Дәріс №10 Тақырыбы: Фотосинтез. Автотрофты және гетеротрофты жасушалар. Фотосинтез
жүктеу/скачать 63,95 Kb.
|
лекция 2
- Бұл бет үшін навигация:
- Фотосинтез аппаратының негізі
- Автотрофты организмдер
- Гетеротрофты организмдер
| Дәріс № 10
Тақырыбы: Фотосинтез.Автотрофты және гетеротрофты жасушалар. Фотосинтез – (гр.фотос - жарық және синтез) - жасыл жапырақ органоидтері, яғни хлоропласт арқылы Күн сәулесі энергиясының химиялық байланыс энергиясына айналу процесі.Фотосинтез нәтижесінде жер жүзіндегі өсімдіктер жыл сайын 100 млрд т-дан астам органикалық заттар түзеді (мұның жартысынан көбін теңіз, мұхит өсімдіктері түзеді) және бұлкезде олар 200 млрд-тай СО2сіңіреді, оттегін бөледі. Фотосинтезді алғаш зерттеушілер Швейцария ғалымдары Ж.Сенебье, Н.Соссюр және неміс химигі Ю.Майер болды. 19 ғасырдың 2-жартысында К.А.Тимирязев күн сәулесі энергиясы фотосинтез процесінде хлорофилл арқылы сіңірілетінін анықтады. 20 ғасырдың басында фотосинтездің физиологиясы мен экологиясына арналған маңызды зерттеулер жүргізіледі (В.В.Сапожников, С.П.Костычев, В.Н.Любименко, А.А.Ничипорович т.б.). 20 ғасырдың орта кезінен бастап фотосинтезді зерттеуде жаңа әдістер (газ анализі, радиоизотопты әдіс спектроскопмя. Электрондық микроскоп т.б.) дамыды. Жоғары сатыдағы жасыл өсімдіктер, балдырлар (көп жасушалы жасыл, қоңыр, қызыл, сондай-ақ бір жасушалы эвглена, динофлагеллят, диатом балдырлар) фотосинтезінде сутек доноры және шығарылатын оттек көзі су, ал сутек атомның негізгі акцепторы және көміртек көзі – көмірқышқыл газ. Фотосинтезге тек СО2 мен Н2О пайдаланылса углевод түзіледі. Фотосинтез процесіне өсімдік углевод түзумен қатар құрамында азоты және күкірті бар аминқышқылдарын, белок, молекуласы құрамында азот болатын хлорофилл де түзеді. Бұл жағдайда көмірқышқыл газбен қатар сутек атомының акцепторы және азот, күкірт көзі нитрат және сульфат болады. Фотосинтездеуші бактериялар молекула оттекті пайдаланбайды, оны бөліп шығармайды (бұлардың көбі анаэробтар). Бұл бактериялар су орнына донор ретінде электрондарды не органикалық емес қосылыстарды (күкіртті сутек, тиосульфат, газ тәрізді сутекті) немесе органикалық заттарды (сүт қышқылы, изопропил спиртін) пайдаланады. Хлоропласттар Фотосинтез аппаратының негізі – жасуша ішіндегі органелла-хлоропластар (көк жапырақ жасушасында 20-100 болады). Балдырлардың көпшілігінде фотосинтездік аппарат – жасуша ішіндегі арнайы органелла-хроматофорлар, ал фотосинтездеуші бактериялар мен көк-жасыл балдырларда тилакоидтер. өсімдік фотосинтез процесінің негізі – тотығу-тотықсыздану. Мұнда квант энергиясы әсерінен 4 электрон мен протон су дәрежесінен (оның тотығуы) углевод дәрежесіне дейін көтеріледі. (СО2-ның тотықсыздануы). Сөйтіп углеводтар фотосинтезі былай өтеді: СО2+Н2О С(Н2О)+О2+120 ккал/моль яғни СО2-ның бір молекуласының углевод дәрежесіне дейін тотықсыздануының бос энергиясы 120 ккал/моль болады. Демек, өсімдік фотосинтезі кезінде кем дегенде 3 квант («қызыл» кванттар энергиясы 40 ккал/моль) сіңірілуі қажет. әр түрлі жағдайда жасалған тәжірибе СО2-ның әр молекуласының тотықсыздануына 8–10 квант қажет екенін көрсетті. Көмірқышқыл газ да, су да, жарықты тікелей сіңірмейді, бұл қосылыстардың квантпен байланысқа түсуін хлоропласт не хроматофор структурасындағы хлорофилл а қамтамасыз етеді. Фотосинтездің биосферадағы маңызы да үлкен. Жер жүзіндеге, мысалы, көміртек, суттек, оттек, сондай-ақ N, S, P, Mg, Ca т.б. элементтер айналымы процесіне қатысы бар. Жер қалыптасқаннан бері фотосинтез нәтижесінде маңызды элементтер мен заттар бірнеше мың рет толық цикл айналымынан өткен. өсімдік өнімін арттырудың бір жолы - өсімдіктің фотосинтездік әрекетін үдету. Бұл үшін жапырақ көлемін үлкейту, жапырақ тіршілігін ұзарту, егістіктегі өсімдік жиілігін реттеу керек. СО2, ауа, су, топырақтағы қоректік элементтер жеткілікті болуы қажет. Фотосинтез аппаратының активтілігі жапырақтың анатомиялық құрылысына, фермент жүйесі активтілігіне, көміртек метабализмі типіне байланысты болады. өсімдік селекциясының, яғни СО2ассимиляциясы тез жүретін өсімдік сорттарын шығарудыңда үлкен маңызы бар. Автотрофтар (гр. autos — өзім, өздігінен; trophe — қорек, қоректену, тамақтану) — бейорганикалық заттардан (көмірқышқыл газынан, судан, азоттың бейорганикалық қосылыстарынан) фотосинтез немесе хемосинтез арқылы органикалық дүниенің тіршілігі үшін тым қажет күрделі органикалық заттарды (акуыздарды, майларды, көмірсуларды) түзетін организмдер. Автотрофты организмдерге жасушаларында жүретін фотосинтез процесі үшін күн сәулесі қуатын пайдаланатын жасыл өсімдіктер және хемосинтез процесі үшін химиялық қуатты пайдаланатын кейбір хемотрофты бактериялар жатады. Автотропты ағзалардың табиғатта маңызы өте зор, олар адам және жануар синтездей алмайтын барлық органикалық заттарды құрайды. Автотропты ағзаларға жоғарғы сатыдағы өсімдіктер (паразиттер мен сапрофиттерден басқа), балдырлар және кейбір бактериялар жатады. Автотропты бактериялар органикалық заттарды минералды қосылыстардан синтездейді. Ол үшін химиялық реакциялар (хемоситез) қуатын пайдаланады. Мысалы, топырақ бактериялары -нитросомонас және нитробактер аммиакты азот қышқылының тұзына дейін тотықтырады да, одан босаған қуатты денесін құруға пайдаланады. Кейбір микроағза жасушасында хлорофилл тектес пигменттер болғандықтан, синтездеу процессіне қажетті қуатты күн сәулесінен алады. Оларды фотосинтездеуші Автотропты микроағзалар деп атайды. [1][2] Автотрофты организмдер[3](грек. autos – өзі және trophé – қорек)– қоршалған ортадағы бейорганикалық заттардан фотосинтез немесе хемосинтез процесі нәтижесінде тіршілігіне қажетті органикалық зат түзетін организмдер. Аутотрофты организмдерге жоғары сатыдағы өсімдіктер, балдырлар, кейбір бактериялар жатады. Автотрофты бактериялар минералды заттардан (H2SNaNO2NH4OH)органикалық қосылыстар түзеді. Бұл процесс химиялық реакциялар (хемосинтез) нәтижесінде атқарылады. Мысалы,топырақтағы нитросомонас және нитробактериялараммиакты тотықтырып, азот қышқылының тұзына айналдырады да, одан босаған қуатты өз денесінің құрамына енетін заттарды түзуге пайдаланады. Кейбір микроорганизмдер денесінде хлорофилл тектес пигменттер болады, сондықтан олар синтездік процестерге қажет қуатты күн сәулесінен алады. Оларды фотосинтездеуші автотрофты микроорганизмдер деп атайды. Жоғары сатыдағы өсімдіктер мен балдырлар да денесінде хлорофилл болғандықтан қарапайым қосылыстардан — көмір қышқыл газдан — күрделі органикалық заттар түзу процесінде күн сәулесінің қуатын пайдаланады. Кейбір Аутотрофты организмдер витаминдер мен өсуіне қажетті өзге де заттарды қоршаған ортадан алып отырады.
Аутотрофты организмдердің табиғатта маңызы өте зор. Олар адам мен жануарлар түзе алмайтын органикалық заттарды жинақтайды. Аутотрофты организмдер —биосферадағы органикалық заттардың бастапқы өндіргіштері (продуценттері). Табиғатта фотосинтездеуші Аутотрофты организмдер ерекше орны алады, себебі олар биосферадағыорганикалық заттардың басым бөлігін (жылына шамамен 162×109 т), ал оның 2/3-ін жер бетіндегі өсімдіктер түзеді. Басқа Аутотрофты организмдер үлесі онша көп емес. Аутотрофты организмдер әрекеті басқа организмдердің тіршілігіне және де табиғаттағы заттардың биогеохимиялық айналымына маңызды ықпал етеді. Аутотрофты организмдер тағамдардық заттарды бүлдірмейді. Гетеротрофты организмдер (грек. heteros – басқа, жат, trophe – қорек) – негізінен дайын органикалық заттармен қоректенетін организмдер. Олар өз денесінің құрамын бейорганикалық заттардан түзе алмайды. Гетеротрофтарға адам және барлық жануарлар, паразиттік жолмен тіршілік ететін өсімдіктер, саңырауқұлақтар, көптеген микроорганизмдер жатады. Гетеротрофтар энергияны органикалық заттардың биологиялық тотығуының арқасында алады. Гетеротрофтардың қоректенуіне қарай үш түрі болады: сапрофитті немесе осмотрофты Гетеротрофтар – түрлі организмдердің тіршілік әрекеті нәтижесінде ыдыраған немесе бөлінген өнімдермен қоректенетін организмдер (ашытқылар, зең микробтары, көптеген бактериялар); голозойлы немесе анималды Гетеротрофтар – басқа организм денесіндегі сөлдермен қоректенетін организмдер. Табиғатта аралас қоректенетін түрлері де бар, мысалы, арам шырмауық басқа өсімдікке жабысып тіршілік етеді. Жасыл евглена денесінде жасыл пигменттер (хлорофилл) болғандықтан жарық кезде ол автотрофқа, ал қараңғыда – гетеротрофқа айналады. Кейбір өсімдіктер (қырықбуынның спора түзетін бұтақтары, дәнінің өніп келе жатқан тұқымдары) дамудың белгілі бір сатыларында гетеротрофтар болады. Гетеротрофтар табиғатта синтезделу процесі нәтижесінде аз мөлшерде болса да органикалық заттар (мысалы, көміртектің 10%-ы) түзеді. Құрамында жасыл пигменттер клеткалардың СО2 сіңіретін қабілеті хемосинтез және фотосинтез процестерінің эволюциясында шешуші рөл атқарды. Қазіргі кезде жануарлар тіндерінің де СО2-ні сіңіре алатын қабілеті бар екені анықталған. Осыған байланысты организмдерді автотрофтар мен гетеротрофтарға жіктеу – олардың көміртекті сіңіру қабілетіне емес, пайдаланатын энергия көзіне негізделген. Сондықтан Гетеротрофтарға көміртек көзі ретінде күрделі органикалық қосылыстар (көмірсулар, майлар, ақуыздар) тотығуынан бөлінген көміртекті пайдаланатын организмдер; фотоавтотрофтарға – фотохимиялық әрекеттесуді пайдаланатын организмдер; ал хемоавтотрофтарға – органик. емес заттардың тотығуы кезінде бөлінген энергияны пайдаланатын организмдер жатады. Гетеротрофтар күрделі органикалық заттарды ыдыратып және минералдандырып отыратын табиғаттағы зат алмасуда маңызды рөл атқарады. Гетеротрофтар автотрофтармен бірігіп, табиғатта біртұтас биологиялық жүйені құрайды. жүктеу/скачать 63,95 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|