Fotosintez ekologiyasi Reja: Xlorofillsiz fotosintez Mexanizm To'qimalar darajasida fotosintez

Prokariotlarning fotosintetik membranalari
siyanobakteriyalar o'zlari xloroplastdir va ularning hujayrasida fotosintez apparati maxsus organellaga joylashtirilmaydi. Ularning tilakoidlari stack hosil qilmaydi, balki turli burmali tuzilmalar hosil qiladi (bitta siyanobakteriyada Gloeobacter violaceus tilakoidlar butunlay yo'q va butun fotosintetik apparat sitoplazmatik membranada joylashgan bo'lib, u invaginatsiyalar hosil qilmaydi ). Ular va o'simliklar, shuningdek, yorug'lik yig'ish kompleksi ( pastga qarang) va pigment tarkibida farqlarga ega.
Nur ( yorug'likka bog'liq ) bosqich
Fotosintezning yorug'lik bosqichida yuqori energiyali mahsulotlar hosil bo'ladi: hujayrada energiya manbai bo'lib xizmat qiluvchi ATP va qaytaruvchi sifatida ishlatiladigan NADP. Kislorod qo'shimcha mahsulot sifatida chiqariladi .
Jarayonning fotokimyoviy mohiyati
Xlorofil ikki darajadagi qo'zg'alishga ega ( uning yutilish spektrida ikkita maksimalning mavjudligi shu bilan bog'liq ): birinchisi yuqori energiya darajasiga o'tish bilan bog'liq. konjugatsiyalangan qo'sh bog'lanishlar tizimining elektroni , ikkinchisi - porfirin yadrosining azot va magniyning juftlashtirilmagan elektronlarini qo'zg'atish bilan. Elektronning o'zgarmagan spini bilan birlamchi birinchi va ikkinchi qo'zg'aluvchan holatlar hosil bo'ladi, spini o'zgargan, birinchi va ikkinchi uchlik .
Ikkinchi hayajonlangan holat ^{10-12 uchun eng} baquvvat , beqaror va xlorofilldir. s undan birinchisiga 100 kJ / mol energiya yo'qotish bilan faqat issiqlik shaklida o'tadi . Birinchi singlet va triplet holatlardan molekula asosiy holatga yorug'lik ( mos ravishda flüoresans va fosforessensiya ) shaklida energiya chiqishi yoki energiyaning boshqa molekulaga o'tishi bilan issiqlik yoki yuqori darajadagi elektronga o'tishi mumkin. energiya darajasi yadro bilan zaif bog'langan, elektron boshqa birikmaga o'tadi.
Birinchi imkoniyat yorug'lik yig'uvchi komplekslarda, ikkinchisi - reaksiya markazlarida amalga oshiriladi, bu erda yorug'lik kvantining ta'siri ostida qo'zg'aluvchan holatga o'tadigan xlorofill elektron donor ( reduktant ) bo'lib, uni birlamchi qabul qiluvchilarga o'tkazadi. . Elektronning musbat zaryadlangan xlorofillga qaytishini oldini olish uchun birlamchi qabul qiluvchi uni ikkilamchi . Bundan tashqari, olingan birikmalarning ishlash muddati qo'zg'atilgan xlorofill molekulasidan yuqori. Energiyani barqarorlashtirish va zaryadni ajratish mavjud. Keyinchalik barqarorlashtirish uchun ikkilamchi elektron donor musbat zaryadlangan xlorofillni kamaytiradi, kislorodli fotosintezda asosiy donor esa suvdir.
Kislorodli fotosintez qiluvchi organizmlar duch keladigan muammo suvning oksidlanish -qaytarilish potentsiallaridagi farqdir ( yarim reaksiya uchun H ₂ O → O ₂ ( E ₀ = +0,82 V) va NADP + ⁽ E 0 _{= -0,32} V ) bir vaqtning o'zida suvni oksidlash uchun xlorofill tuproq holatida +0,82 V dan katta potensialga ega bo'lishi kerak , lekin ayni paytda NADP ^{+ ni qayta tiklash uchun qo'zg'atilgan holatda -0,32 V dan kam potentsialga ega bo'lishi kerak.Bir} xlorofill molekulasi Ikkala talabga ham javob bera olmaydi , shuning uchun ikkita fototizim hosil bo'ldi va jarayonni yakunlash uchun ikkita yorug'lik kvanti va har xil turdagi ikkita xlorofill kerak bo'ladi .