірақ екі «тыныштыққа» ие болды (бірақ бастапқы күйге емес, олардың энергиясы әлі толық өткізілмеген!) Электротожүйелден алынған электрон 2. Бұл жағдайда алынған, бар Суретке түсірудің қажеті жоқ және болмайды;

3) P430 құрамында темір құрамында темір бар ақуызға электрондар береді, оны ферромодоксин деп атайды;

4) Электрондарды алған кезде, бұл ақуыз NADF + CoEnzyment-ті NADF-N қалпына келтіреді. Бұл коэнзим - бұл фосфорланған. Процесс Тляпоидтың сыртқы мембранасында жүреді. Ол үшін Цлоропласттың ішкі кеңістігінен Талыноидқа қатысты протон қажет. Осылайша, Протон градиенті тек жетілдірілген.

Соңғы кезең сізге есіңізде жоқ па? Иә, ол NAD-H электронды трансферлік тізбек бойында электрондар қалай өтіп, электрондар бергенін еске салады. Тек мұнда бәрі кері тәртіпте болады. Онда NAD-H электронды энергияны қабылдады, ол электронды тасымалдау тізбегі арқылы жоғалды. Міне, керісінше, екі рет конъюнкталды фотожүйелер жинаған, оның NADF + таратылған күн сәулесінің энергиясынан, оны қалпына келтіреді, оны NADF-N-ға береді.

Шынында да, фотосинтездің жарық фазасы митохондриядағы тотығу фосфорлануына ұқсас, себебі электрондар ұқсас бос орын тізбегінде беріледі, нәтижесінде электрондар осы жағдайда, талакоидтың ішкі кеңістігі - шамадан тыс Протондардың концентрациясы жасалады және мембранада - ықтимал айырмашылық. Электростатикалық күштердің пайда болатын энергетикалық энергиясы ATP-ді ATP-Synthethate жүргізген градиентте протондар қозғалысына байланысты синтездеу үшін қолданылады. Тоте-фосфорланудан айырмашылық, егер электрондарды қозғау үшін NAD-H молекуласы болса, онда ол осы жерде қолданылады, ал NPF +, керісінше, қалпына келтіріліп, фотосинтездің қараңғы сатысында қолданылады ( және одан әрі сол митохондрияда қолданылған шығар. Тұтастай алғанда, протондар судың фотолиздеріндегі терасоидтың ішкі аралықта қалыптасады, олар фотолиспен түсірілген, олар фотолиспен бірге 2-фотожүйенің жұмысында енгізіліп, Талцидтің сыртқы аралықтарынан NADF + қалпына келтіріледі NADF-H-ге, оның көмегімен сутегі фотосинтез кезінде синтезделген қазіргі көмірсуларда.

Схемада фотосинтездің жеңіл кезеңінің барлық негізгі процестерінде бар-жоғын көрсету:

Алайда, 1-фото жүйесі жұмыс істей алады және дербес. Сонымен бірге, электрондарды қозғалған электрондармен айналып өту жолы қолданылады - атап айтқанда, фотосистистектің сол электронды тізбегі қолданылады, ол фотоспирлік жүйеден тұрады. 2-ші электрондар, ол арқылы Tylyacide сыртқы ортасынан протондарды тасымалдауға себеп болады «Протон градиентін» арттыратын ішкі, және 1 - P700 Фото жүйесінің реакциялық орталығына оралыңыз. Осылайша, бұл жерде жарық суды тотып, Надфты қалпына келтірмейтін протон сорғысының дөңгелегін бұрады. Ол шақырылады циклдік фото Фосфаэлинг. Ол циклдік емес параллельге шығуға болады. Сонымен қатар, оны фотосинтез процесінде оттегі шығармаған кейбір фотосинтикалық бактериялар қолданады.

Фосинтездің жеңілдік фазасының нәтижесі циклдік емес фотофондағы (және бұл негізгі нұсқа) осындай реакция ретінде жазылуы мүмкін:

2Одадоф + 2адоф + 2Аад + 2F- + 2 H 2 O + 4 HV \u003d 2NONDAD-H + \u200b\u200b2ATITF + O 2.

Мұнда HV - шартты белгі Бір фотонның энергиясы, F ерітіндісінен фосфор қышқылының қалдықтарының шартты түрде белгіленуі. Шамамен, ол тотығу фосфорлануындағыдай, ATP синтетазымен синтезделген ATP мөлшері фотоспектрінде ақуыз тізбегі бойында жоқ электрондар мөлшеріне қатаң тәуелділікпен байланысты емес.

Біздің Geslethemey фотосинтездің жарық фазасы, оның толық диаграммасы суретте көрсетілген. 6.6, - бір ATP және біреуі қалпына келтірілген коэнзим (демек, біз есімізде, дем алғандай, дем алғандай, демсіз »2,5 ATP), яғни бір сіңірілген фотоннан алынған энергияның бір кванттық бір кванттық үшін екі Aftps. Жаман емес!

Сонымен, біз фотосинтез кезінде энергияның (I.e. ATP) қайдан алдық. Бұл энергияны пайдаланып органикалық қалай жасалатынын ескеру қажет.

Өсімдіктер осы өндірістің үш нұсқасын пайдаланады. Олардың ең көп таралғанын қарастырыңыз, оларды көгілдір-жасыл балдырлар және фотосинтетикалық және тіпті химолетикалық бактериялар - кальвин циклі арқылы да қарастырады. Бұл органикалық заттардың басқа жабық циклі, олардың біріне KREBS цикліне ұқсас арнайы ферменттердің әсерінен біріктірілген цикл. Айтпақшы, тағы біреуі Нобель сыйлығы, 1961 ж. - Мелвин Кальвинін кім ашты.

Цикл бес көміртек атомының тізбегінен басталады және екі фосфат топтарымен, рентмулоза-1,5-бифосфат (және аяқталады) бар. Процесс арнайы ферменттік-рибулособипхосфат-нақтылау-анықтама - оны 2 молекуладан қосқан кезде басталады. Алтекалық молекула қысқа уақыт ішінде құрылған, бірден глицерат-3-фосфаттың екі молекуласына бөлінеді (ол 3-фосфоглицерат, біз гликолизде осы заттың барлығымен кездестік). Олардың әрқайсысында үш көміртек атомдары бар (сондықтан Кальвин циклі да аталады)C. Көмірқышқыл газын бекітудің 3-тәсілі).

Шын мәнінде, бұл ферменттік-рибулособимфосфосфосфосфосфосилаза іс жүзінде органға сутек газын бекітеді. Бұл таңқаларлық, баяу фермент - бұл карбоксилдер тек үш рентмулоза-1,5-бифосфат молекулалары. Ферменттер үшін бұл өте аз! Сондықтан бұл фермент қажет. Ол талакоидты мембраналардың бетіне бекітілген және хлоропласттың барлық белоктарының 50% құрайды. Ол туралы бұл әлемдегі ең көп кездесетін ақуыз екендігі белгілі (не үшін ойлаңыз).

Глицерат-3-фосфат бір ATP молекуласының бағасы бар глицерат-3-фосфат дифосфоглицератқа фосфорланған. Ол, өз кезегінде, глайкердредедегид-3-фосфатқа дефосфорилиялар, ал осы реакция кезінде қалпына келтірілген NADF-H-дің молекуласы NADF + -ге тотығады. Тағы да энергия шығыны!

Алынған қосылыс - бұл глинальдыгид-3-фосфат - біздің ескі таныс. Ол Гликолиз процесінде глюкоза жабынында пайда болады, атап айтқанда, фрукто-1,6 биофосфат бөлінген кезде. Оның ішінде, энергия шығындарынсыз ферментативті реакциялар кезінде глюкозаны алуға болады. Кейбір гликолиз реакциялары қайтымсыз (атап айтқанда, ATP бұзылған), сондықтан басқа реакциялар және басқа да делдалдар тартылған.

Барлық фотосинтез сияқты болып көрінуі мүмкін. Бірақ одан әрі жалғастыру үшін бізге рентмулоза-1,5-бифосфат - түзетудің негізгі субстраты қандай да бір түрде қалпына келуіміз керек көміртегі диоксиді фермент. Сондықтан, қалыптасқан гликалдегид-3-фосфаттың әр 12 молекуласы үшін тек екі фосфат глюкоза синтезіне барады, ал 10-ы алты рентмулоза-1,5-бифосфат молекулаларын қалпына келтіруге жіберіледі. Бұл процессте, 12 x 3 \u003d 6 x 5 \u003d 30 көміртегі атомдары қатысады, олар 6 бес көміртекті молекулалардан, 6 бес көміртекті құрайды. Сонымен бірге, бізде кіреберісте 10 фосфат тобы бар (глилиндегид-3-фосфаттың бір молекуласы), ал шығысы оларға 12-ге ие болуы керек. Алайда, осы бөлімде алты ATP молекулалары жұмсалды.

Егер цикл кезінде қалпына келтіретін зат қалпына келтірілсе (қосымша синтезделмеген және өткізілмеген), содан кейін көмірқышқыл газын бекіту теңдеуі осындай тәсілмен алынады:

6 CO 2. + 12NONDAD-H +18 ATP \u003d 1 глюкоза + 12-ді + 18adf + 18F - + 6Н 2 о.

(Мұнда F - бұл тегін фосфор тобы).

Біз 12 қысқарған коэнзим мен глюкозаның молекуласына 18 аспын аламыз. Егер біз «ATP» аспан астындағы электронды тасымалдау тізбегіндегі қалпына келтірілген коэнзимнің «бағасын» еске түсірсек, онда бір глюкоза молекуласының өндірісі бірыңғай жасушааралық валюта болып табылады - бізге 48 ATP-де бізді біртұтас валютада қамтамасыз етеді. Оның бөлінуімен бізде шамамен 30 ас қасық бар. Сатып алу және сату барысында айырмашылық «маржа» деп аталады. Бұл жағдайда бұл өте үлкен! Биохимиялық процестердің тиімділігіне байланысты энергияның шамамен 1/3 бөлігі жоғалады. (Техникада бұл тиімділіктің үлкен құнын түзетеді.)

Біз байқағандай, фотосинтез, әдетте, жасуша тыныс алуға ұқсайды, ішіне айналады. Бұл жерде, олардың кейбіреулері циклде жабылған жалғыз органикалық зат кезінде олардың кейбіреулері көмірқышқыл газын және қалпына келтірілген коэффициенттерді бөліп, содан кейін тотықтырылған, электронды тасымалдау тізбегіне электрондар беріп, олар формада молекулалық оттегіне кірді су. Мұнда процесс судағы электрондардың кеңеюінен басталады, өйткені олардан олардан (жарық түскен энергия алған) электронды тасымалдау тізбегіне және сайып келгенде, коэнзимдерге барады. Қалпына келтірілген сәйкестендірілген және көмірқышқыл газы ATP құнымен синтезделген органикалық заттардың циклдік араласуына кіреді. Тіпті ғарыш органелліне қатысты сыртқы кеңістіктің бөлімдері де ішке кіріп, толатоидтың ішкі кеңістігіне айналды.

Дегенмен, фотосинтездің осы нұсқасы су астындағы тас бар. Рибулособиппиффатифата репулоз-1,5-бифосфатты тек бізге ғана емес (мысалы, өсімдіктер) ғана емес, глицерат-3-фосфаттың екі молекуласы, сонымен қатар керісінше, сонымен қатар оны тотықтырады Бір молекуладан глицерат-3-фосфатқа оттегі бар, көмірқышқыл газының молекуласы бар.

Содан кейін фосфогликлин қышқылы гликоль қышқылына ауыстырылады және тағы екі көмірқышқыл диоксидті молекулаларына дейін тотығады (бұл арнайы жасуша электрондарында - пироксисомдарда, бұл үшін плитацияларға жақын). Органикалық молекулада көмірқышқыл газын бекітудің орнына, керісінше, біз оны органикалық молекуладан шығарамыз. Бұл процесс, өйткені ол көмірқышқыл газының шығарылуымен оттегін тұтынудан тұрады фото қойБірақ нақты тыныс алудан айырмашылығы, пайдалы энергия жабылмайды. Қажетті процесс (көмірқышқыл газын бекіту) көмірқышқыл газының жоғары концентрациясы және қажет емес (көмірқышқыл газын бөліп), керісінше, көмірқышқыл газының және жоғары оттегінің төменгі концентрациясында, бірақ бұл Атмосферада және мезофилл жасушаларында басым болатын жағдайлар. - Фотосинтез пайда болатын көкөніс тіндері.

Нәтижесінде, фотографиялық есебінен, жалғыз бекітілген көміртектің жартысына дейін жоғалады. Бұл кедергіні айналып өту үшін, көптеген байланыспаған өсімдіктер бойынша СО 2 түзету жұмыстары жүргізілді. Ол C4 жолы деп аталады. Оның астында көмірқышқыл газы екі рет бекітілген - алдымен фосфоэнолпенолпириспат молекуласында мальцид қышқылын қалыптастырумен немесе 4 көміртек атомдары бар мальаталармен (басқа өсімдіктерде) (басқа өсімдіктерде) (басқа өсімдіктерде) (басқа өсімдіктерде) (басқа өсімдіктерде) (басқа өсімдіктерде) (басқа өсімдіктерде) тұрады.

Бұл процесс мембранаға бекітілген, бірақ мезофила жасушаларының цитоплазмасында еріген фосфоэнолпататуатикалық фосфоэнолпататуататаза ферменттерімен жазаланады. Сонымен қатар, ол осындай коэкуляр емес, және оның ылғалданған формасы - суды еріткен кезде CO 2-мен теңестірілген коэффициент коды. Өтініш қышқылы содан кейін басқа ұяшықтарға (тамырлы сәулелердің қабаттасуы) тасымалдайды, мұнда көмірқышқыл газының молекуласы қайта өңделеді, ал бірден, ештеңе болмағандай, ол Кальвин цикліне енеді. Бір уақытта қалыптасқан пируват мезофил жасушаларына оралады, мұнда фосфорланттар ATP құны бар фосфорландар, осылайша фосфоэнолпенолпируватқа ауыстырылады, осылайша қалпына келтіреді - және бәрі циклде қайталанады. Отқа жапсырманың торларында, мұнда оттегі енбейді, мұндағы оттегі енбейді, көмірқышқыл газының концентрациясы REBULOSOBIPHOSPHOSPLABSYLASE қажетті реакцияны катализациялауы үшін жасалады. C4 жолын пайдалану арқылы біз PhosphoryLate Pyruvate үшін қосымша ATP молекуласын жұмсауға мәжбүрміз.

Біз сіздің назарыңызды Пируват пен мальцик қышқылы KREBS циклінде сақтағанымызға, яғни фотосинтездің қара кезеңінің «құтқарылуы» үшін, фотосинтездің қараңғы сатысы үшін, осы ескі жақсы циклдің бір бөлігі қатысты. Биохимиядағы заттардың әдеттегі мысалы.

4-пен айналып өту жоғары температурада тиімді, бірақ төмен деңгейде тиімсіз. Сондықтан, олардан ләззат алатын өсімдіктердің үлесі оңтүстікке қарай артады.

Сондай-ақ, «Толстанковтың жолы» деп аталатын «Толстанков» деп аталады - ол Толстанканың және Кактус отбасында жүзеге асырылады. Бұл өте қалың өсімдіктер, олар ыстық және аз су қайда өседі. Сақталған су, ыстық күн ішінде олар олардың шаңдарын жабады (бұл газдар жапырақтарға енетін тесіктер), сондықтан СО-дан асып кетпейді. SO 2 түзету тек түнде болып жатыр, оның ішінде бұл уалас қышқыл көп мөлшерде ингибирленеді. Түстен кейін, жабық шаңмен, ол DecarBoxylant және CO 2 қалпына келтіретін CON 2 Кальвин цикліне кіреді (ол фотосинтездің қараңғы фазасына жатады). Сондықтан бұл өсімдіктер сонымен қатар 4 нүкте бар айналма жолдарды 4 нүктеде қолданады, көмірқышқыл газын екі рет бекітеді, бірақ олардың бастапқы бекітуі бұрынғы нұсқадағыдай, бос жерде және уақытында емес, кальвин циклі (әр түрлі ұяшықтарда) бөлінеді.

Біз әдетте, биохимия арасындағы қоршаған ортаны қорғаумен, ағзалардың сыртқы ортасы мен бір-бірімен өзара әрекеттесуі туралы біз сізге қажет болмайтын осы белгілерді әдейі қарастырамыз.

Осылайша, фотосинтездің қара кезеңі, яғни, бұл бірнеше нұсқаларда бар органикалық заттардың синтезі. Жарқын фаза барлық жасыл өсімдіктерде және цианобактерияларда бірдей ұйымдастырылған (көк-жасыл балдырлар). Алайда, фотосинтетикалық бактериялардың басқа түрінде немесе фототрофиялық бактерияларЦианобактериялар - күлгінжәне жасылбактериялар және фотосинтездің басқа түрлері де орындалады. Фототрофтық бактериялардың екі түрі олардың хлорофилллерінің құрылымында және олардың жиынтығында ерекшеленеді. Сонымен қатар, күлгін бактериялардың күлгін (немесе қоңыр, сары) түсі ең жоғары өсімдіктерге, каротиноидтарға байланысты. Ең қызығы, хлорофиллдің күлгін бактериялар фотондарды сіңіре алады және спектрдің көрінбейтін инфрақызыл бөлігінде фотосинтезді сіңіре алады. Бұл көрінетін жарық енбейтін тереңдікте өте маңызды. Жасуша фототрофикалық бактерияларының ішкі кеңістігі фотосинтетикалық мембраналық құрылымдармен толтырылған, кейбір жағдайларда тілекоидтарды еске түсіреді.

Жалпы теңдеу Фототрофиялық бактериялардағы фотосинтез жасыл өсімдіктермен бірдей:

СО 2 + H 2 X \u003d (CH 2 O) + 2x.

Тек оттегі x-ке ауыстырылады, бұл жағдайдаH 2 x. - Бұл су емес, бірақ протон сыйлайтын электронды электронды және бір реттік электронды таратумен тотықтыруға қабілетті су емес. Мұндай зат сутегі сульфидін, тироулфат, тиоульфат, молекулалық сутегі (бұл жағдайда x \u003d 0) және органикалық қосылыстарды орындай алады.

Жасыл және күлгін бактерияларда тек бір типтегі фотожүйелер бар. Олар сонымен қатар циклдік фотофослоуацияны жүзеге асыра алады, оларда электрондар мен сутегі мен сутегі мен сутегі және цикл емес, мұндай донор қажет. Неліктен өсімдіктер мен цианобактериялар екі фотожүйенің конъюгациялық жұмысына қажет болды? Кальвин цикліндегі органиканың синтезі үшін тек ATP ретінде ағып қана қоймай, сонымен қатар қалпына келтірілген NADF-те, сонымен қатар қалпына келтірілген NADF тек энергия ғана емес, сонымен қатар сутектер сияқты. Надф + молекуласын NADF-N-ға қалпына келтіру үшін жеткілікті жоғары қуатқа электронды түрге аудару үшін, екі фотожүйелерді дәйекті пайдалану қажет. Екі фотонның энергиясы су құрамындағы оттегі атомынан электронды қабылдау үшін жеткілікті болды.

Бір қызығы, Conjugate екі фотожүйелерінде, ол цианобактериялар (көк-жасыл балдырлар) ойлап тапқан екі фотожүйелерде, фотожүйе 1-фотожүйе және фотожүйе 2 фотожүйесі күлгін бактериялардан тұрады. Осы дайын механизмдердің екеуін біріктіру арқылы цианобактериялар судың тотығу қабілетіне және NADF + қалпына келтіруге қабілетті болды. Бактериялар генетикалық материалмен оңай алмасады, ал олар үшін екі байланыссыз эволюциялық сызықтың мұндай қауымдастығы ерекше нәрсе емес. Өсімдіктер көк-жасыл балдырлардан жұптастырылған фотожүйені мұра етті. Қалай - біз оны 8 дәрістен көреміз.

Фототрофиялық бактериялардағы фотосинтездің ең көп таралған нұсқасы судың орнына бірдей оттегі тобынан алынған сутегі қосылысы қолданылады. Фототрофиялық күкірт бактерияларыМұндай опция жүзеге асырылған жерде, сутегі сульфиді сіңеді және олар күкіртті бөледі.

Күкірт бактериялары күлгін және барлық дерлік жасыл бактериялардың бөлігі болып табылады. Мұндай бактериялар қайда өмір сүруі керек? Шамасы, белсенді жанартау салаларында. Жанартаулар көп күкірт бөледі, негізінен оттегі бар (күкірт газы)Сонымен 3. ) және сутегі (сутегі сульфидті)H 2 S. ). Ия, кратерде белсенді жанартаулар шынымен өмір сүрмейді. Алайда, оған жақын, сондай-ақ жойылған жанартаудың аяғымен, сондай-ақ вулкандық газдар жарамдылық мерзімі бар - фуролла. Әдетте олар тау жыныстарының жарықтарында орналасқан, бұл судың тереңдеуіне сәйкес келеді, мұнда су жиналады. Бұл су сутегі сульфидімен қаныққан, бұл фотосинтетикалық күкірт бактериялары үшін қолайлы орта.

Күкірт бөлінген қандай? Барлық күкірт фототрофикалық бактериялары қалпына келтірілген күкірт қосылыстарын минералды күкіртке тотықтырады - берік. Кейбір бактерияларда күкірт қатты бөлшектер түріндегі ұяшықтардың ішінде жиналады. Бактериялар қайтыс болғандықтан, олар қоршаған ортаға барады. Қалғандары күкіртті дереу қоршаған ортаға бөле алады. Көптеген жасыл және күлгін күкірт бактериялары күкірт бұдан әрі сульфурды одан әрі сульфурды тотықтыра алады, бірақ сутегі сульфиді, бірақ ол сутегі сульфиді, бірақ ол сутегі сахнасы ретінде, ал сутегідан жасалған күкірттің кейбір байланыстары ретінде.

Алайда, фототрофиялық серобактериялар тек фумаролдарда ғана емес - олар сутегі сульфиді табылған барлық жерде пайда болады. Бұл көбінесе органикалық заттардың аньерлік ыдырауымен, басқа бактериялармен қалыптасады. Атап айтқанда, олар кейде көп мөлшерде, тоғандар, көлдер мен теңіздердің төменгі қабатында дамиды. Фототрофикалық бактериялардың көпшілігі қатал (байланған) анаерос. Алайда олардың ішінде және оттегі болған кезде өмір сүретін және өсетін элективті аэробтар бар.

Берілген теңдеуде x нөл болуы мүмкін. Мұндай фотосинтикалық бактериялар таза молекулалық сутегі тұтынады. Фото жүйенің реакция орталығы сутегі атомында екі электронды алады және оны екі протонға айналдырады. Сутегі қолданатын бактериялар күкірт бактерияларынан гөрі азайтылатын агент ретінде.

Көптеген фототропрофиялық бактериялар органикалық заттардың фотокозына қабілетті (мұнда x - органикалық радикал), бірақ ол қазірдің өзінде фотосинтез деп аталуы екіталай, өйткені органикалық заттар олар пайда болғаннан гөрі көп жұмсалады.

Циклдік фотоэнлингтің болуы туралы ұмытпаңыз, онда донор молекулалары немесе протондар немесе электрондар қажет емес процесс қажет. Бұл фотосинтездің жеңіл кезеңінің тарихи алғашқы операциялық схемасы деп болжауға болады, өйткені ол тек бір ғана фотожүйелік жүйеге кіреді және қосымша азайтылған агенттерді қажет етпейді. Циклдік фото фосфорлану кезінде ATP көп емес, ал оның классикалық жағдайында NADF + мүлдем қалпына келтірілмейді (бірақ кейбір фототрофикалық бактериялар қалпына келтіре алады). Әрине, «ойлап табылған», циклдік фосфорлау бұқаралық ақпарат құралдарына тек энергияның көмегі арқылы ғана қызмет етеді. Бірақ бүкіл механизм белгілі бір мембраналық кеңістіктің ішіндегі және сыртындағы протон концентрациясының айырмашылығын туғызуда, өйткені белгілі бір мембраналық кеңістіктің ішіндегі протон концентрациясын жасауда, ол градиентпен, құрамында сутегі сутегі - сутегі, су немесе сутегі сусүйектерінің тотығуы үшін ыңғайлы болды.

Соңында, мүлдем басқа фото-секталық жүйе толығымен әртүрлі жүйе бар галобактерия- ас тұзының концентрацияланған шешімдерінде және оларды қызыл түске боялған микроорганизмдер. Шын мәнінде, олар археобактерияларға қатысты - бактериялардан эукариоттардан да бірдей ашық микроорганизмдер. Бояу - бұл каротиноидтар класына жататын ретинальдегидпен пигменттің арқасында. Бұл пигмент біздің көзқарасымыз үшін жауапты фотосезімтал пигментмен байланысты. Ол кофердің құқықтары бойынша бактериопсия ақуызына қосылады. Бұл ақуыз жасуша мембранасын отбасылық альфа спиральдарымен реттейді. Жасыл фотонның энергиясын бактериопсиннен қайта-қайта ажыратады. Бұл жағдайда бактериопсин протон сорғысы болып жұмыс істейді және мембрана арқылы протонды итереді. Осыдан кейін ретаальдегидті бактериопсинмен отыруға болады. Біз тағы да осындай принципті көреміз - ATP синтезі үшін протон градиентінің және мембраналық әлеуетті құрамыз. Сонымен қатар, Протон градиентін фотосинтетикалық ақуыздың өзі жасайды. Сонымен бірге, циклдік фосфорлану сияқты, қосымша зат қалпына келтірілмейді. Бұл фотосинтездің қазіргі заманғы жолдарының ең оңай болып көрінеді.

Біз не тұжырымдай аламыз? Әр түрлі фотоқойлық жүйелер бірнеше рет және әртүрлі негізгі пигменттер негізінде ойлап табылуы мүмкін. Біз хлорофиллге негізделген екі фотожүйенің тандемімен қарастырдық - көптеген нұсқалардың бірі және, мүмкін, ең тиімді. Екі фотожүйелер фототрофиялық бактериялармен ойлап тапты, цианобактериялармен (көгілдір-жасыл балдырлар) және өсімдіктерге мұра болды (дәл біз көреміз).

Айта кету керек, барлық фототрофикалық бактериялар сөздің толық мағынасында автотрофис емес, яғни олар таза минералды бұқаралық ақпарат құралдарында дами бере алмайды. Олардың көпшілігінде әлі күнге дейін көптеген дайын органикалық заттар қажет, сондықтан көмірқышқыл газының фотоқабыры оларға қосымша көміртегі көзі болып табылады.

Бұл галобактериядағы жағдай. Оның үстіне, олардың тағы бір таңқаларлық ерекшелігі бар - олар қантты және экзогендік органикалық органиктерден «аминқышқылдары». Мүмкін, бұл таңғажайып микроорганизмдердің ара-жақтарының бірі шығар.

Химосинтез

Органиктердің синтезі күн сәулесінің арқасында ғана емес, сонымен бірге ресурс есебінен пайда болуы мүмкін, сонымен қатар, дамып келе жатқан антенна технологиясын қажет етпейді, өйткені энергия сақталған энергияның пигменттеріне негізделген фотосистемалар Бейорганикалық заттардың химиялық байланыстарында. Бұл деп аталады химосинтез.

Органикалық заттардың сыртқы көзінде қажет емес және қажет емес организмдер шақырылады гемоутутотрофий.. Гемоэтотрофтар тек бактериялар арасында және ішінде кездеседі Қазіргі әлем Түрлі химиялық бактериялар кішкентай. Олар соңында ашық болдыXIX. ішінде. Тұрмыстық микробиолог С.Н. Виноградский. Алайда, жасыл және күлгін бактериялар жағдайында, көптеген бактериялар химосинтезге қабілетті көптеген бактериялар әлі де белгілі бір органикалық заттарды қажет етеді және автоматты түрде автотрофтарға жатқызылады. Сонымен бірге, гемоутутотрофияның қалыптасуына негіз бола алатын химияхинтистің өзіндік қабілеті айқын екені түсінікті.

Бактериялық фотосинтездің нұсқаларын ескере отырып, біз вулканизмге қол тигіздік, ол осы тақырыпқа тікелей байланысты. Шынында да, фототрофикалық бактериялар, фотосинтез үшін электронды донорлар ретінде қолданылған, олар фотосинтез ретінде қолданылған, оларды химолотровкалар қолдануға болады, олар химолотрофтар оларды жеңілдетілместен тотығу арқылы қуат алу үшін қолдануға болады. Чемотавтрофиялық бактерияларды энергия көзі ретінде пайдалануға болады, яғни азайтылған агенттер ретінде:

1) күкірт қосылыстары;

2) сутегі;

3) азот қосылыстары;

4) темір қосылыстары;

және айтарлықтай:

5) марганец карбонатыMnco 3. Марганец оксидіМН 2 o 3;

6) Қаржылық мондық оксидіSB 2 O 3 , оны бес рет тотығадыSB 2 O 5.

Түссіз күкірт бактериялары, соның ішінде сутегі сульфидтерінің қайнар көздерінде, соның ішінде ыстық (кейбір температура 50 ° C температурада), ал әлсіздігілерде де, әлсіз (бір-біріне дейін, рН \u003d 0) Күкірт қышқылы немесе қаныққан қатты тұз. Бұл бактериялардың кейбіреулері топырақта, күкірт алқаптарында және кейбір құлаған жыныстарда кездеседі (күкірт қышқылы деп аталады). Әрине, осы бактериялардың әр түрлі түрлері әртүрлі жағдайларда бейімделген. Олардың көпшілігі тек күкірт қосылысын тотықтыруға ғана емес, сонымен қатар оның тотығу дәрежесін үнемі жоғарылатуға қабілетті, яғни оның тотығу дәрежесін жоғарылату үшін, яғни сутегі сульфиді (H 2 S) ) молекулалық күкіртке (С. ) және молекулалық күкірт - тиосульфатқа (S 2 o 3 - ), тиосульфат - сульфитке (Сондықтан 3 - ), сульфит - сульфатқа, яғни күкірт қышқылы (Сондықтан 4 - ). Сонымен бірге, күкірт тотығу дәрежесі -2-ден +6-ға дейін артады. Ешқандай, химосинтез күкірт сияқты элемент, тотығу дәрежесі осындай кең ауқымда өзгеретіні таңқаларлық емес.

Кейбіреулер күкіртті тіпті ерімейтін ауыр металдар сульфидтерінен тотықтыра алады. Мұндай бактериялар осы металдардың тұндырылған кен орындарын жасау үшін қолданылады. Бактериялармен су сульфидтермен қорғалған қиыршық рудадан өтеді және оны жинаңыз, оны жинаңыз, тиісті металдардың сульфаттарымен байытылған.

Біз білетініміздей, бізге кез-келген энергия көздерінен қажет, - бұл ATP алу. Күкіртті қалпына келтіру негізінде ATP алу екі жолмен жүре алады.

Ең таңқаларлық жол - бұл түзу. Ол, кем дегенде, сульфит тотығу кезінде жүзеге асырылады. Сульфиттер Adenosine фосфосульфатының (APS) түзілуімен амптармен өзара әрекеттеседі. Бұл реакцияда, күкірт тотығу дәрежесі +4-тен +6-ға дейін өзгеріп отыр, ал босатылған электрондар тотықтырғыш фосфорлану үшін электронды тасымалдау тізбегіне жіберіледі. AFS молекуласы, өз кезегінде сульфат тобын ерітіндіден аматтандырады, ерітіндіден бастап, Sulfate ерітіндіге шығарылады. (Естеріңізге салсақ, мұндай реакцияның әрқайсысы арнайы ферменттермен катализденеді.) ADP-ді қазірдің өзінде бір макроевералық қосылым бар. ADPE MoLecules-тен Adenilatte ферменті ATP молекуласын және бір амперді құрайды. Біз мұнда ATP-дің қарапайым ATF синтезі, барлығы үш кезеңді көреміз. Фермент тікелей энергия көзінің қосылуын катализдейді - күкірттің қосылысы - амп, ал келесі ферментпен бірге бір қышқылдың қалдықтарын ATP қалыптастырумен ауыстыру болып табылады. Күкірт электрондарында сұйылтылған және AMP фосфорлануына жіберілуі мүмкін - бұл жағдайда, бұл жағдайда күкірттің тотығуы цитохромдардың бірімен жүзеге асырылады.

Көріп отырғанымыздай, екі процедураға да ақысыз оттегінің тотығу фосфорлануы қатысады. Сондықтан бактериялар химосинтетикасы, әдетте, аэробтар.

Бұл мысалда: 1) АТП-ны химияшамен алу жолы әртүрлілікте және 2) ішінде 2) олардың ішінде өте қарапайым; Мүмкін, олар алғаш рет пайда болған шығар.

Айтпақшы, күкіртке негізделген химосинтездің CPD төмен - ол қалпына келтірілген күкірт түрінде тұратын энергияның 3-тен 30% -на дейін пайдаланады.

Күкіртті тотықтырыңыз және бірден энергияны бірден алыңыз. Қосымша көздерін қоспай-ақ, заманауи химиялық бактериялар күшті тотықтырғышқа мұқтаж, және олар оттегі болып табылады. Бұл ауа молекулалық оттегі немесе нитрат оттегі (Жоқ 3 - ). Өздеріңіз білесіздер, яғни нитрат, яғни нитрат, өте жақсы тотықтырғыш және ұнтақ өндірісінде қолданылады.

Бактериялар Сутегі тотығуын қолданатын бактериялар, тек энергия көзі ретінде - сутегі бактериялары, топырақ және резервуарларда тұрады. Сутегі тотығуы цитохромдар арқылы, мысалы, электронды тасымалдау тізбегінің көмегімен, яғни электронды акцептор ретінде молекулалық оттегінің көмегімен. Осылайша, осы бактериялардың өмірі үшін, бұл ортада тек сутегі ғана емес, сонымен қатар оттегі де, сонымен қатар, олар егеуқұйрықта тұрады және олар сутегі жағу нәтижесінде ерекшеленуі мүмкін энергияны пайдаланады. Бұл өте үлкен энергия және олар оны тиімді пайдаланады - 30% дейін. Сутегі химияшысының жалпы теңдеуі - бұл алты тотығылған сутегі молекулалары СО 2 молекуласының синтезделген органикалық қосылыстарында бекітілген біреуді құрайды.

Сутегі бактериялары қолданатын сутегі, энергия көзі - қарапайым гетертомдармен, қарапайым гетеротрофиялық, ол энергия көзі ретінде пайдаланылатын сутегі. Сутегі мен оттегінің бір мезгілде болуы - тағы да сирек кездесетін экологиялық жағдай. Мүмкін, сондықтан барлық сутегі бактериялары дайын биологиялық органикалық заттарды сіңіре алады

Азот негізіндегі химосинтез бактериялар. Өздеріңіз білесіздер, азот, күкірт сияқты азот, тотығу дәрежесін оңай өзгерте алады. Нипаттайтын бактериялардың екі тобы бар. Біреуі аммонийді қалпына келтіреді (NH 4+) Нитриттерге (жоқ 2- ), ал азоттың тотығу дәрежесі -3-тен + 3-ке өзгереді. Екінші топ нитраттарға нитриттерді тотықтырады (Жоқ 3 - ), азот тотығу дәрежесін +5 деңгейінің жоғарылатуы. Барлық литрді бактериялар байланған аэробтар. Азоттағы электрондар электронды тасымалдау тізбегіне флавопропротин (құрамында флавині бар) немесе цитохром арқылы беріледі.

Сонымен қатар, бактериялар бар. Олардың ішінде автотрофиялық өмір сүру мүмкіндігі күкірт бактерияларымен бір уақытта және молекулалық күкірт пен оттегі мен ауыр металдармен түрлі қосылыстарды тотықтыруға қабілетті бірнеше түрлер үшін ғана дәлелденеді. Бұл жағдайда жалпы химиялық теңдеу осы сияқты:

4+ 2+, 4+ 4 + сағ 2, 4 + O

Батпақтарда тұратын осындай бактериялар темірдің батпақтарын құрайды.

Барлық қаралған химолотрофтар бей-изорганикалық заттарды тотықтырады және оны ATP молекулалары түрінде қосады. ATP-де сақталған энергияны олармен көмірқышқыл газын бекіту және биологиялық органикалық молекулалар салу үшін пайдаланады. Ол үшін олардың барлығы бізде қарастырылған Кальвин циклын қолданады. Еске салайық, бұл циклде, ATP-қа қосымша, сонымен қатар NADF-N-ге қажет. Сонымен бірге, химосинтез үшін қолданылатын барлық заттардың тотығуынан бастап NADF-H NADF-тен + қалпына келтіру үшін жеткіліксіз. Сондықтан оны қалпына келтіру химиясинте алынған ATP құны бар бөлек процесс түрінде.

Сонымен, химиясинтез элементтердің бейорганикалық қосылыстарының энергиясын пайдалану, олардың тотығу дәрежесін оңай өзгертетін, ATP және органикалық заттардың синтезін алу үшін, көмірқышқыл газын бекіту арқылы. Алайда біз төрт жағдайды атап өтеміз.

1. Белгілі гемоутотрофофиздің көпшілігі тотығатын агент ретінде тегін оттегін қажет етеді, сирек жағдайларда ол нитрат оттегімен алмастырылады. Қалай есіңіздеше, атмосферадағы оттегі - фотосинтездің өнімі. Мұның бәрі заттардың геохимиялық циклі тұрғысынан, жер бетіндегі химиясинтез, қазір фотосинтезге қатысты.

2. Аммиак, күкіртсуді және сутегі сияқты заттар көбінесе бактериялардың өмірі нәтижесінде пайда болады, олар энергияны өндіруге және олардың денесінің затын құруға пайдаланылады және олардың денесінің қолданылуы бар Дайын органикалық. Осылайша, көптеген жағдайларда, химолототрофтың есебінен органикалық органиктердің жалпы саны өспейді. Олар жай бөлінудің қарапайым тізбегінің элементтері, соның ішінде көп микроорганизмдер өзінің ғаламдық ыдырау кезеңінде қалыптасқан кейбір аралық қосылыстардың энергиясының арқасында CO 2-ден тұратын органиктердің жергілікті тұрғынына қосылады.

3. Қазіргі уақытта ғаламшарлы зимостинтездің түрі бойынша, жанартаудан шыққан сутегі сульфидінің тотығуы.

4. Ауа оттегі микроорганизмдердің көмегінсіз «дербес» сутегі сульфидін оңай тотықтырады. Сондықтан, бұл екі газ бір-біріне ұқсамайды. Мысалы, топырақтың терең қабаттары азайтылған ортамен сипатталады, метан және күкіртсутегі бар, бірақ оттегі жоқ. Төмендету ортасы тотығумен ауыстырылады, мұнда оттегі бар, бірақ сутегі сульфиді жоқ - өте тар қабатта, екі миллиметрге де газ да бар. Дәл осы жерде топырақтың химиялық серобактериялары пайда болуы мүмкін. (Біртіндеп экзотикалық бір мезгілде оттегі мен сутектің болуы.)

Алайда, планетада газ сутегі сульфиді де, оттегі бар жерлерде - бұл бір уақытта жеткілікті концентрацияда болады. Дәл осы уақытта да, курстық вулкандық шығу тегі күкірт қосылыстарына негізделген химосинтез нәтижесінде органикалық органикалық мөлшер пайда болады. Вулканизм қайдан шыққанын білейік. Сіз контейент дрейф туралы естідіңіз бе? Кім естпеді, әлем картасын есіне түсіріп, егер Африка Батыс батысқа ауысса, оның құрылымы оның құрылымында да, американың жағасында да жақсы үйлеседі. Ия, континенттер баяу жүзіп жүр! Африка мен Американың бөлініп, бөлек жүзіп кетті. Азия мен Солтүстік Америка бір-біріне қарай жүзеді. Үндістан жақында Африкадан дәнекерленген, солтүстік-шығысқа қарай жүгіріп, Азияға құлады. Нәтижесінде Гималай және Тибет соқтығысу орнында өсті, ал Алтайдағы жер сілкінісі болды, өйткені ол әлі тоқтай алмады. Жер қыртысы мұхиттардың астындағы қыртысы континенттермен салыстырғанда әлдеқайда жұқа. Құрлылар мұз сияқты, мұз сияқты жүзеді. Құрлықтар мұхитқа дейін, мысалы, Еуразия және Америка сияқты тыныш, сабырлы, субдукция бар - континенттер өздері бойынша ұсынылады жерОл мантияға батып, еріген. Бұл субдукция аймақтарында - мысалы, Тынық мұхитының бүкіл шетінде - жанартау бар, ол жанартаулар мен голосперсия түрінде бай, оларда, бізде химосинтетикалық бактериялар түрінде байқалады. Мұнда континенттер алшақтайды, ал мұхиттық мұхит пайда болады, мысалы, Атлантик, аллант, континенттер мұхиттың жер бетіндегі скучно кетеді. Нәтижесінде, мұхиттың ортасында жарықтар бар - рифтік аймағыМантиядан балқытылған магма көтеріліп, қатып қалады және жаңасын құрайды мұхиттық корреика.. Бұл біздің көзімізден жасырылған, бірақ әлдеқайда күшті жанартау. Су астындағы вулкандық таулар жарықтардың айналасында өседі, ал жарықшақтың өзі екі тау тізбегі арасындағы алсонға ұқсайды. Мұның ортаңғы мұхиттық жотасы деп аталады. Күкірт қосылыстарына және көмірқышқыл газына бай жанартау газдарының көпе кіреді. Олар есімге ие болды Қара темекі шегушілер. Неліктен темекі шегушілер және неге қара? Металлдары бар күкірттің қосылыстары - сульфидтер - әдетте, боялған қара түсті. (Айтпақшы, теңіздің неге қара екенін біледі, өйткені оның белгілі бір тереңдігі сутегі сульфидімен қаныққандықтан, барлық металл заттар қара түсті және барлық металл заттары қара, еріген сульфидтерді лақтырады Ыстық суда тоқтатылды - мұндай ұшақтар қара түтіндік клубтарға қашықтан ұқсайды, ал тұндырғышқа түсетін суфидтер, ал сульфидтер, көздердегі бірнеше ондаған метрді құрайды.

Қара теңізде белсенді химосинтез жүргізілмейді, өйткені бұл тереңдікте оттегі жоқ, өйткені оның бәрі оның конфигурациясы суға өз үлесін қосады. Мұхиттардың рөл учаскелерінде су жылжып, оттегі. Қара темекі шегуші суды жылытуы және осылайша оны қозғалыста, газ алмасуға ықпал етуі маңызды. Сондықтан, қара темекі шегушілердің айналасында қарқынды химиялез бар, олардың ішінде көмірқышқыл газының көп мөлшері бекітілген және биологиялық органикалық молекулаларға ауыстырылған.

Бұл ресурс теңіз тұрғындары үшін назардан тыс қалмайды, сондықтан теңіз организмдерінің өркендеген қауымдастықтары қара темекі шегушілердің айналасында пайда болады. Олар тегіс қабаты бар қара темекі шегушілердің осы сульфидтік ғимараттарын қамтитын химиялық бактериялардың негізі болып табылады.

Тынық мұхитының рифт аймағында, қара темекі шегушілердің шетінде, толығымен ереуілге арналған жануарлардың колониясы бар - вестиматиффер. Оларды шамамен 20 жыл бұрын ашқан, ондаған екі түрі белгілі. Олар ұзындығы 15-30 см-ден 2,5 м-ге дейін, түтіктерде тұратын, оның ашық ұшында, алкарлеттің тәжі жанады. Олар көп саналы сақиналы құрттардың отбасына жатады - Сыбаглидам, бірақ олар дененің құрылымындағы басқа қаңылтыр құрттарынан өте шашыраңқы болса да; Бұл отбасы тіпті жеке түрі - ұмтылу деп саналды.

Олардың жақсы дамыған қан жүйесі бар, бірақ аузы немесе ішек жоқ. Денеде олар трофос деп аталады (грек трофосында тамақтану, мысық - дене) - арнайы жасушалар мен қан тамырларынан тұратын ауыр жасушалар. Жасушалардың ішінде химосинтетикалық күкірт бар бактериялар бар - тек бір түрі бар (шамамен екі жүз аралық темекі шегушілердің ортасында). Олар сутегі сульфидін күкірт қышқылына (карбонаттармен залалсыздандырады) тотықтырады. Осы ұяшықтардың өзін-өзі жабдықтау бөлігін және осылайша тамақтандырыңыз.

Мұнда сыртқы және Ішкі құрылым Ауыр қауырсындар:

(және тіпті даму циклы)

Бұл сұралады, бірақ сутегі сульфиді трофосқа қалай түседі? Онда оттегімен бірге гемоглобин қанымен тасымалданады. Оттегі гемоглобиннің ақуыз бөлігімен, сутегі сульфидімен байланысты. Қызыл (гемоглобиннен) шатырлар Хабра болып табылады - олар оттегі мен сутегі сульфидін сіңіреді. Осылайша, зардап шеккендер симбиоз есебінен бар - басқа типтегі организмдермен өзара тиімді бірлеспеушілік. Және денелерін химостинтезден туындаған органикалық органикалық органикалық органикалық органдардан құрастырыңыз (бірақ химосинтетикалық оттегімен). Монопоницилдің колонияларында химосинтетикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органикалық органдар (негізінен жай ғана тамақтандырады), асшаяндар, шаян тәрізділер, бивалве моллюскалар, окопустар, окопустар, балық және т.б.

Ескерту, ешқандай өсімдіктер жоқ! Тек бактериялар мен жануарлар. Еске салайық, бұл тереңдікте күн сәулесі толығымен жоқ.

Мұның бәрі мұхит тереңдіктеріне жақын орналасқан, онда мұхит бетінен түсетін, мұхит бетінен келетін, өйткені мұхит бетінен келеді, өйткені оның барлығы дерлік микроорганизмдердің жолға шығарылады. Онда төменгі биомассалар небары 0,1-0,2 г / м 2 құрайды (мен кездестірмеген темекі шегушілердің жанындағы биомассаның тығыздығын бағалау », бірақ бұл бірнеше сұраныс бойынша).

Өмірдің мұндай байлығы мүмкін, өйткені қара темекі шегушілерде конвекцияның араласуына байланысты судың кең аймағы бар, онда сутегі сульфиді және оттегі бар. (Бұл газдардың бір уақытта бір уақытта болу аймағы бірнеше миллиметр.) Айтпақшы, молекулалық оттегінің жетіспеушілігімен, сол бактериялар оны нитраттардан қалпына келтіре алады, оларды нитраттардан қолдана алады.

Геологтар баяғыда 350 миллион жыл бұрын құрылған күміс, мыс және мырыш кен орындарындағы жұмбақ түтіктерді тапқан. Депозиттер рифт аймағының сульфидтерінен құрылды. Содан кейін гаагонсимаферлер болды. Салыстыру үшін: 65 миллион жыл бұрын динозаврлар жойылып кетті.

Біз бір өркендеу жасаймыз. Бірнеше ертерек, зардап шеккендерді туыстары - погонофорлар ашқан - ұқсас құрылымның негізінен су теңіз ағзалары. Трофосомалардың орнына, оларда медальдар арнасы бар - ішектің екі жағынан жабылған сияқты. Сондай-ақ, ол симбиотикалық бактериялармен, бірақ химолитетикалық емес, бірақ метанотрофиялық тұрады. Олар «тамақтанады» метан (Ch 4. ). Метан туралы не білеміз? Бұл табиғи газдың негізгі компоненттерінің бірі. Шамасы, плогонофорлар мұнай мен газдың су асты кезеңі аймақтарында тұрады және оларды көрсете алады.

Рифт аймағында не сипатталады Атлант мұхиты Жаңалықтар жоқ. Мүмкін, олар мұнда осы мұхит бар болған кезде алуға уақыт болмады. Бірақ онда Тынық мұхитындағыдай, бар:

1) сутегі сульфидті симбинбициялық бактериялардың ауыртпалық бактерияларының асшаяндары;

2) олардың гиллде тұратын бивалвендік моллюскалар;

3) олар дененің бетіне өмір сүретін ашық-қызыл көп саналы құрттар (және құрт оларды қандай да бір жолмен сіңіреді).

Жоғарыда айтылғандай, қара темекі шегушілер қауымдастығының барлық организмдері жанартаудан жасалған күкірт диоксидінен алынған органикалық органикалық органикалық органикалардан жасалған. Алайда, олардың барлығы (бактерияларды қоса алғанда, бактерияларды) тотықтырғыш агент ретінде пайдаланды, олар әлі де фотосинтезден тәуелсіз болғанын айту мүмкін емес. Бұл экожүйелердің өміріне теңдестіре басталды, химосинтез және фотосинтез инвестицияланды. Жердің жер қойнауын осы экожүйелерге азайтып, күн (фотосинтезелетін өсімдіктер арқылы) тотықтырғыш агент болып алынды. Айта кету керек, тотықтырғыштың қайнар көзі аздап, азайтылған агент көзіне қарағанда жас. Күн энергиясы сутектің термальды синтезінен алынады. Жер бетіндегі халықтың химиялық қосылыстарының энергиясы оларда, шамамен дерлік жерде, жер бетін қалыптастыруда, ал күнмен бірге күнмен бір уақытта сыртқы газ мен шаңнан жасалған. Күн - екінші буын жұлдызы, сондықтан күн жүйесі, соның ішінде субстанцияның конденсациясы нәтижесінде пайда болған жер, супернованың алғашқы буынының жарылыстары.

Жер бетіндегі биологиялық метаболикалық процестер мен энергияның эволюциясының тарихы

Сіздермен бірге, негізгі жануарлар мен өсімдіктерде қоршалған жануарлар ретінде тірі және метаболизм мен энергияны ұйымдастырудың мүмкін болатын нұсқаларының алуан түрлілігі туралы ұмытпау керек. Олардың барлығы (және тіпті біздің ойымызша, біз де, тіпті білмейтіндіктен), ал эукариоттар тек екеуінің екеуін мұра етті - «жануар» және «көкөністер». Жалпы, өмірдің «экономикалық» жағы Марксизм сияқты, өйткені марксизм сияқты (бұл әзіл қазір маңызды болуы екіталай болса да), үш дереккөзге ие: энергия, көміртек және электрондар (яғни, төмендететін зат ретінде пайдаланылады; элементтерінен) Электрон доноры көбінесе сутекті).

Энергия көзі туралы барлық тіршілік иелері фототрикске бөлінеді - жарық энергиясын және химотрофтарды пайдалану - энергияны пайдалану химиялық байланыстар.

Көміртегі көзі бойынша олар автотрофтарға бөлінеді - көмірқышқыл газын және гетеротрофтарды пайдалану - органикалық заттарды қолдану.

Электрондардың қайнар көзіне сәйкес, олар angiChotrofov-қа бөлінеді - бұл сутегі органикалық және литотрофовты пайдалану - бейорганикалық заттарды пайдалану - литосфераның туындылары. Бұлар молекулалық сутегі, аммиак, күкіртсутек, күкірт, күкірт, көмірқышқыл газы, темір қосылыстары және т.б. болуы мүмкін.

Айтыңызшы, бұл үш есе жіктеуге біз сізбен кіммен бірге жүрдік? Біз жарық энергиясын тікелей қолданбаймыз, біз қоректік заттардың энергиясын қолданамыз. Сондықтан біз химотрофтармыз. Дене молекулаларын құруға біз көміртекті қайдан аламыз? Азық-түліктен, бұл біз гетеротрофпыз. Және біз электронды қайдан аламыз? Біз қандай затта қолданамыз? Мүмкін, мүмкін емес сұрақ. Болайық. Бірнеше жылдан жоғары, оттегі оттегі күшті тотықтырғыш агент деп айтылды. Отсені оттегі қолданылған кезде тотығу пайда болады деп білуге \u200b\u200bболады. Ол қайда қолданылады? Барлық нұсқаларда: тұрмыстық да, биохимиялық жағынан да, бұл процесс тыныс алу деп аталады. Жалпыланған тыныс алу теңдеуі:

(Ch 2 o) + O 2 \u003d CO 2 + H 2 O.

Біз оттегі сутегіге көмірсулардан алынғанын көреміз, ол тотықтырылған. Міне, электрондардың бастапқы көзі органикалық тағамға қызмет етеді.

Сондықтан, біз, жануарлар - химиялықометотеротрофтар.

Және өсімдіктер? Олар фототорфтар, түсінікті. Олар автотрофиялық, біз мұны білдік. Және олар нені тыңдайды? Енді фотосинтез теңдеуін қайтадан еске түсірейік. Іс жүзінде, менде ештеңе есте сақтау керек емес, алдыңғы теңдеудің оң және сол бөліктерін ретке келтіріңіз:

O 2 + h 2 o \u003d (Ch 2 o) + O 2.

Ойыншықтың өзі оксидтің өзі осымен толықтырылған - оттегі. Молекулалық оттегінде тотығу дәрежесі - 0, сол жақтағы барлық заттарда - -2. Және көміртегі қалпына келтірілген (кері реакцияда тотықтырады). Ол бейорганикалық заттарда - көмірқышқыл газы. Естеріңізге сала кетейік, алайда, фотосинтез екі кезеңмен жүріп, электрондар су молекуласынан бөлінген кезде судың фотолизі кезінде пайда болады. Су сонымен қатар бейорганикалық қосылыс, сондықтан өсімдіктер - фото авто-автономды.

Біздің дәрісіміз энергетикалық және көміртекті органикалыққа көмірқышқыл газын алуға арналған. Бірақ басқа биологиялық органикалық бар маңызды элементтер. Олардың көпшілігі, мысалы, фосфор, күкірт, суда еритін заттар бар. Тағы бір нәрсе - азот. Ол сонымен қатар аммоний тұздары, нитриттер және нитраттар сияқты суда еритін заттарда да бар. Алайда, олардың барлығы дерлік қазіргі әлемде (вулканизм өнімдерін қоспағанда) өздері биогендік шыңдардан тұрады, ал абиогенді азот тек молекулалық түрінде болады. Сондықтан атмосфералық азотты бекіту маңызды мәселе болып табылады. Ол тек бактерияларды, соның ішінде цианобактерияларды шеше алады. Азотты бекіту үшін біз сізге биохимиялық схемалармен ауырмаймыз. (Біз барлық осындай схемаларда, ферменттер барлық маңызды актерлер - ферменттер әрқашан өздерінің ерекше күрделілігіне байланысты әрдайым қалады: схемаларда тек субстрат, ферментативті реакциялардың пайдалы оқиғалары пайда болады.)

Өмір проблемасына кішігірім психикалық экскурсия жасау. Сіз бұрын пайда болған деп ойлайсыз ба - автотрофиялық немесе гетеротрофтар? Каротрофтар органикалық заттарды құрғандықтан, гетеротрофтар тек оларды жеп жатыр, содан кейін өмір Автотрофтардан басталуы керек, содан кейін өмір алдымен «сол жерде» болады. Бұл ой мүлдем дұрыс емес. Бұл абсурдқа әкелуі керек нЕГІЗГІ ПРИНЦИПТЕР - Енді өткен жағдай бойынша өткен жағдайларды қалпына келтіру. Гетеротрофтар автоматты түрде оңай көрінуі керек еді, өйткені олар автоматты түрде әлдеқайда оңай болуы мүмкін - олар әлдеқайда оңай болуы мүмкін - бұл кешенді молекулаларды қарапайым молекулаларды жою арқылы энергия алу оңай, өйткені бұл күрделі молекулаларды жою арқылы, басқа көзден энергия алу кезінде энергия алу оңайырақ. «Үзілбеу» қағидасы - бұл өте жақсы, өйткені бұл термодинамиканың екінші басталуының нақты көрінісі.

Біз өмірде бастапқыда бірден өте күрделі нәрсе ретінде пайда болған деп ойлауға негіз жоқ, сондықтан біз өмірдің пайда болуы мен эволюциясын қарапайымдан күрделі болып санауымыз керек. Өмір қайдан пайда болды? Жалпы алғанда, егер сіз ертегі опцияларын тастасаңыз, егер сіз ертегідей, бізге және бізбен және байсалды ғалымдармен, ең алдымен, ең алғашқы тірі жүйелер, бұл өте маңызды «жансыз» органикалық өзін-өзі ұйымдастыру, бұл өте көп болуы керек еді Бұл. Ғылымның заманауи мәліметтеріне сәйкес, ол: жер бетінде, жер бетінде, құрметпен күрделі органикалық қосылыстар көп болды. Мұнда алғашқы гетеротрофтар үшін «тамақ»! Бірақ ол тез аяқталуы керек еді. Гетеротрофтар бір-біріне біраз уақыт болуы мүмкін, бірақ барлық осындай процестерде заттың және энергияның мүмкін емес шығындары бар. Олардың биосферасындағы қорлары қандай да бір түрде толықтырылды. Мұнда жағдай автотрофтардың пайда болуымен сақталды.

Әрине, бұл фотоәтотрофа емес еді. Фотосинтез өте қиын. Сөйтіп, барлық ғалымдар бірауыздан, бұл алғашқы каротоцоптар болды. Біз бейорганикалық заттардан энергия алудың химиялық тәсілдері қазірдің өзінде әр түрлі ерекшеленетініне көз жеткіздік. Өмірді қалыптастыру таңы кезінде бұл әртүрлілік одан да көп болғаны анық, өйткені бұл үлкен және әртүрлі химиялық жағдайлар болды. Содан кейін ғарыштық денелерді бомартизм және бомбалау әлдеқайда белсенді болды, бұл айтарлықтай концентрацияда тегін оттегі жоқ, бұл жер бетінде (аммиак, сутегі және т.б.) жер бетінде болуға мүмкіндік берді, бұл жер бетінде болуы мүмкін. Соңында абиогендік шығу органдары болды. Содан кейін атмосфера қалпына келтіру болды және тапшылыққа тотықтырғыш зат болды. Мұның бәрі осы органикалық органикалық тұтынушылар ретінде Абиогендік органикалық органдардан туындаған организмдер туындаған болуы керек, осы органикалық органикалық тұтынушылар, түрлі бейорганикалық энергия көздеріне ауысады.

Бірақ химолотрофтар өте күрделі биохимиямен ерекшеленеді. Бізге белгілі көліктер бізге белгілі көлік құралдарын мембрананың, ең алдымен электронды және ATP синтетасының жағындағы протон концентрациясын жасауға және пайдалануға байланысты жүйелерді қажет етеді. Мұның бәрі қалай пайда болды? Осы есеп бойынша, күтпеген жағдайға қарамастан, қай кезеңдер біздің планетамыздағы алғашқы өмірдің даму теориясы болды.

1. Гликолизді ойлап табу. Жалғыз әмбебап және сонымен бірге тірі тіршілік иелеріне қуат алудың өте төмен тетік тетігі - Гликолиз. Шамасы, алғашқы тіршілік иелері кейбір ATPS-те сутегі органиктеріндегі ортада қолданылатын тотығу процестерінің заманауи гликизміне ұқсас болғандықтан, басқа сөздермен, басқа сөздермен бірге болғандықтан, ашыту арқылы. Осы процестер кезінде NAD-H немесе NADF-H арқылы эпонтрондар мен сутегі кейбір органикалық молекулалардан басқаларға беріледі. Әдетте, молекулалар қалпына келтірілген молекулалар өмір сүру мәселесіне барады және тотықтырылған «өндірістік қалдықтар» түрінде қоршаған ортаға шығарылады. Мұндай молекулалар, әдетте, органикалық қышқылдар (сүт, сірке, құмырсқалар, пропионаттар, май, май, барлық осы опциялар қазіргі бактерияларда кездеседі).

2. Протон сорғысының өнертабысы. Өмірдің осы бастапқы химиялық белсенділігінің салдарынан қоршаған орта тұрақты түрде өткірленді. Жердегі бай судың дамуының кейбір кезеңінде, кем дегенде, олармен қаныққан топырақтарда немесе бүкіл Дүниежүзілік мұхитпен - сөзбе-сөз жалғасты деп болжауға болады. Су ортасының қышқылдануы ішкі ортаға қолдау көрсету үшін жасушалардан протондарды белсенді соруға арналған жүйелерді әзірлеуді талап етті. Мұндай айдау ATP құны бойынша жүзеге асырылды жасуша мембранасына енетін арнайы ақуыздық сорғылар.

Осы кезеңдегі тірі организмдер гетерофедия болды.

3. Электронды тасымалдау тізбектері. Абиогендік органикалық қорғалмаған ресурс болды. Ол аз және аз болып қалды, гликолиз арқылы ATP-ді қиындата бастады. Протон сорғыларының көмегімен қышқылдандыруға төзімділік көп және одан да көп ATP қажет. Қышқылау проблемасын шешу үшін электрондармен байланысты трансметрлік протондармен байланысты жүйелер, олар тотыйым процедураларына қатысты трансметрлік көліктермен байланысты жүйелер, олар электрондардың энергиясын басқа заттармен басқа заттармен ауысуымен байланысты, Бірақ MEDIA-YE немесе NADF-N. Мұндай заттар органикалық қышқылдар мен бейорганикалық заттардың ортасында жинақталған. Талқыланған протондардың трансмембраналық экспорттық жүйелері және электронды тасымалдау тізбегінің прототипі болды. Қышқыл ортада тұратын бактериялар аз қышқылдық интерьерді сақтау үшін электронды тасымалдау тізбегін пайдаланады. Электронды көшіру тізбегінің пайда болуына байланысты ATP экономикаларына қол жеткізілді, сондықтан бұл тізбекті тасымалдаушылар бұл жоқ организмдерден белгілі бір артықшылық алды.

4. ATP-синтетаза өнертабысы. Редокс реакцияларын қолдана отырып, мембрана арқылы протон экспорттық жүйелері біртіндеп жетілдіріліп, ақырында ATP-тәуелді мембраналық сорғылардың тиімділігіден асып кетті. Бұл соңғы жұмысты төлеуге мүмкіндік берді. Енді олар, керісінше, бастады ADP-ден ATP синтездейтін ұяшықтағы протондар. Осылайша, ATP синтетазы пайда болды, ол ATF синтезі үшін протон концентрациясындағы айырмашылықты қолданады. Жоғарыда айтылғандай, ATP-синтетаза эффектісі қайтымды болып табылады - ATP жоғары концентрациясында және ананың екі жағындағы потенциалдардың кішкене айырмашылығы, ол керісінше, керісінше, протон концентрациясының градиентін қалыптастырады. Бұл ATP синтетазасының протондық сорғы сияқты (және бұл ақуыз кешені барлық заманауи тіршілік иелері барлық тірі тіршілік иелері) анаэробты бактерияларда жұмыс істейді.

ATP синтетазасын құру маңызды серпіліс болды. Бұл кезеңде организмдер ішкі ортаны ұстап тұру мәселесі шешіліп, энергия алу проблемасы және алдымен гетеротроптардан гетеротроптардан, атап айтқанда гемоаутотрофами. Заманауи Химвитрофам сияқты, олар электронды тасымалдау тізбегінің көмегімен Redox реакцияларына байланысты энергия алды. Алайда, энергиямен қатар, қалпына келтірілген органикалық синтез қажет. Оның агиогендік қоры сол кезде дерлік таусылды. Мұндай органиктерді синтездеу үшінde. ново. NADF-N қалпына келтірілген коэнзимі сияқты сутегі донорлары қажет. Бұл коэнзимді қалпына келтіру ATP синтезі сияқты, электронды тасымалдау тізбегінің айырмашылығына байланысты, содан кейін жұмыс істеген заманауи дегидрогеназанға ұқсас, протондардың концентрациясының айырмашылығына байланысты бара алады. Қарама-қарсы бағыт - қалпына келтірілген nad-h.

Біз сіздің назарыңызды біз осы ағзалардың анамен ауыратындығына назар аударамыз, олар қазіргі әлемде өте сирек кездеседі. Осындай күшті тотықтырғыш зат болмаған кезде, оттегі сияқты, ең алдымен, Химосинтездің алғашқы чемпионаттары шамалы энергетикалық пайда бар редокс реакцияларына негізделген. Протон градиентін қолдану идеясы мұндай көптеген көптеген реакциялардың кішкене пайдасы жинақталған және NADF-N қалпына келтіру сияқты энергия шығындарын қажет ететін осындай реакцияларда қолданылуы мүмкін.

5. Фотосинтез мен фотожүйелердің тамаша өнертабысы 1. Көріп отырғанымыздай, фотосинтездің көптеген алғышарттары осы уақытқа дейін болды - ATP синтетазы ойлап табылды, электронды тасымалдау тізбегі және NAD-N көмегімен органикалық синтез синтезінің биохимиялық жолдары. Фотосинтездің алдында бір қадам қалды - фотондардың энергиясын алуға қабілетті пигменттердің пайда болуы және оны электронды тасымалдау тізбегіне байланысты Redox реакциялар жүйесіне жіберіңіз. Қазіргі фотосинтехниканың антенна жүйелері үлкен қиындық туғызады, ал алғашқы жағдайларда олар өте қарапайым болуы керек. Біз галобактериялар арқылы жеңіл энергияны пайдаланудың қарапайым механизмін қарадық. Фотон қуатын алуға қабілетті алғашқы антенналар біздің ескі таныс - нуклеин қышқылдарының азотты негіздері бірдей болды деп саналады. Естеріңізде болса, сонымен бірге, хлорофилл сияқты әсерлі масштабтар емес, екі есе және жалғыз байланыстың резонанстық жүйесі бар.

Мүмкін, бұл күннің алғашқы болып көрінген фотожүйелері пайда болған, бұл жасыл күкірт бактерияларының пайда болуына әкелген. Мүмкін, қайсысы тарихи түрде қай тарихи циклдік фотофорлар пайда болған шығар, ол сыртқы тотықтырғыштарды қажет етпейді және агенттерді азайтады. Алайда, осы фотожүйдірдің ең бастысы Надф-Н-те, күн сәулесінің энергиясына, мысалы, күкіртке, мысалы, сутегі сульфидіне және оны атом күкіртіне тотықтыратын ең бастысы ең бастысы. Күкірт ойнағанына назар аударыңыз маңызды рөл Фотожүйенің белдеулерінің бөлігі ретінде 1.

Айтпақшы, бұл 3-4 миллиард жыл бұрын, яғни, жер бетіндегі пайда болғаннан кейін миллиард жыл бұрын болды. Чемотавтотрофов өткен уақыт өтті, фотофтотроптардың уақыты басталды.

6. Су фотолизінің өнертабысы. Тегін оттегінің пайда болуы.Алғашқы фотосинтехника мәселесі жақсы бейорганикалық азайтылған агенттердің тапшылығы болды. Су - «өте нашар» азайту агенті, бірақ шектеусіз сан бар. Көк-жасыл балдырларда пайда болған жасыл (фотожүйе) және күлгін (Photosystem) және күлгін (Photostem) және күлгін (Photostemestem), (Цианобактерия) бір конъювугат жүйелерінің (цианобактериялар) біріктірілуі рұқсат етілген Су, оттегі атомдарынан жыртылған электрондар. Бұл шынайы монстрлардың зардаптары бар алғашқы ағзалардың энергетикалық секторындағы маңызды жетістік болды. Цианобактериялардың немесе көгілдір-жасыл балдырлардың ата-бабаларында екі фотожүниелер одағымен организмдер экологиялық химикаттарда минималды қажеттіліктер пайда болды. Бұл биогендік қалпына келтірілген органиктердің көп бөлігінің пайда болуына әкелді - өмір гүлдене бастады. Алайда, мұндай қорқынышты улану, еркін оттегі сияқты жер бетінде пайда бола бастады.

Алдымен, фотосинтез кезінде ерекшеленген барлық оттегі, бивалентті темір иондарының тотығуға, мұхиттың көптігін бүкіл әлемдегі мұхиттағы, темір оксидтер түрінде тудырды. Бұл процесс 2,7 миллиард жыл бұрын басталып, шамамен 2 миллиард жыл бұрын аяқталды. Осы 700 миллион жыл (біз динозаврлар бар-жоғы 65 миллион жыл бұрын қайтыс болғанын еске саламыз, біз 65 миллион жыл бұрын қайтыс болған), фотолидада, ақысыз оттегі пайда болды, бірақ атмосферада ол болмаған. Бұл дем алу әлі де жер бетінде ойлап табылғанын білдіреді. Бұл планетада тиімді гетеротрофтардың бар-жоғы жоқ екенін білдіреді. Оның «Жануарлар» туралы ғана емес, сонымен қатар қазіргі әлемде биогендік органиктердің бөлінуінде маңызды рөл атқаратын аэробты бактериялар да болуы мүмкін емес еді. Осы уақыт ішінде жер бетіндегі барлық жердегі жұмақ, жердегі жұмақ, ешкім ешкімді жей алмайды (және мәйіттерді де жеген жоқ) деп айтуға болады. Оны ең керемет және шынайы күнәден тұратын тіршілік иелері, «Федерация» күн сәулесі, су, көмірқышқыл газы және ауа азотымен тұрды. Бұл цианобактериялар немесе көгілдір-жасыл балдырлар болды (ең жақсы және т.б. Ең автономды тіршілік иелері ретінде олар өте жақсы өсімдіктер, өйткені олар өте жақсы өсімдіктер, өйткені көптеген бактериялар сияқты, атмосфералық ауаның азотын түзете алады. (Өсімдіктер тотықсыздандырылған азот нитраттарын қалай пайдалану керектігін білмейді, ол қазір биогендік азотты қалпына келтіреді, ол қазір биогендік шыңға ие.) Көк-жасыл балдырлар таяз судағы колониялар түрінде өмір сүріп, гүлденді. Бұл колониялар көп немесе аз сфералық пішінді және бетінен артты. Олар топырақтың кішкене бөлшектерін дастарқандақты бездермен байытылған, олар колонияның ішінен өлі жасушалармен көмілген. «Жануарлар» болмаған кезде, жеке колонияның жасы өте үлкен болуы мүмкін. Мұндай отарлар қазбалар түрінде сақталған строматолит (Грек тілінен «қабатты тастар» деп аударылған, темірмен жиі байыпты концентрлік қабаттардың құрылымы бар тастар.

7. Тыныс алудың өнертабысы. Алайда, «күнәсіз» цианобактериялар айқын болды. Фотогендер кезінде мықты тотықтырғыштанушы бар, олар оттегі ретінде шұғыл түрде, олар дүниежүзілік мұхитты шұғыл түрде уландырып, бейбіт жұмақтың билік етуін дайындады, олар бізге таныс болған, олар бізге таныс болған, онда тіршілік иелері бір-біріміздің бір-бірін жалмап жатыр. (Бұл барлық метафора. Бірақ жақында Armox Call-дің күнәсінің алдына шығарған биологияның барлық оқулықтары, ол Адамның москитінің күнәсінің алдында, гемоглобин болуы мүмкін, олар гемоглобин болуы мүмкін. Бұл күлкілі емес. Біз Әдерлік ырым-жақтағы уақытта балаларды өтіріктер мен ессіз қиялдарды тарту арқылы тәрбиелеп, шамамен 2 миллиард жыл бұрын, шамамен 2 миллиард жыл бұрын мұхиттағы үлкен темір және оттегі атмосфераға кіре бастады. Атмосферадағы заманауи мазмұн 1,5 және 0,5 миллиард жыл бұрын жетті. Оттегінің пайда болуы тіршілік иелерінің барлығының барлық биохимиясын қайта құрылымдауды талап етті, өйткені ол көптеген ферменттерді (немесе коэнзимдер) уландырған кезде тіршілік иелерінің барлық биохимиясын талап етті. Сонымен бірге, электронды аударым тізбектеріндегі сайлау актекторы ретінде бейімделген қуатты тотықтырғыш агент пайда болды, ол тиімділігін едәуір арттырды. Осылайша жасуша тынысы пайда болды. Көптеген заманауи күлгін бактериялар фотосинтезден дем алу үшін демалуға болады.

Тек осы кезеңде гликолизден гөрі тиімді және тиімді (есте сақтаңыз - 18 есе көп!) Процестерді қолдана отырып гетеротроптардың пайда болуы мүмкін болды. Қайта өрлеу гетеротрофтарын бастады. Сіз қазір бар екенін білесіз үлкен саны аэробты бактериялар. Олардың барлығы фотосинтезден айырылған фотосинтетикалық бактериялардан пайда болады, бірақ электронды тасымалдау тізбегін сақтады. Тіпті ішек таяқшасы күлгін бактериялардан келеді! Автотрофтар өндірген органикалық өндірістердің тиімді тотығуына байланысты организмдердің пайда болуының алғышарттары болды. Осылайша, автотрофиялық бөлінбеген билік тоқтатылды. Ол кезде үшвалант темір шөгінділерін тоқтатумен бірге мұнайды жинақтау өте маңызды болды. Егер ұзақ химиялық түрлендіруден кейін биогендік органикалық органдар көп болса, онда ол ұзақ химиялық түрлендіруден кейін ол мұнай түрінде сақталды, ол біз сіздермен бірге осы күндердің ағзаларына, содан кейін Advent-пен бірге бонус ретінде қызмет етті Тыныс алу, бұл органикалық тұтынушы үшін қосымша агрессивті тұтынушы тікелей өндірушіден ала бастады.

8. Митохондрия мен пластиктің пайда болуы. Осыдан 1,5 миллиард жыл бұрын кейбір аэробты бактериялар қарапайым (және бастапқыда анаэробты!) Эукарот жасушаларында тұра бастады және ақыры митохондрияға айналды. Осы кезден бастап жануарлар бастапқыда біржақты емес, пайда болды. Барлық заманауи эукариоттарда митохондрия бар, және барлық митохондрия өздерінің арасында туыстары бар және нақты «үйде» ғана болды. Митохондриядан айырылған алғашқы анаэробты эукариоттар бұл күнге жеткен жоқ. Кейінірек, кейбір цианобактериялар, сонымен қатар эукариоттық жасушалардың ішінде өмірге бару арқылы балдырлардың пласттарына айналды, ал бұл әр түрлі балдырлардан кемінде үш рет болды. Жасыл балдырлардан өсімдіктер пайда болды. Барлық жағдайларда, пласттарды жасушалар сатып алды, Митохондрия қазірдің өзінде болды. Бұл жасушалар «қалай дем алуды біл», бірақ органикалық синтездеуді білмеді, яғни бұл, бұл жануарлар жасушалары. Осылайша, өсімдіктер, I.e., мысалы, өсімдіктер, эукариоттар, олар жануарлардан түсірілген пласттар мен митохондрия бар, жануарлардан пайда болды (әрине, ол бір-бірімен біріктірілмеген деңгейде болды).

Біз дамуды көреміз, немесе эволюция Жердегі өмір («эволюция» сөзінің мағынасы туралы біз 15-ші дәрісте толығырақ сөйлесеміз), біркелкі емес еді. Жүздеген миллиондаған жылдар бойы, ешқандай негіз болып жатқанда, жаңадан жаңа болған кезде, нәтижесінде жердегі ЛАК құрылды. Осы жетістіктердің әрқайсысы кейбір тапшылықты жеңу әдісімен бірге жүрді - алдымен бұл агенттердің жетіспеушілігі, содан кейін тотықтырғыштардың жетіспеушілігі болды. Осы «өнертабыстардың» әрқайсысы жүздеген миллиондарды немесе миллиардтаған жылдарды күтуге мәжбүр болды, бұл олардың кездейсоқ болғанын айтады - кез-келген «мақсатты» инженерлік қызмет әлдеқайда тиімді болатын. Нәтижесінде, жердегі өмір ең жақсы ресурстар - су, көмірқышқыл газы, атмосфералық азотты және энергияның негізгі көзі - жаңартылмайтын (!), Бірақ таусылмайтын күн сәулесі түсе бастады. Мүмкін жердің Лак әлі де өзгеруі керек, мүмкін қазір адамның «ақылға қонымды» белсенділігі нәтижесінде болуы мүмкін. Бірақ ол қаншалықты орынды болады және адам мен өмірді бізге белгілі түрлерімен айналыспайды - бұл бізге белгілі, бұл тағы бір сұрақ.

Алтыншы дәріс аяқталады. Біріншісі өмірді анықтауға, ал бесеуі - химияның барлық түрлері. Және ол дұрыс! Естеріңізге сала кетейік, біз содан кейін тоқтаған өмірдің анықтамасы: Өздігінен жұмыс істейтін ашық жүйелердің жиынтығы, олар үнемі субстанция және энергия ағынының арқасында, энергияның үнемі ағып кетуіне және өзін-өзі көбейтуге қабілетті және мүмкіндігінше.

Мұнда айтылғандардың көпшілігі біз қарастырған химиялық деңгейде жүзеге асырылады. Толығырақ немесе азырақ өзін-өзі көбейту үшін, нуклеин қышқылдары матрицалық биосинтезмен байланысты. Энергияның заты және заты қарапайым органикалық қышқылдармен, арнайы нуклеотидтермен, делдалдармен, делдалдармен, делдалдармен, аралық жиынтықтармен және фотожүйелер мен электронды тасымалдау тізбегімен күресетін ферментативті реакциялармен жүзеге асырылады. Химия шеңберінен тыс тек «Арнайы құрылымдар түрінде» брондау «» ғана шығады. Осыған ұқсас екі жағдайда сіздермен бірге арнайы құрылымдар қажет болды - кеңістік, шектеулі мембрана, Әр түрлі жақтар Бұл протондардың концентрациясындағы айырмашылықты тудырады - митохондрияның ішкі кеңістігі және фотосинтездің жеңіл кезеңіндегі шляциннің ішкі кеңістігінде митохондрияның ішкі кеңістігі. Шын мәнінде, біздің көзқарасымыз үшін біздің барлық уақытта біздің химиялық реакторымызды ұсақталған концентрациямен мұқият зерттейтін жасушаның сыртқы мембранасы қалды Әр түрлі заттар Сыртқы кеңістіктен.

Осылайша, біз өмірдің барлық мәнін қарастырдық, оны құрылымдық ұйыммен толықтыру керек. Бұған келер болсақ, біз келесі дәріске көшеміз, өйткені іс жүзінде биохимия бойынша биология биологиялық құрылымдар туралы ғылым болып табылады. Біз құрылымдардан бастап жасушалық деңгей деп атаймыз.

Таңқаларлық және осындай өмірдің маңызды құбылысы, фотосинтез ретінде өткенге дейін, өткенге терең тамырланған. Бұрыннан төрт ғасырлардан астам уақыт бұрын Бельгиялық ғалым Янг Ван - Гельмонт қарапайым экспериментті орнатқан. Ол талданың талын 80 кг жер тұрған сөмкеге қойды. Ғалым талдың бастапқы салмағын жазып, содан кейін бес жыл бойы зауытты тек жаңбыр суымен суарады. Ян Ванг - Гельмонт, ол Ива-ны қайта салады. Зауыттың салмағы 65 кг-ға өсті, ал жердің массасы 50 грден төмендеді! Зауыт 64 кг 950 гр. Ғалымның қоректік заттары жұмбақ болып қалды!

Ағылшын химикіне жатқызылған фотосинтездің ашылуына қатысты келесі маңызды эксперимент болды Жүсіп тартылды. Ғалым тышқанды сорғыштың астына қойды, ал бес сағаттан кейін кеміргіш қайтыс болды. Олар тартылған кезде, жалбыз бұтақтарын тінтуірмен салып, сонымен қатар кеміргішті қақпағы бар, тінтуір тірі қалды. Бұл эксперимент тыныс алуға қарама-қарсы процесс бар идеяға ғалым әкелді. Қаңғыл 1779 жылы бірнеше рет өсімдіктердің жасыл бөліктері оттегін ажырата алатындығын көрсетті. Үш жылдан кейін Швейцариялық ғалым Жан Сейбене күн сәулесінің әсерінен көмірқышқыл газы, өсімдіктердің жасыл органдарында ыдырайтындығын дәлелдеді. Бес жылдан кейін француз ғалымы Жак ғалымы Жак -сус Буссено, зертханалық зерттеулер жүргізуде, су өсімдіктерінің сіңуі органикалық заттар синтезі кезінде де кездеседі. 1864 жылы эпохалдық ашылым неміс ботанисті Юлий Сакс гендер жасады. Ол көмірқышқыл газының көлемі мен шығарылған оттегі көлемінің пропорционалды түрде пайда болатынын дәлелдей алды1: 1.

Фотосинтез - бұл ең маңызды биологиялық процестердің бірі.

Сөйлеп тұрған Ғылыми, Фотосинтез (басқа сыныптан жасалған φῶς - Жеңіл және στεσι) - бұл құрама, байланыстыру) - бұл органикалық заттар көмірқышқыл газынан және судан жарықтандырылған процесс. Бұл процесстегі титулдық рөл фотосинтетикалық сегменттерге тиесілі.

Егер біз бейнелі түрде сөйлесетін болсақ, өсімдік жапырағын зертханамен салыстыруға болады, олардың терезелері шуақты жағына барады. Онда органикалық заттардың пайда болуы пайда болады. Бұл процесс жер бетінде өмір сүрудің негізі болып табылады.

Көптеген адамдар сұрақ қояды: адамдар қалада тыныс алады, онда ағаш пен тридики отпен тіл табыса бермейді. Жауап өте қарапайым. Айтылған жердегі өсімдіктердің үлесі өсімдіктер шығарған оттегінің тек 20% құрайды. Балдырлар атмосфераға оттегінің дамуындағы басым рөл атқарады. Олар өндірілген оттегінің 80% құрайды. Тілдер бойынша сөйлеу және өсімдіктер, ал балдырлар атмосфераға 145 миллиард тонна (!) Оттегін бөледі! Әлемдік мұхит «жеңіл планеталар» деп аталады.

Фотосинтездің жалпы формуласы келесідей:

Су + көмірқышқыл газы + Жарық → Көмірсулар + оттегі

Сізге фотосинтез өсімдіктері не үшін керек?

Біз түсінгендей, фотосинтез - жер бетіндегі адамның өмір сүруінің қажетті шарты. Алайда, бұл атмосфераға оттегі өндіретін организмдердің бірден-бір себебі емес. Бұл балдырлар мен өсімдіктер жыл сайын 100 миллиардтан астам органикалық заттар (!) Құрайды, олар олардың өмір сүру деңгейінің негізін құрайды. Экспериментті есте сақтау YANA VAN-Gelmont, біз фотосинтез - өсімдіктердің қуатының негізі екенін түсінеміз. Егіннің 95% -ы зауытпен фотосинтез процесінде алынған органикалық заттарды анықтайды, ал 5%, бағбан топыраққа үлес қосатын минералды тыңайтқыштар.

Қазіргі жазғы тұрғындар өсімдіктердің топырақты тамақтануына, әуе диетасын ұмытып, назар аударады. Егер олар фотосинтез процесіне мұқият түрде зардап шеккен болса, бағбандардан түскен қандай өнім алу мүмкін белгісіз.

Алайда, өсімдіктер де, балдырлар да оттегі мен көмірсуларды белсенді түрде шығармады, таңғажайып жасыл пигмент - хлорофилл болмаңыз.

Жасыл пигментінің құпиялары

Өсімдіктердің басқа тірі организмдердің жасушаларынан басты айырмашылығы - хлорофиллдің болуы. Айтпақшы, ол өсімдіктердің жапырақтары жасыл түске боялған кінәлық. Бұл күрделі органикалық қосылыста бір таңғажайып мүлік бар: ол күн сәулесін сіңіре алады! Хлорофиллдің арқасында фотосинтез процесі де мүмкін.

Фотосинтездің екі кезеңі

Қарапайым тілде фотосинтез - бұл суды өсімдіктермен және көмірқышқыл газымен сіңіретін процесс, онда су сіңірілген процесс, олар хлорофиллмен қант пен оттегі пайда болады. Осылайша, бейорганикалық заттар таңқаларлық түрде органикалық болып өзгереді. Қанттың пайда болуы өсімдіктердің қайнар көзі болып табылады.

Фотосинтездің екі кезеңі бар: ашық және қараңғы.

Жеңіл фазалық фотосинтез

Ол Тилактов мембраналарында жүзеге асырылады.

Tilakud - мембранамен шектелген құрылымдар. Олар хлоропласттың Стомында орналасқан.

Фотосинтездің жеңіл кезеңіндегі оқиғалар тәртібі:

1. Хлорофилл молекуласында жарық түсіп қалады, ол содан кейін жасыл пигментпен сіңеді және оны қозған күйге апарады. Электрон - молекуланың бөлігі көпке кетеді жоғары деңгей, синтез процесіне қатысады.
2. Су бөлімі, оның ішінде электрондардың әсерінен протондар сутегі атомдарына айналады. Кейін олар көмірсулардың синтезіне жұмсалады.
3. Жарық сахнасының соңғы кезеңінде ATP (Adenosine Trifhosphate) синтезі пайда болады. Бұл биологиялық жүйелердегі әмбебап энергия аккумуляторының рөлін ойнайтын органикалық зат.

Фотосинтездің қараңғы фазасы

Қараңғы фазаның орналасқан жері - хлоропласттардың стробы. Бұл қараңғы фазада оттегі мен глюкоза синтезі пайда болады. Көбісі бұл атау осы кезең болып табылады, өйткені осы кезеңде болып жатқан процесс тек түнде жүзеге асырылады. Шындығында, бұл толығымен дұрыс емес. Глюкоза синтезі тәулік бойы жүреді. Бұл факт бұл кезең Жеңіл энергиясы енді тұтынылмайды, яғни бұл қажет емес дегенді білдіреді.

Өсімдіктерге арналған фотосинтездің мәні

Біз фотогентке өсімдіктер бізден кем емес екенін анықтадық. Фотосинтездің масштабы сандар тілінде сөйлеу өте оңай. Ғалымдар тек суши өсімдіктері күн энергиясына қарағанда күнді есептеді, өйткені 100 мегаполис 100 жыл бойы тұтынылуы мүмкін деп есептеді!

Өсімдіктердің тынысы - бұл фотосинтезге қарама-қарсы процесс. Өсімдіктердің тыныс алуының мағынасы - фотосинтез және өсімдіктердің қажеттіліктеріне бағыттау процесінде энергияны босату. Қарапайым тілде, егін - фотосинтез мен тыныс алу арасындағы айырмашылық. Неғұрлым көп фотосинтез және астыңғы тынысы, соғұрлым көп егін және керісінше!

Фотосинтез - бұл жер бетінде өмір сүретін керемет процесс!

Фотосинтез - жеңіл энергияға байланысты бейорганикалық органикалық қосылыстарды синтездеу (HV). Жалпы фотосинтез теңдеуі:

6CO 2 + 6H 2 o → C 6 H 12 O 6 + 6o 2

Фотосинтез фотосинтетикалық пигменттердің қатысуымен күн сәулесін ATP түріндегі химиялық энергияға айырбастаудың бірегей қасиеті бар қатысуымен басталады. Фотосинтетикалық пигменттер - ақуыз тәрізді заттар. Олардың ішіндегі ең маңыздысы - Хлорофилл пигмент. Эукариоттарда фотосинтетикалық пигменттер пластиктің ішкі мембраналарына, прокариоттарда - цитоплазмалық мембрананы қуып жатыр.

Хлоропласт құрылымы митохондрия құрылымына өте ұқсас. Талыноидтардың ішкі мембранасында дәндерде фотосинтетикалық пигменттер, сонымен қатар электронды тасымалдау тізбегі және ATP-синтетаза ферменттерінің ақуыздары бар.

Фотосинтез процесі екі фазадан тұрады: ашық және қараңғы.

Жеңіл фаза Фотосинтез Тилакоидты мембранада ғана қарады. Осы кезеңде жеңіл кванттағы сіңу, ATP молекуласының түзілуі мен су мен су сіңіріледі.

Жеңіл кванттық (HV) әсерінен, хлорофилл, толқу күйіне көшіп, электрондар жоғалтады:

CHL → Chl + E -

Бұл электрондарды тасымалдаушылар сыртқы жағынан жібереді, яғни. Талакоидты мембрана беті, олар жинақталған матрицаға қаратады.

Сонымен қатар, тирасидтардың ішінде су - судың суреті, яғни. оның әсерінен оның ыдырауы

2h 2 o → o 2 + 4H + + 4E -

Алынған электрондар тасымалдаушылар хлорофилл молекулаларына беріледі және оларды қалпына келтіреді: Chlorophyll Moleecules тұрақты күйге қайтарылады.

Су фотолиштері кезінде құрылған сутегі протондары талакоидтың ішінде жиналады, H + -REREVOIR-ді жасайды. Нәтижесінде, Thlyacide мембранасының ішкі беті оң зарядталады (H + арқасында), ал сыртқы-теріс (e -). Олар қарама-қарсы зарядталған бөлшектердің екі жағына жиналған кезде, ықтимал айырмашылық артады. Потенциалды айырмашылық күші бар болған кезде электр өрісі ATP-Synthetease арнасы арқылы протондарды итере бастайды. Шығарылған энергия Phosphorylation MoLeculs ADP-ге қолданылады:

ADP + F → ATP

Жеңіл энергияның әсерінен фотосинтез процесінде ATP қалыптастыру деп аталады фото фосфаэлинг.

Сутегі иондары, өзімізді талакоидты мембрананың сыртқы бетіне тапты, электрондармен және атом сутегі пішіні бар, олар сутегі Надфпен (никотиндаининдинидфосфат) молекула тасымалдаушысымен байланыстырады:

2H + + 4E - + NADF + → NADF H 2

Осылайша, фотосинтездің жарық фазасы кезінде үш процесс пайда болады: су ыдысы, ATP синтезі, АТФ синтезі, NADF H 2 түріндегі сутегі атомдарының түзілуі. Оттегі атмосфераға енеді, ATP және NADF H 2 қараңғы фаза процесіне қатысады.

Шаршы фаза Фотосинтез Хлоропласт матрицасындағы жарықпен де, қараңғыда да ағып, ал - Кальвин цикліндегі ауадан бірқатар конверсиялық CO 2 сериясы. ATP энергиясына байланысты қараңғы фазаның реакциясы. CO 2 Кальвиндік цикл глюкозаны қалыптастыру үшін Nadf H 2-ден сутекпен әсер етеді.

Фотосинтез процесінде моносахаридтерден басқа (глюкоза және т.б.), басқа органикалық қосылыстардың мономерлері - аминқышқылдары, глицерин және май қышқылдары синтезделген. Осылайша, зауыттың фотосинтезінің арқасында өздері және барлық жерде барлық жерде органикалық заттар мен оттегімен өмір сүреді.

Салыстырмалы сипаттамалар Кестеде фотосинтез және тыныс алу эукароты көрсетілген:

Фотосинтез мен тыныс алудың салыстырмалы сипаттамалары

Қою	Фотосинтез	Тыныс
Реакция теңдеуі	6CO 2 + 6h 2 O + Light Energy → C 6 H 12 O 6 + 6o 2	C 6 H 12 O 6 + 6 → 6H 2 O + ENERGY (ATP)
Бастапқы заттар	Көмірқышқыл газы, су
Реакция өнімдері	Органикалық заттар, оттегі	Көмірқышқыл газы, су
Заттар цикліндегі мағынасы	Бейорганикалық органикалық заттарды синтездеу	Органикалық заттардың бейорганға ыдырауы
Қуаттылық	Жеңіл энергияны органикалық заттардың химиялық байланыстарына айналдыру	Органикалық заттардың химиялық байланыстарының энергиясының АТФ макроеверегиялық байланыстарының энергиясына айналуы
Ең маңызды кезеңдер	Жеңіл және қара фаза (оның ішінде кальвин циклы)	Аяқталмаған тотығу (гликолиз) және толық тотығу (оның ішінде KREBS циклы)
Процесті орналастыру	Хлоропласт	Гиалоплазм (толық емес тотығу) және митохондрия (толық тотығу)

Фотосинтездің жарық және күңгірт фазаларында күн сәулесінің жарық шамы қалай өзгереді? Жауап беру Жауабын түсіндіріңіз.

Жауап беру

Фотосинтездің жарық фазасында күн сәулесінің энергиясы қозған электрондардың энергиясына айналады, содан кейін қозған электрондар энергиясы ATP және NADF-H2 энергиясына айналады. Фотосинтездің қараңғы фазасында ATP және NADF-H2 энергиясы глюкозаның химиялық байланыстарының энергиясына айналды.

Фотосинтездің жарық фазасында не болады?

Жауап беру

Хлорофиллдің электрондары жарықтың энергиясымен толқытылған, электронды-көлік желілерінен өтіңіз, олардың энергиясы ATP және NADF-H2-де күшейеді. Судың фотосуреті бар, оттегі босатылды.

Фотосинтездің қараңғы фазасында қандай негізгі процестер пайда болады?

Жауап беру

Атмосферадан алынған көмірқышқыл газынан және жарық кезеңінде алынған, жарық фаза энергиясының энергиясының арқасында алынған сутегі және сутегіден глюкоза пайда болады.

Өсімдік жасушасындағы хлорофиллдің қызметі қандай?

Жауап беру

Хлорофилл фотосинтез процесіне қатысады: Жарық кезеңінде хлорофилл жарық жеңіл, Хлорофиллді сіңіреді, Хлорофиллдің электроны жарық энергиясын алады, ол сөніп, электростандық тізбектен өтеді.

Хлорофилл молекулаларының электрондары фотосинтезде қандай рөл атқарады?

Жауап беру

Күн сәулесімен толқытылған хлорофиллдің электрондары электронды көлік желілерінен өтіп, ATP және NADF-H2 түзілуіне күш береді.

Фотосинтездің қай кезеңінде тегін оттегі пайда болады?

Жауап беру

Жарық фазасында, судың фотосы кезінде.

Фотосинтездің қай кезеңі ATP синтезі болып табылады?

Жауап беру

Жоғары фаза.

Фотосинтез кезіндегі оттегінің қайнар көзі қандай зат болып табылады?

Жауап беру

Су (оттегі судың галереясы кезінде босатылады).

Фотосинтездің жылдамдығы шектеулі (шектеуші) факторларға байланысты, олардың ішінде жарық, көмірқышқыл газының концентрациясы, температура ажыратылған. Бұл факторлар фотосинтез реакцияларын шектейді?

Жауап беру

Жарық хлорофиллдің қозуы үшін қажет, ол фотосинтез процесі үшін энергияны қамтамасыз етеді. Көмірқышқыл газы фотосинтездің қараңғы фазасында қажет, глюкоза одан синтезделген. Температура өзгерісі ферменттердің денатурациясына әкеледі, фотосинтез реакциясы баяулайды.

Өсімдіктерде көмірқышқыл газының қандай реакцияларында көмірсулар синтезі үшін бастапқы зат бар?

Жауап беру

Фотосинтез реакцияларында.

Өсімдіктердің жапырақтарында фотосинтез процесін қарқынды түрде жалғастырады. Ол жетілген және жетілмеген жемістерде болады ма? Жауап беру Жауабын түсіндіріңіз.

Жауап беру

Фотосинтез шамдардағы өсімдіктердің жасыл бөліктерінде кездеседі. Осылайша, фотосинтез жасыл жемістердің терісінде кездеседі. Жемістердің ішінде және піскен (жасыл емес) жемістердің ішіне фотосинтез пайда болмайды.

«Бактериялық жасушадағы заттардың қозғалмалы» тақырыбының мазмұны. Бактериялардың қоректік заттары. Бактериялардың қоректік субстраттары. Бактериялардың энергия алмасуы ».
1. Бактериялық жасушадағы заттарды белсенді беру. Фосфорлауға байланысты көлік заттары. Бактериялық жасушадан заттарды оқшаулау.
2. Ферменттер. Бактериялардың ферменттері. Нормативтік (Altoceptic) ферменттер. Эффекторлы ферменттер. Бактериялардың ферментативті белсенділігін анықтау.
3. Қоректік заттар бактерияларының субстраттары. Көміртегі. Отандық. Гетеротрофия. Азот. Бейорганикалық азотты пайдалану. Жасушадағы ассимигациялық процестер.
4. Жекіру процестері. Органикалық азотты ұяшықта қолдану. Органикалық қосылыстардың аммирациясы.
5. Фосфор. Күкірт. Оттегі. Облигация (қатал) аэробтар. Облигация (қатал) аноэробтар. Қосымша анаеробтар. Аэротальды бактериялар. Микроирфильді бактериялар.
6. Бактериялардың өсу факторлары. Auxotrofa. Прототрофа. Бактериялардың өсуін ынталандыратын факторлардың жіктелуі. Бактериялардың өсу факторлары.
7. Бактериялардың энергетикалық метаболизмі. Белгісіз бактерияның сәйкестендіру схемасы. Экаргондық реакциялар.
8. Синтездеу (қалпына келтіру) ATP. Фотосинтез процесінде энергия алу. Бактериялар фототрофтар. Фотосинтез реакциялары. Фотосинтез кезеңдері. Жеңіл және қара фотосинтез фазасы.
9. Химиялық қосылыстарды тотығу кезінде энергия алу. Бактериялар Чемотрофтар. Энергия субстрат фосфорлануымен алынады. Ашыту.
10. Алкогольді ашыту. Гомоформативті сүт қышқылын ашыту. Гетерментті ашыту. Муравиноксикалық ашыту.

Синтездеу (қалпына келтіру) ATP. Фотосинтез процесінде энергия алу. Бактериялар фототрофтар. Фотосинтез реакциялары. Фотосинтез кезеңдері. Жеңіл және қара фотосинтез фазасы.

Синтез ATF. Ол үш жолмен жүзеге асырылады: фотосинтетикалық фосфорлану, тотығу фосфорлануы (тыныс алу тізбегі арқылы электронды тасымалмен) және субстрат фосфорлануы.

Алғашқы екі процесте электрондар ағынымен энергияға түскен энергия энергиясының қайта құрылуы фосфоэператор АТФ байланыстары Арнайы ферментті - ATP синтетазасын өткізеді. Бұл фермент энергияны конверсиялауға қатысатын барлық мембраналарда бар (бактериялар, митохондрия және хлоропласттардың мембраналары). ATP-Synthetasa ADP-ге бейорганикалық фосфат (FN) қосылуын каталазды, олардың қалыптасуы AD-Nylatkinase (AMP + AMP \u003d 2 ADP). ATP-синтетаза белсенділігі Гидролиз ATP-дің кері реакциясын анықтай аласыз: ATP + H20 \u003d ADF + FN + H +. Фосфорлану реакциясының қалпына келуіне байланысты жинақталған ATP Flagella және осмотикалық жұмыстың қозғалысын қамтамасыз ететін протон градиентін құру үшін қолданыла алады. Энергия бейорганикалық электронды донорлардың бактерияларын (жоғарыда) азайту үшін қажетті электрондарды кері ауыстыруға жіберіледі (жоғарыда) (жоғарыда).

Фотосинтез процесінде энергия алу. Бактериялар фототрофтар. Фотосинтез реакциялары.

Фотосинтез процесінде энергия алу. Жердегі өмірдің негізгі энергия көзі күн болып табылады, бірақ әлемдегі кейбір есексіздік энергиясы тікелей жоюға қабілетті. бактериялар фототрофтар [грек тілінен. Суреттер, жарық, + троф, тамақтану]. Фотосинтетикалық бактериялар, өсімдіктер сияқты, көрінетін жарық энергиясын протон потенциалына айналдырады энергияны өңдеу мембранасы. Кейіннен ATP синтетазасы Энергия ATP-де сақталған. Өсімдіктердегі және жасыл бактериялардағы фотосинтерикалық реакцияларды ерекшелейтін басты ерекшелігі - өсімдіктер мен цианобактериялардан ерекшеленеді. Бактерияларда өсімдік жасушаларының хлоропласталарының аналогы - хроматорқұрамында хлорофилл Және каротиноидты пигменттер.

Осылайша, астында фотосинтез Жеңіл энергияның түрлендіруді фототрофиялық организмдердің жасушаларында (Тилакоидты мембраналар мен хлороплоидтар, ATP) және PDFN + қысқаратын қуат көздеріне, сондай-ақ Жасушалық бөліктердің қысқаруын түсіну. Реакциялар Фотосинтез жалғастырыңыз екі кезең (жеңіл және қараңғы фаза).

Жеңіл фазалық фотосинтез. Фотондардың әсерінен хроматофордың электр блогы іске қосылады, содан кейін ол бастапқы күйіне оралады. Сонымен бірге, Протон градиентін құру үшін пайдаланылатын энергия, содан кейін АТФ синтезі және NiCotyNamidendIndinItIndinUcleyotId фосфатының (NADF) төмендеуі PNFS + Соңғысы ATP құны бар электрондардың кері тасымалданғанына байланысты болуы мүмкін.

Фотосинтездің қараңғы фазасы. Құрылған макроерегиялық қосылыстар ц02-нің глюкозадағы ассимиляциялануы үшін қолданылады. Глюкоза құрамында энергияның едәуір мөлшері бар (шамамен 690 ккал / моль), оны гетеротрофтық бактериялар қолданады, оны әмбебап кастодиандағы глюкоза мен қор энергиясын ыдырайды - ATP.