Kama jina linamaanisha, photosynthesis kimsingi ni usanisi wa asili wa vitu vya kikaboni, kubadilisha CO2 kutoka angahewa na maji hadi sukari na oksijeni ya bure.
Hii inahitaji uwepo wa nishati ya jua.
Equation ya kemikali kwa mchakato wa photosynthesis inaweza kuwakilishwa kama ifuatavyo:
Photosynthesis ina awamu mbili: giza na mwanga. Athari za kemikali za awamu ya giza ya photosynthesis hutofautiana kwa kiasi kikubwa kutokana na athari za awamu ya mwanga, lakini awamu za giza na mwanga za photosynthesis hutegemea kila mmoja.
Awamu ya mwanga inaweza kutokea kwenye majani ya mmea pekee kwenye mwanga wa jua. Kwa giza, uwepo wa dioksidi kaboni ni muhimu, ndiyo sababu mmea lazima uingie mara kwa mara kutoka kwa anga. Wote sifa za kulinganisha Awamu za giza na nyepesi za photosynthesis zitatolewa hapa chini. Kwa kusudi hili iliundwa meza ya kulinganisha"Awamu za photosynthesis."
Awamu ya mwanga ya photosynthesis
Michakato kuu katika awamu ya mwanga ya photosynthesis hutokea kwenye utando wa thylakoid. Inahusisha klorofili, protini za usafiri wa elektroni, synthetase ya ATP (enzyme inayoharakisha majibu) na jua.
Zaidi ya hayo, utaratibu wa majibu unaweza kuelezewa kama ifuatavyo: wakati mwanga wa jua unapiga majani ya kijani ya mimea, elektroni za klorofili (chaji hasi) husisimka katika muundo wao, ambao, baada ya kupita katika hali ya kazi, huacha molekuli ya rangi na kuishia kwenye nje ya thylakoid, membrane ambayo pia ina chaji mbaya. Wakati huo huo, molekuli za klorofili hutiwa oksidi na zile zilizo tayari zimepunguzwa, na hivyo kuchukua elektroni kutoka kwa maji ambayo ni katika muundo wa jani.
Utaratibu huu unasababisha ukweli kwamba molekuli za maji hutengana, na ioni zinazoundwa kama matokeo ya upigaji picha wa maji hutoa elektroni zao na kugeuka kuwa radicals ya OH ambayo inaweza kutekeleza athari zaidi. Radikali hizi tendaji za OH kisha huchanganyika kuunda molekuli kamili za maji na oksijeni. Katika kesi hii, oksijeni ya bure hutoka kwenye mazingira ya nje.
Kama matokeo ya athari na mabadiliko haya yote, membrane ya thylakoid ya jani upande mmoja inashtakiwa vyema (kutokana na ion H +), na kwa upande mwingine - vibaya (kutokana na elektroni). Wakati tofauti kati ya mashtaka haya kwenye pande mbili za membrane kufikia zaidi ya 200 mV, protoni hupitia njia maalum za enzyme ya synthetase ya ATP na kutokana na hili, ADP inabadilishwa kuwa ATP (kama matokeo ya mchakato wa phosphorylation). Na hidrojeni ya atomiki, ambayo hutolewa kutoka kwa maji, hurejesha mtoa huduma mahususi NADP+ hadi NAD·H2. Kama tunaweza kuona, kama matokeo ya awamu ya mwanga ya photosynthesis, michakato mitatu kuu hutokea:
- awali ya ATP;
- kuundwa kwa NADP H2;
- malezi ya oksijeni ya bure.
Mwisho hutolewa kwenye angahewa, na NADP H2 na ATP hushiriki katika awamu ya giza ya usanisinuru.
Awamu ya giza ya photosynthesis
Awamu za giza na nyepesi za photosynthesis zinajulikana na kwa gharama kubwa nishati kutoka kwa mmea, lakini awamu ya giza inaendelea kwa kasi na inahitaji nishati kidogo. Athari za awamu ya giza hazihitaji jua, hivyo zinaweza kutokea mchana na usiku.
Michakato yote kuu ya awamu hii hutokea katika stroma ya kloroplast ya mmea na inawakilisha mlolongo wa kipekee wa mabadiliko ya mfululizo wa dioksidi kaboni kutoka anga. Mmenyuko wa kwanza katika mnyororo kama huo ni urekebishaji wa dioksidi kaboni. Ili kuifanya ifanyike vizuri na kwa haraka zaidi, asili ilitoa kimeng'enya cha RiBP-carboxylase, ambacho huchochea urekebishaji wa CO2.
Ifuatayo, mzunguko mzima wa athari hufanyika, kukamilika kwake ni ubadilishaji wa asidi ya phosphoglyceric kuwa sukari (sukari ya asili). Athari hizi zote hutumia nishati ya ATP na NADP H2, ambazo ziliundwa katika awamu ya mwanga ya usanisinuru. Mbali na glucose, photosynthesis pia hutoa vitu vingine. Miongoni mwao ni amino asidi mbalimbali, asidi ya mafuta, glycerol, na nyukleotidi.
Awamu za photosynthesis: meza ya kulinganisha
| Vigezo vya kulinganisha | Awamu ya mwanga | Awamu ya giza |
| mwanga wa jua | Inahitajika | Haihitajiki |
| Mahali pa majibu | Grana ya kloroplast | Stroma ya kloroplast |
| Utegemezi wa chanzo cha nishati | Inategemea mwanga wa jua | Inategemea ATP na NADP H2 iliyoundwa katika awamu ya mwanga na kiasi cha CO2 kutoka angahewa |
| Nyenzo za kuanzia | Chlorophyll, protini za usafiri wa elektroni, synthetase ya ATP | Dioksidi kaboni |
| Kiini cha awamu na kile kinachoundwa | O2 ya bure hutolewa, ATP na NADP H2 huundwa | Uundaji wa sukari asilia (glucose) na ufyonzwaji wa CO2 kutoka angani |
Photosynthesis - video
Mimea hugeuza mwanga wa jua kuwa nishati ya kemikali iliyohifadhiwa katika hatua mbili: kwanza, huchukua nishati kutoka kwa mwanga wa jua na kisha kuitumia kurekebisha kaboni kuunda molekuli za kikaboni.
Mimea ya kijani - wanabiolojia huwaita nakala otomatiki- msingi wa maisha kwenye sayari. Karibu minyororo yote ya chakula huanza na mimea. Wanabadilisha nishati inayoangukia juu yao katika mfumo wa mwanga wa jua kuwa nishati iliyohifadhiwa kwenye wanga ( sentimita. Molekuli za kibaolojia), ambayo muhimu zaidi ni sukari ya kaboni sita. Mchakato huu wa ubadilishaji nishati unaitwa photosynthesis. Viumbe hai vingine hupata nishati hii kwa kula mimea. Hii inaunda msururu wa chakula unaounga mkono mfumo ikolojia wa sayari.
Kwa kuongeza, hewa tunayopumua imejaa oksijeni kutokana na photosynthesis. Equation ya jumla ya photosynthesis inaonekana kama hii:
maji + kaboni dioksidi + mwanga → wanga + oksijeni
Mimea huchukua kaboni dioksidi inayozalishwa wakati wa kupumua na kutoa oksijeni, bidhaa taka ya mimea ( sentimita. Glycolysis na kupumua). Kwa kuongeza, photosynthesis inacheza jukumu muhimu katika mzunguko wa kaboni katika asili.
Inaonekana ya kushangaza kwamba, licha ya umuhimu wa photosynthesis, wanasayansi hawakuanza kuisoma kwa muda mrefu. Baada ya majaribio ya Van Helmont, yaliyofanywa katika karne ya 17, kulikuwa na utulivu, na mwaka wa 1905 tu mwanafiziolojia wa mimea ya Kiingereza Frederick Blackman (1866-1947) alifanya utafiti na kuanzisha michakato ya msingi ya photosynthesis. Alionyesha kwamba photosynthesis huanza kwa mwanga mdogo, kwamba kiwango cha photosynthesis huongezeka kwa kuongezeka flux mwanga, lakini, kuanzia ngazi fulani, uimarishaji zaidi wa kuangaza hausababishi tena ongezeko la shughuli za photosynthesis. Blackman alionyesha kuwa halijoto inayoongezeka chini ya hali ya mwanga wa chini haikuwa na athari kwa kasi ya usanisinuru, lakini kwamba wakati halijoto na mwanga viliongezwa wakati huo huo, kasi ya usanisinuru iliongezeka zaidi kuliko kwa kuongezeka kwa mwanga pekee.
Kutokana na majaribio haya, Blackman alihitimisha kuwa michakato miwili ilikuwa ikitokea: mmoja ulitegemea sana kiwango cha mwanga lakini si joto, huku mwingine ukiathiriwa sana na halijoto bila kujali kiwango cha mwanga. Ufahamu huu uliunda msingi wa mawazo ya kisasa kuhusu photosynthesis. Taratibu hizi mbili wakati mwingine huitwa athari za "mwanga" na "giza", ambayo sio sahihi kabisa, kwani iliibuka kuwa ingawa athari za awamu ya "giza" hutokea kwa kukosekana kwa mwanga, zinahitaji bidhaa za "mwanga" awamu.
Usanisinuru huanza wakati fotoni zinazotolewa na jua zinapoingia kwenye molekuli maalum za rangi zinazopatikana kwenye jani - molekuli. klorofili. Chlorophyll hupatikana katika seli za majani na kwenye utando wa organelles za seli kloroplasts(hao ndio wanaolipa jani rangi ya kijani kibichi). Mchakato wa kukamata nishati una hatua mbili na unafanywa katika vikundi tofauti vya molekuli - nguzo hizi kawaida huitwa. Mfumo wa picha I Na Mfumo wa picha II. Nambari za nguzo zinaonyesha mpangilio ambao michakato hii iligunduliwa, na hii ni moja ya mambo ya ajabu ya kisayansi, kwani kwenye jani athari katika Mfumo wa Picha II hutokea kwanza, na kisha tu katika Mfumo wa Picha I.
Fotoni inapogongana na molekuli 250-400 za Photosystem II, nishati huongezeka ghafula na kuhamishiwa kwenye molekuli ya klorofili. Katika hatua hii, athari mbili za kemikali hutokea: molekuli ya chlorophyll inapoteza elektroni mbili (ambazo zinakubaliwa na molekuli nyingine, inayoitwa kipokeaji cha elektroni) na molekuli ya maji hugawanyika. Elektroni za atomi mbili za hidrojeni ambazo zilikuwa sehemu ya molekuli ya maji huchukua nafasi ya elektroni mbili zilizopotea na klorofili.
Baada ya hayo, elektroni yenye nishati ya juu ("haraka") huhamishiwa kwa kila mmoja kama viazi moto na wabebaji wa molekuli waliokusanyika kwenye mnyororo. Katika kesi hii, sehemu ya nishati huenda kwa malezi ya molekuli ya adenosine trifosfati (ATP), mojawapo ya wabebaji kuu wa nishati kwenye seli. sentimita. Molekuli za kibaolojia). Wakati huo huo, molekuli tofauti kidogo ya Photosystem I ya klorofili hufyonza nishati ya fotoni na kutoa elektroni kwa molekuli nyingine inayokubali. Elektroni hii inabadilishwa katika klorofili na elektroni iliyofika kando ya mlolongo wa wabebaji kutoka Photosystem II. Nishati ya elektroni kutoka Photosystem I na ioni za hidrojeni zilizoundwa hapo awali wakati wa mgawanyiko wa molekuli ya maji hutumiwa kuunda NADP-H, molekuli nyingine ya carrier.
Kama matokeo ya mchakato wa kukamata mwanga, nishati ya fotoni mbili huhifadhiwa kwenye molekuli zinazotumiwa na seli kutekeleza athari, na molekuli ya oksijeni ya ziada huundwa. (Ninagundua kuwa kama matokeo ya mwingine, kidogo sana mchakato wa ufanisi kwa ushiriki wa Photosystem I peke yake, molekuli za ATP pia huundwa.) Baada ya nishati ya jua kufyonzwa na kuhifadhiwa, ni zamu ya wanga kuunda. Utaratibu wa msingi wa usanisi wa wanga katika mimea uligunduliwa na Melvin Calvin, ambaye alifanya mfululizo wa majaribio katika miaka ya 1940 ambayo sasa yamekuwa ya kawaida. Calvin na washirika wake walikuza mwani mbele ya dioksidi kaboni iliyo na kaboni-14 ya mionzi. Waliweza kuanzisha athari za kemikali za awamu ya giza kwa kukatiza usanisinuru katika hatua tofauti.
Mzunguko wa mabadiliko nguvu ya jua ndani ya wanga - kinachojulikana mzunguko wa Calvin - ni sawa na mzunguko wa Krebs ( sentimita. Glycolysis na kupumua: Pia inajumuisha mfululizo wa athari za kemikali ambazo huanza na mchanganyiko wa molekuli inayoingia na molekuli ya "msaidizi", ikifuatiwa na kuanzishwa kwa athari nyingine za kemikali. Majibu haya husababisha kuundwa kwa bidhaa ya mwisho na wakati huo huo huzalisha molekuli ya "msaidizi", na mzunguko huanza tena. Katika mzunguko wa Calvin, jukumu la molekuli hiyo ya "msaidizi" inachezwa na diphosphate ya ribulose ya kaboni tano (RDP). Mzunguko wa Calvin huanza na molekuli za kaboni dioksidi kuchanganya na RDP. Kwa sababu ya nishati ya jua iliyohifadhiwa katika mfumo wa ATP na NADP-H, athari za kemikali za urekebishaji wa kaboni hufanyika kwanza kuunda wanga, na kisha athari za ujenzi wa ribulose diphosphate hufanyika. Wakati wa zamu sita za mzunguko, atomi sita za kaboni huingizwa kwenye molekuli za vitangulizi vya sukari na wanga zingine. Mzunguko huu wa athari za kemikali utaendelea mradi nishati hutolewa. Shukrani kwa mzunguko huu, nishati ya jua inapatikana kwa viumbe hai.
Katika mimea mingi, mzunguko wa Calvin ulioelezwa hapo juu hutokea, ambapo dioksidi kaboni, moja kwa moja kushiriki katika athari, hufunga kwa ribulose diphosphate. Mimea hii inaitwa mimea C 3 kwa sababu kaboni dioksidi-ribulose diphosphate tata imegawanywa katika molekuli mbili ndogo, kila moja ikijumuisha atomi tatu za kaboni. Baadhi ya mimea (kama vile mahindi na miwa, na nyasi nyingi za kitropiki, ikiwa ni pamoja na magugu ya kutambaa) hufanya kazi tofauti. Ukweli ni kwamba dioksidi kaboni kawaida huingia kupitia mashimo kwenye uso wa karatasi, inayoitwa stomata. Kwa joto la juu, stomata hufunga, ikilinda mmea kutokana na upotezaji mwingi wa unyevu. Katika mimea ya C 3, wakati stomata imefungwa, mtiririko wa dioksidi kaboni pia huacha, ambayo inasababisha kupungua kwa photosynthesis na mabadiliko ya athari za photosynthetic. Katika kesi ya mahindi, dioksidi kaboni inashikamana na molekuli ya kaboni tatu juu ya uso wa jani, kisha huenda kwenye mambo ya ndani ya jani, ambapo dioksidi kaboni hutolewa na mzunguko wa Calvin huanza. Shukrani kwa mchakato huu ngumu zaidi, photosynthesis katika mahindi hutokea hata katika hali ya hewa ya joto na kavu. Tunaita mimea ambayo mchakato huu hutokea C 4 mimea, kwani dioksidi kaboni husafirishwa kama molekuli ya kaboni nne mwanzoni mwa mzunguko. C 3 mimea mara nyingi ni mimea. hali ya hewa ya wastani, na mimea C 4 hukua hasa katika nchi za hari.
Nadharia ya Van Niel
Mchakato wa photosynthesis unaelezewa na mmenyuko wa kemikali ufuatao:
CO 2 + H 2 O + mwanga → kabohaidreti + O 2
Mwanzoni mwa karne ya 20, iliaminika kwamba oksijeni iliyotolewa wakati wa photosynthesis iliundwa kama matokeo ya kuvunjika kwa dioksidi kaboni. Mtazamo huu ulikanushwa katika miaka ya 1930 na Cornelis Bernardus Van Niel (1897-1986), kisha mwanafunzi aliyehitimu katika Chuo Kikuu cha Stanford huko California. Alichunguza bakteria ya salfa ya zambarau (pichani), ambayo inahitaji salfidi hidrojeni (H 2 S) kwa usanisinuru na kutoa salfa ya atomiki kama bidhaa nyingine. Kwa bakteria kama hizo, equation ya photosynthesis inaonekana kama hii:
CO 2 + H 2 S + mwanga → kabohaidreti + 2S.
Kwa kuzingatia kufanana kwa michakato hii miwili, Van Niel alipendekeza kwamba katika usanisinuru chanzo cha oksijeni sio kaboni dioksidi, bali ni maji, kwani katika bakteria ya sulfuri, ambayo hubadilisha sulfuri badala ya oksijeni, photosynthesis inarudisha sulfuri hii, ambayo ni by- bidhaa ya athari za photosynthetic. Kisasa maelezo ya kina photosynthesis inathibitisha nadhani hii: hatua ya kwanza ya mchakato wa usanisinuru (unaofanywa katika Mfumo wa Picha II) ni mgawanyiko wa molekuli ya maji.
Umewahi kujiuliza kuna viumbe hai wangapi kwenye sayari hii?! Na baada ya yote, wote wanahitaji kuvuta oksijeni ili kuzalisha nishati na kutoa dioksidi kaboni. Hii ndio sababu kuu ya jambo kama vile ujanja ndani ya chumba. Inatokea wakati kuna watu wengi ndani yake, na chumba haipatikani kwa muda mrefu. Aidha, vifaa vya uzalishaji, magari ya kibinafsi na usafiri wa umma hujaza hewa na vitu vya sumu.
Kwa kuzingatia hapo juu, swali la mantiki kabisa linatokea: ni jinsi gani hatujasonga bado, ikiwa viumbe vyote vilivyo hai ni chanzo cha kaboni dioksidi yenye sumu? Mwokozi wa viumbe vyote vilivyo hai katika hali hii ni photosynthesis. Utaratibu huu ni nini na kwa nini inahitajika?
Matokeo yake ni udhibiti wa usawa wa dioksidi kaboni na kueneza kwa hewa na oksijeni. Utaratibu huu unajulikana tu kwa wawakilishi wa ulimwengu wa flora, yaani, mimea, kwani hutokea tu katika seli zao.
Photosynthesis yenyewe ni utaratibu ngumu sana, kulingana na hali fulani na kutokea katika hatua kadhaa.
Ufafanuzi wa dhana
Kwa mujibu wa ufafanuzi wa kisayansi, hubadilishwa kuwa kikaboni katika ngazi ya seli katika viumbe vya autotrophic kutokana na kufidhiliwa na mwanga kutoka jua.
Kwa maneno yanayoeleweka zaidi, photosynthesis ni mchakato ambao yafuatayo hutokea:
- Mmea umejaa unyevu. Chanzo cha unyevu kinaweza kuwa maji kutoka kwenye udongo au hewa yenye unyevunyevu ya kitropiki.
- Kuna mmenyuko wa klorofili (dutu maalum inayopatikana kwenye mmea) kwa ushawishi wa nishati ya jua.
- Uundaji wa chakula muhimu kwa wawakilishi wa mimea, ambayo hawana uwezo wa kupata peke yao kwa njia ya heterotrophic, lakini wao wenyewe ni mtayarishaji wake. Kwa maneno mengine, mimea hula kile wanachozalisha wenyewe. Hii ni matokeo ya photosynthesis.
Hatua ya kwanza
Karibu kila mmea una dutu ya kijani ambayo inaruhusu kunyonya mwanga. Dutu hii sio zaidi ya klorofili. Mahali pake ni kloroplasts. Lakini kloroplasts ziko katika sehemu ya shina ya mmea na matunda yake. Lakini photosynthesis ya majani ni ya kawaida sana katika asili. Kwa kuwa mwisho ni rahisi sana katika muundo na ina uso mkubwa, ambayo ina maana kwamba kiasi cha nishati kinachohitajika kwa mchakato wa mwokozi kutokea kitakuwa kikubwa zaidi.
Nuru inapofyonzwa na klorofili, mwisho huwa katika hali ya msisimko na hupeleka ujumbe wake wa nishati kwa molekuli nyingine za kikaboni za mmea. Kiasi kikubwa zaidi Nishati hii huenda kwa washiriki katika mchakato wa photosynthesis.
Hatua ya pili
Uundaji wa photosynthesis katika hatua ya pili hauhitaji ushiriki wa mwanga. Inajumuisha kutengeneza vifungo vya kemikali kwa kutumia dioksidi kaboni yenye sumu inayozalishwa kutoka raia wa hewa na maji. Pia kuna awali ya vitu vingi vinavyohakikisha shughuli muhimu ya wawakilishi wa flora. Hizi ni wanga na glucose.
Katika mimea, vitu kama hivyo vya kikaboni hufanya kama chanzo cha lishe sehemu za mtu binafsi mimea, huku kuhakikisha utendaji wa kawaida wa michakato muhimu. Dutu kama hizo pia hupatikana na wawakilishi wa wanyama wanaokula mimea. Mwili wa mwanadamu umejaa vitu hivi kwa njia ya chakula, ambacho kinajumuishwa katika chakula cha kila siku.
Nini? Wapi? Lini?
Ili jambo la kikaboni liwe hai, hali zinazofaa za usanisinuru lazima zitolewe. Kwa mchakato unaozingatiwa, mwanga unahitajika kwanza kabisa. Tunazungumza juu ya bandia na jua. Kwa asili, shughuli za mmea kawaida huonyeshwa na nguvu katika chemchemi na majira ya joto, ambayo ni, wakati kuna hitaji la usambazaji wa chakula. kiasi kikubwa nguvu ya jua. Nini huwezi kusema kuhusu wakati wa vuli, wakati kuna mwanga kidogo na kidogo, siku hupungua. Kama matokeo, majani yanageuka manjano na kisha huanguka kabisa. Lakini mara tu miale ya kwanza ya jua inapoangaza, nyasi za kijani zitachipuka, klorofili itaanza tena shughuli zao, na uzalishaji hai wa oksijeni na zingine. virutubisho ambazo ni muhimu sana.
Masharti ya usanisinuru hujumuisha sio tu upatikanaji wa mwanga. Pia inapaswa kuwa na unyevu wa kutosha. Baada ya yote, mmea kwanza huchukua unyevu, na kisha majibu huanza na ushiriki wa nishati ya jua. Matokeo ya mchakato huu ni chakula cha mimea.
Tu mbele ya suala la kijani photosynthesis hutokea. tumeshaeleza hapo juu. Wanafanya kama aina ya kondakta kati ya mwanga au nishati ya jua na mmea yenyewe, kuhakikisha njia sahihi ya maisha na shughuli zao. Dutu za kijani zina uwezo wa kunyonya jua nyingi.
Oksijeni pia ina jukumu muhimu. Ili mchakato wa photosynthesis ufanikiwe, mimea inahitaji mengi, kwani ina 0.03% tu ya asidi ya kaboni. Hii ina maana kwamba kutoka 20,000 m 3 ya hewa, 6 m 3 ya asidi inaweza kupatikana. Ni dutu ya mwisho ambayo ni kuu malighafi kwa glucose, ambayo, kwa upande wake, ni dutu muhimu kwa maisha.
Kuna hatua mbili za photosynthesis. Ya kwanza inaitwa mwanga, ya pili ni giza.
Je! ni utaratibu gani wa hatua ya mwanga?
Hatua ya mwanga ya photosynthesis ina jina lingine - photochemical. Washiriki wakuu katika hatua hii ni:
- nishati ya jua;
- rangi mbalimbali.
Kila kitu ni wazi na sehemu ya kwanza, ni jua. Lakini si kila mtu anajua rangi ni nini. Wanakuja kijani, njano, nyekundu au bluu. Ya kijani ni pamoja na klorofili ya vikundi "A" na "B", njano na nyekundu / bluu ni pamoja na phycobilins, kwa mtiririko huo. Miongoni mwa washiriki katika hatua hii ya mchakato, klorofili tu "A" zinaonyesha shughuli za picha. Wengine hucheza jukumu la kuongezea, kiini chake ambacho ni mkusanyiko wa quanta nyepesi na usafirishaji wao hadi kituo cha picha.
Kwa kuwa klorofili imejaliwa uwezo wa kunyonya kwa ufanisi nishati ya jua kwa urefu fulani wa mawimbi, mifumo ifuatayo ya fotokemikali imetambuliwa:
Kituo cha picha cha 1 (vitu vya kijani vya kikundi "A") - muundo ni pamoja na rangi 700, ambayo inachukua mionzi ya mwanga na urefu wa takriban 700 nm. Rangi hii ina jukumu la msingi katika kuundwa kwa bidhaa za hatua ya mwanga ya photosynthesis.
Kituo cha picha cha 2 (vitu vya kijani vya kikundi "B") - muundo ni pamoja na rangi 680, ambayo inachukua mionzi ya mwanga na urefu wa 680 nm. Ina jukumu la kusaidia, linalojumuisha kazi ya kujaza elektroni zilizopotea na kituo cha photochemical 1. Imepatikana kwa njia ya hidrolisisi ya kioevu.
Kwa molekuli 350-400 za rangi ambazo huzingatia fluxes nyepesi katika mifumo ya picha 1 na 2, kuna molekuli moja tu ya rangi ambayo inafanya kazi kwa picha - klorofili ya kikundi "A".
Nini kinaendelea?
1. Nishati ya mwanga iliyoingizwa na mmea huathiri rangi ya 700 iliyo ndani yake, ambayo inabadilika kutoka hali ya kawaida hadi hali ya msisimko. Rangi ya rangi hupoteza elektroni, na kusababisha kuundwa kwa kinachojulikana shimo la elektroni. Kisha, molekuli ya rangi ambayo imepoteza elektroni inaweza kutenda kama kipokezi chake, yaani, upande unaokubali elektroni, na kurudi kwenye umbo lake.
2. Mchakato wa mtengano wa kioevu katika kituo cha picha ya rangi ya rangi ya mwanga 680 ya mfumo wa picha 2. Wakati wa mtengano wa maji, elektroni huundwa, ambazo zinakubaliwa awali na dutu kama vile cytochrome C550 na huteuliwa na barua. Q. Kisha, kutoka kwa saitokromu, elektroni huingia kwenye mnyororo wa usafiri na kusafirishwa hadi kituo cha 1 cha photochemical kwa ajili ya kujaza shimo la elektroni, ambalo lilikuwa ni matokeo ya kupenya kwa quanta ya mwanga na mchakato wa kupunguza rangi 700.
Kuna matukio wakati molekuli kama hiyo inapokea tena elektroni inayofanana na ile iliyopita. Hii itasababisha kutolewa kwa nishati ya mwanga kwa namna ya joto. Lakini karibu kila wakati kuna elektroni malipo hasi, inachanganya na protini maalum za chuma-sulfuri na huhamishwa pamoja na moja ya minyororo kwa rangi 700 au huingia kwenye mlolongo mwingine wa wasafirishaji na kuunganishwa tena na mpokeaji wa kudumu.
Katika chaguo la kwanza, usafiri wa elektroni wa mzunguko wa aina iliyofungwa hufanyika, kwa pili - isiyo ya mzunguko.
Michakato yote miwili huchochewa katika hatua ya kwanza ya usanisinuru na mlolongo sawa wa wasafirishaji wa elektroni. Lakini ni muhimu kuzingatia kwamba kwa cyclic photophosphorylation, awali na wakati huo huo hatua ya mwisho ya usafiri ni chlorophyll, wakati usafiri usio wa cyclic unahusisha mpito wa dutu ya kijani ya kikundi "B" hadi klorofili "A".
Vipengele vya usafiri wa mzunguko
Phosphorylation ya mzunguko pia inaitwa photosynthetic. Kama matokeo ya mchakato huu, molekuli za ATP huundwa. Usafiri huu unategemea kurudi kwa elektroni katika hali ya msisimko kwa rangi 700 kupitia hatua kadhaa mfululizo, kama matokeo ya ambayo nishati hutolewa, ambayo inashiriki katika kazi ya mfumo wa enzyme ya phosphorylating kwa madhumuni ya mkusanyiko zaidi katika phosphate. vifungo vya ATP. Hiyo ni, nishati haipotei.
Phosphorylation ya mzunguko ni mmenyuko wa msingi wa usanisinuru, ambayo inategemea teknolojia ya kuzalisha nishati ya kemikali kwenye nyuso za membrane ya chloroplast thylactoids kupitia matumizi ya nishati ya jua.
Bila phosphorylation ya photosynthetic, athari za assimilation haziwezekani.
Nuances ya usafiri usio wa mzunguko
Mchakato huo unahusisha kupunguzwa kwa NADP+ na uundaji wa NADP*H. Utaratibu huu unatokana na uhamishaji wa elektroni hadi ferredoksini, athari yake ya kupunguza na mpito uliofuata hadi NADP+ na kupunguzwa zaidi kwa NADP*H.
Kama matokeo, elektroni ambazo zilipotea na rangi 700 hujazwa tena shukrani kwa elektroni za maji, ambazo hutengana chini ya miale ya mwanga kwenye mfumo wa picha 2.
Njia isiyo ya mzunguko ya elektroni, kozi ambayo pia inahusisha photosynthesis ya mwanga, inafanywa kwa njia ya mwingiliano wa mifumo yote ya picha na kila mmoja, kuunganisha minyororo yao ya usafiri wa elektroni. Nishati ya mwanga huelekeza mtiririko wa elektroni nyuma. Inaposafirishwa kutoka kituo cha fotokemikali 1 hadi kituo cha 2, elektroni hupoteza sehemu ya nishati kutokana na mkusanyiko wa protoni kwenye uso wa membrane ya thylaktoidi.
Katika awamu ya giza ya usanisinuru, mchakato wa kuunda uwezo wa aina ya protoni katika mnyororo wa usafiri wa elektroni na uendeshaji wake kwa ajili ya uundaji wa ATP katika kloroplasti ni karibu sawa kabisa na mchakato huo wa mitochondria. Lakini vipengele bado vipo. Katika hali hii, thylactoids ni mitochondria ambayo hugeuka ndani. Hivi ndivyo ilivyo sababu kuu ukweli kwamba elektroni na protoni hupitia utando kwa mwelekeo kinyume kuhusiana na mtiririko wa usafiri katika membrane ya mitochondrial. Elektroni husafirishwa hadi nje, na protoni hujilimbikiza ndani ya tumbo la thylactoid. Mwisho hukubali malipo mazuri tu, wakati utando wa nje wa thylactoid hupokea malipo hasi. Inafuata kwamba njia ya upinde wa mvua ya protoni iko kinyume na njia yake katika mitochondria.
Kipengele kinachofuata ni kiwango cha juu cha pH katika uwezo wa protoni.
Kipengele cha tatu ni uwepo wa maeneo mawili tu ya kuunganisha kwenye mnyororo wa thylactoid na, kwa sababu hiyo, uwiano wa molekuli ya ATP kwa protoni ni 1: 3.
Hitimisho
Katika hatua ya kwanza, photosynthesis ni mwingiliano wa nishati ya mwanga (bandia na isiyo ya bandia) na mmea. Dutu za kijani - klorofili, ambazo nyingi hupatikana kwenye majani - huguswa na mionzi.
Uundaji wa ATP na NADP*H ni matokeo ya majibu kama haya. Bidhaa hizi ni muhimu kwa athari za giza kutokea. Kwa hiyo, hatua ya mwanga ni mchakato wa lazima, bila ambayo hatua ya pili, hatua ya giza, haitafanyika.
Hatua ya giza: kiini na vipengele
Usanisinuru wa giza na athari zake ni mchakato wa kubadilisha kaboni dioksidi kuwa vitu vya asili ya kikaboni ili kutoa wanga. Athari kama hizo hutokea katika stroma ya kloroplast na bidhaa za hatua ya kwanza ya photosynthesis - mwanga - kuchukua sehemu ya kazi ndani yao.
Utaratibu wa hatua ya giza ya photosynthesis inategemea mchakato wa uigaji (pia huitwa carboxylation ya photochemical, mzunguko wa Calvin), ambayo ina sifa ya mzunguko. Inajumuisha awamu tatu:
- Carboxylation - nyongeza ya CO 2.
- Awamu ya kurejesha.
- Awamu ya kuzaliwa upya kwa diphosphate ya Ribulose.
Ribulophosphate - sukari iliyo na atomi tano za kaboni - inakabiliwa na phosphorylation na ATP, na kusababisha kuundwa kwa diphosphate ya ribulose, ambayo ni carboxylated zaidi kwa kuchanganya na CO 2 bidhaa na kaboni sita, ambayo hutengana mara moja wakati wa kuingiliana na molekuli ya maji, na kuunda. chembe mbili za Masi ya asidi ya phosphoglyceric. Kisha asidi hii hupitia kozi kupona kamili wakati wa kufanya mmenyuko wa enzymatic, ambayo uwepo wa ATP na NADP inahitajika kuunda sukari na kaboni tatu - sukari ya kaboni tatu, triose au phosphoglyceraldehyde. Wakati trioses mbili kama hizo zinaunganishwa, molekuli ya hexose hutolewa, ambayo inaweza kuwa sehemu muhimu molekuli za wanga na utatuzi katika hifadhi.
Awamu hii inaisha kwa kunyonya kwa molekuli moja ya CO 2 wakati wa mchakato wa usanisinuru na utumiaji wa molekuli tatu za ATP na atomi nne za H. Hexose phosphate inakubalika kwa athari za mzunguko wa phosphate ya pentose, na kusababisha kuzaliwa upya kwa ribulose. phosphate, ambayo inaweza kuungana tena na molekuli nyingine ya asidi ya kaboni.
Athari za kaboksili, kupunguzwa, na kuzaliwa upya haziwezi kuitwa maalum kwa seli ambayo photosynthesis hufanyika. Pia haiwezekani kusema mchakato wa "sare" ni nini, kwani tofauti bado ipo - wakati wa mchakato wa kupunguza, NADP*H inatumiwa, na sio NAD*H.
Ongezeko la CO 2 na ribulose diphosphate huchochewa na ribulose diphosphate carboxylase. Bidhaa ya mmenyuko ni 3-phosphoglycerate, ambayo hupunguzwa na NADP*H2 na ATP hadi glyceraldehyde-3-fosfati. Mchakato wa kupunguza huchochewa na glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase. Mwisho hubadilishwa kwa urahisi kuwa dihydroxyacetone phosphate. Fructose bisphosphate huundwa. Sehemu ya molekuli zake inashiriki katika mchakato wa kuzaliwa upya wa ribulose diphosphate, kufunga mzunguko, na sehemu ya pili hutumiwa kuunda hifadhi ya wanga katika seli za photosynthetic, yaani, photosynthesis ya wanga hufanyika.
Nishati ya mwanga ni muhimu kwa phosphorylation na awali ya vitu vya asili ya kikaboni, na nishati ya oxidation ya vitu vya kikaboni ni muhimu kwa phosphorylation ya oxidative. Ndiyo maana mimea hutoa uhai kwa wanyama na viumbe vingine vinavyoainishwa kuwa heterotrophic.
Photosynthesis hutokea kwenye seli ya mmea kwa njia hii. Bidhaa yake ni wanga muhimu kwa ajili ya kuundwa kwa mifupa ya kaboni ya vitu vingi vya wawakilishi wa ulimwengu wa flora, ambayo ni ya asili ya kikaboni.
Dutu za aina ya nitrojeni ya kikaboni hufyonzwa katika viumbe vya usanisinuru kwa kupunguza nitrati isokaboni, na salfa hufyonzwa kwa kupunguza salfati hadi vikundi vya sulfhydryl vya asidi ya amino. Photosynthesis inahakikisha uundaji wa protini, asidi nucleic, lipids, wanga, na cofactors. Tayari imesisitizwa kuwa "urval" huu wa vitu ni muhimu kwa mimea, lakini hakuna neno lililosemwa juu ya bidhaa za awali za sekondari, ambazo ni vitu muhimu vya dawa (flavonoids, alkaloids, terpenes, polyphenols, steroids, asidi za kikaboni na wengine). Kwa hiyo, bila kuzidisha, tunaweza kusema kwamba photosynthesis ni ufunguo wa maisha ya mimea, wanyama na watu.
Usanisinuru ni mchakato mgumu na unajumuisha awamu mbili: mwanga, ambao hutokea pekee kwenye mwanga, na giza. Michakato yote hutokea ndani ya kloroplasts kwenye viungo maalum vidogo - thylakoids. Wakati wa awamu ya mwanga, kiasi cha mwanga kinafyonzwa na klorofili, na kusababisha kuundwa kwa molekuli za ATP na NADPH. Kisha maji huvunjika, na kutengeneza ioni za hidrojeni na kutoa molekuli ya oksijeni. Swali linatokea, ni vitu gani hivi vya ajabu visivyoeleweka: ATP na NADH?
ATP ni molekuli maalum ya kikaboni inayopatikana katika viumbe vyote hai na mara nyingi huitwa sarafu ya "nishati". Ni molekuli hizi ambazo zina vifungo vya juu-nishati na ni chanzo cha nishati katika awali ya kikaboni na michakato ya kemikali katika mwili. Naam, NADPH ni chanzo cha hidrojeni, hutumiwa moja kwa moja katika awali ya vitu vya kikaboni vya juu - wanga, ambayo hutokea katika awamu ya pili ya giza ya photosynthesis kwa kutumia dioksidi kaboni. Lakini wacha tuchukue mambo kwa mpangilio.
Awamu ya mwanga ya photosynthesis
Kloroplasti huwa na molekuli nyingi za klorofili, na zote huchukua mwanga wa jua. Wakati huo huo, mwanga huingizwa na rangi nyingine, lakini hawawezi kufanya photosynthesis. Mchakato yenyewe hutokea tu katika baadhi ya molekuli za klorofili, ambazo ni chache sana. Molekuli nyingine za klorofili, carotenoids na vitu vingine huunda antenna maalum na complexes ya kuvuna mwanga (LHC). Wao, kama antena, hunyonya quanta nyepesi na kusambaza msisimko kwa vituo maalum vya athari au mitego. Vituo hivi viko katika mifumo ya picha, ambayo mimea ina mbili: mfumo wa picha II na mfumo wa picha I. Zina vyenye molekuli maalum za klorofili: kwa mtiririko huo, katika mfumo wa picha II - P680, na katika mfumo wa picha I - P700. Wanachukua mwanga wa urefu huu wa wimbi (680 na 700 nm).
Mchoro unaonyesha wazi zaidi jinsi kila kitu kinavyoonekana na kinachotokea wakati wa awamu ya mwanga ya photosynthesis.
Katika takwimu tunaona mifumo miwili ya picha na klorofili P680 na P700. Takwimu pia inaonyesha flygbolag ambazo usafiri wa elektroni hutokea.
Kwa hivyo: molekuli zote mbili za klorofili za mifumo miwili ya picha hunyonya kiasi cha mwanga na kusisimka. Elektroni e- (nyekundu katika takwimu) huenda kwenye kiwango cha juu cha nishati.
elektroni msisimko na sana nishati ya juu, wao huvunja na kuingia mlolongo maalum wa wasafirishaji, ambao iko katika utando wa thylakoids - miundo ya ndani ya kloroplasts. Takwimu inaonyesha kwamba kutoka kwa mfumo wa picha II kutoka kwa chlorophyll P680 elektroni huenda kwa plastoquinone, na kutoka kwa mfumo wa picha I kutoka kwa chlorophyll P700 hadi ferredoxin. Katika molekuli za chlorophyll wenyewe, mahali pa elektroni baada ya kuondolewa kwao, mashimo ya bluu yenye malipo mazuri yanaundwa. Nini cha kufanya?
Ili kulipa fidia kwa ukosefu wa elektroni, molekuli ya chlorophyll P680 ya photosystem II inakubali elektroni kutoka kwa maji, na ioni za hidrojeni huundwa. Kwa kuongeza, ni kutokana na kuvunjika kwa maji ambayo oksijeni hutolewa kwenye anga. Na molekuli ya chlorophyll P700, kama inavyoonekana kutoka kwa takwimu, hufanya kwa ukosefu wa elektroni kupitia mfumo wa wabebaji kutoka kwa mfumo wa picha II.
Kwa ujumla, bila kujali ni vigumu sana, hii ndio hasa jinsi awamu ya mwanga ya photosynthesis inavyoendelea, yake jambo kuu inahusisha uhamisho wa elektroni. Unaweza pia kuona kutoka kwa takwimu kwamba sambamba na usafiri wa elektroni, ioni za hidrojeni H + hupita kwenye membrane, na hujilimbikiza ndani ya thylakoid. Kwa kuwa kuna mengi yao huko, huhamia nje kwa msaada wa sababu maalum ya kuunganisha, ambayo katika takwimu. rangi ya machungwa, iko kwenye picha upande wa kulia na inaonekana kama uyoga.
Hatimaye, tunaona hatua ya mwisho ya usafiri wa elektroni, ambayo inasababisha kuundwa kwa kiwanja kilichotajwa hapo awali cha NADH. Na kwa sababu ya uhamishaji wa ioni za H +, sarafu ya nishati imeundwa - ATP (inaonekana kulia kwenye takwimu).
Kwa hivyo, awamu ya mwanga ya photosynthesis imekamilika, oksijeni hutolewa kwenye anga, ATP na NADH huundwa. Nini kinafuata? Liko wapi suala la kikaboni lililoahidiwa? Na kisha inakuja hatua ya giza, ambayo inajumuisha hasa michakato ya kemikali.
Awamu ya giza ya photosynthesis
Kwa awamu ya giza ya photosynthesis, dioksidi kaboni - CO2 - ni sehemu muhimu. Kwa hivyo, mmea lazima uichukue kila wakati kutoka kwa anga. Kwa kusudi hili, kuna miundo maalum juu ya uso wa jani - stomata. Zinapofungua, CO2 huingia kwenye jani, huyeyuka ndani ya maji na humenyuka na awamu ya mwanga ya usanisinuru.
Wakati wa awamu ya mwanga katika mimea mingi, CO2 hufunga kwa kiwanja cha kikaboni cha kaboni tano (ambayo ni mlolongo wa molekuli tano za kaboni), na kusababisha kuundwa kwa molekuli mbili za kiwanja cha kaboni tatu (asidi 3-phosphoglyceric). Kwa sababu Matokeo ya kimsingi ni misombo hii ya kaboni tatu; mimea yenye aina hii ya usanisinuru huitwa mimea ya C3.
Usanisi zaidi unaotokea katika kloroplast ni ngumu sana. Hatimaye, kiwanja cha kaboni sita huundwa, ambayo glucose, sucrose au wanga inaweza kuunganishwa. Ni kwa namna ya vitu hivi vya kikaboni ambavyo mmea hukusanya nishati. Sehemu ndogo tu yao inabaki kwenye karatasi na hutumiwa kwa mahitaji yake. Kabohaidreti iliyobaki husafiri kwenye mmea na kwenda mahali ambapo nishati inahitajika zaidi, kwa mfano, katika maeneo ya ukuaji.
PHOTOSYnthesis ni
photosynthesis ni wanga.
I Mwanga awamu
1. Hatua ya picha
2. Hatua ya Photochemical
II Awamu ya giza
3.
MAANA
4. Skrini ya ozoni.
Rangi ya mimea ya photosynthetic, jukumu lao la kisaikolojia.
· Chlorophyll -Hii rangi ya kijani ambayo hutoa rangi Rangi ya kijani mimea, pamoja na ushiriki wake mchakato wa photosynthesis imedhamiriwa. Na muundo wa kemikali ni tata ya Mg ya tetrapyrroles mbalimbali. Klorofili zina muundo wa porfirini na kimuundo ziko karibu na heme.
Katika makundi ya pyrrole ya chlorophyll kuna mifumo ya kubadilisha mara mbili na miunganisho rahisi. Hili ni kundi la chromophore la klorofili, ambayo huamua kunyonya kwa mionzi fulani ya wigo wa jua na rangi yake. D porphyry cores ni 10 nm na urefu wa mabaki ya phytol ni 2 nm.
Molekuli za chlorophyll ni polar, msingi wake wa porphyrin una mali ya hydrophilic, na mwisho wa phytol ni hydrophobic. Mali hii ya molekuli ya klorofili huamua eneo lake maalum katika utando wa kloroplast.
Sehemu ya porphyrin ya molekuli inahusishwa na protini, na sehemu ya phytol inaingizwa kwenye safu ya lipid.
Chlorophyll ya seli hai isiyobadilika ina uwezo wa kurejesha oksidi na kupunguza picha. Uwezo wa athari za redoksi unahusishwa na uwepo katika molekuli ya klorofili ya vifungo viwili vilivyounganishwa na p-elektroni za rununu na atomi za N zilizo na elektroni zisizofafanuliwa.
NAFASI YA KISAIOLOJIA
1) kunyonya kwa kuchagua nishati nyepesi,
2) kuhifadhi katika mfumo wa nishati ya kusisimua ya elektroniki,
3) kubadilisha kwa picha nishati ya hali ya msisimko kuwa nishati ya kemikali ya misombo ya msingi ya kupunguzwa kwa picha na oksidi ya picha.
· Carotenoids -Hii rangi ya rangi ya njano, machungwa, na nyekundu mumunyifu katika mafuta iko kwenye kloroplast ya mimea yote. Carotenoids hupatikana katika mimea yote ya juu na microorganisms nyingi. Hizi ni rangi za rangi za kawaida na aina mbalimbali za kazi. Carotenoids ina kunyonya kwa kiwango cha juu katika sehemu za violet-bluu na bluu za wigo wa mwanga. Hawana uwezo wa fluorescence, tofauti na chlorophyll.
Carotenoids ni pamoja na vikundi 3 vya misombo:
Carotenes ya machungwa au nyekundu;
Xanthophylls ya njano;
Asidi ya carotenoid.
NAFASI YA KISAIOLOJIA
1) kunyonya mwanga kama rangi ya ziada;
2) Ulinzi wa molekuli za klorofili kutoka kwa oxidation ya picha isiyoweza kurekebishwa;
3) Kuzima kwa radicals hai;
4) Kushiriki katika phototropism, kwa sababu kuchangia mwelekeo wa ukuaji wa shina.
· Phycobilins -Hii rangi nyekundu na bluu hupatikana katika cyanobacteria na baadhi ya mwani. Phycobilins inajumuisha pete 4 za pyrrole mfululizo. Phycobilins ni vikundi vya chromophoric vya protini za globulini zinazoitwa phycobilin protini. Wamegawanywa katika:
- phycoerythrins - wazungu nyekundu;
- phycocyanin - squirrels bluu;
- alophycocyanin - squirrels bluu.
Wote wana uwezo wa fluorescent. Phycobilins hufyonzwa kwa kiwango cha juu zaidi katika sehemu za rangi ya chungwa, njano na kijani za wigo wa mwanga na huruhusu mwani kutumia kikamilifu mwanga unaopenya maji.
Kwa kina cha m 30, mionzi nyekundu hupotea kabisa
Kwa kina cha 180 m - njano
Kwa kina cha 320 m - kijani
Kwa kina cha zaidi ya m 500, mionzi ya bluu na violet haipenye.
Phycobilins ni rangi ya ziada; takriban 90% ya nishati ya mwanga inayofyonzwa na phycobilins huhamishiwa kwenye klorofili.
NAFASI YA KISAIOLOJIA
1) Upeo wa kunyonya kwa mwanga wa phycobilins iko kati ya maxima mawili ya kunyonya ya klorofili: katika sehemu za machungwa, njano na kijani za wigo.
2) Phycobilins hufanya kazi za tata ya kuvuna mwanga katika mwani.
3) Mimea ina phycobilin-phytochrome; haishiriki katika photosynthesis, lakini ni photoreceptor ya mwanga nyekundu na hufanya kazi ya udhibiti katika seli za mimea.
Kiini cha hatua ya picha. Hatua ya Photochemical. Usafiri wa elektroni wa baiskeli na usio wa mzunguko.
Kiini cha hatua ya picha
Hatua ya photophysical ni muhimu zaidi, kwa sababu hufanya mpito na mabadiliko ya nishati kutoka kwa mfumo mmoja hadi mwingine (kuishi kutoka isiyo hai).
Hatua ya Photochemical
Athari za picha-kemikali za usanisinuru- hizi ni athari ambazo nishati nyepesi hubadilishwa kuwa nishati ya vifungo vya kemikali, haswa kuwa nishati ya vifungo vya fosforasi. ATP. Ni ATP ambayo inahakikisha mwendo wa michakato yote; wakati huo huo, chini ya ushawishi wa mwanga, maji hutengana na bidhaa iliyopunguzwa huundwa. NADP na anasimama nje O2.
Nishati ya quanta ya mwanga iliyofyonzwa hutiririka kutoka kwa mamia ya molekuli za rangi ya changamano ya uvunaji mwanga hadi molekuli moja ya mtego wa klorofili, ikitoa elektroni kwa kipokezi - kioksidishaji. Elektroni huingia kwenye mnyororo wa usafirishaji wa elektroni; inachukuliwa kuwa tata ya kuvuna mwanga ina sehemu 3:
sehemu kuu ya antenna
· mifumo miwili ya kurekebisha picha.
Mchanganyiko wa antena klorofili huzamishwa katika unene wa membrane ya thylakoid ya kloroplast; mchanganyiko wa molekuli za rangi ya antena na kituo cha mmenyuko huunda mfumo wa picha katika mchakato wa photosynthesis. Mifumo 2 ya picha inashiriki:
· imethibitishwa kuwa mfumo wa picha 1 inajumuisha rangi zinazoangazia mwanga na kituo cha athari 1,
· mfumo wa picha 2 inajumuisha rangi zinazolenga mwanga Na kituo cha majibu 2.
Mfumo wa picha wa mtego wa Chlorophyll 1 inachukua mwanga kutoka kwa urefu mrefu wa wimbi 700nm. Katika pili mfumo 680nm. Mwanga humezwa tofauti na mifumo hii miwili ya picha, na usanisinuru wa kawaida unahitaji ushiriki wao wa wakati mmoja. Uhamisho pamoja na msururu wa wabebaji unahusisha mfululizo wa athari za redox ambapo atomu ya hidrojeni au elektroni huhamishwa.
Kuna aina mbili za mtiririko wa elektroni:
· mzunguko
· zisizo za mzunguko.
Na mtiririko wa mzunguko wa elektroni kutoka kwa molekuli ya klorofili huhamishiwa kwa kipokezi kutoka kwa molekuli ya klorofili na kurudi kwake tena , na mtiririko usio wa mzunguko photo-oxidation ya maji hutokea na uhamisho wa elektroni kutoka maji hadi NADP Nishati iliyotolewa wakati wa athari za redox hutumiwa kwa usanisi wa ATP.
Mfumo wa picha I
Mchanganyiko wa uvunaji nyepesi I una takriban molekuli 200 za klorofili.
Katikati ya athari ya mfumo wa picha wa kwanza kuna dimer ya klorofili a na kiwango cha juu cha kunyonya katika 700 nm (P700). Baada ya msisimko na quantum nyepesi, hurejesha kipokezi cha msingi - klorofili a, ambayo hurejesha kipokezi cha pili (vitamini K 1 au phylloquinone), baada ya hapo elektroni huhamishiwa kwenye ferredoksini, ambayo hupunguza NADP kwa kutumia kimeng'enya cha ferredoxin-NADP reductase.
Protini ya plastocyanin, iliyopunguzwa katika tata ya b 6 f, husafirishwa hadi kituo cha athari cha mfumo wa picha wa kwanza kutoka upande wa nafasi ya intrathylakoid na kuhamisha elektroni kwenye P700 iliyooksidishwa.
Mfumo wa picha II
Mfumo wa picha ni seti ya SSC, kituo cha athari ya picha na vibebaji vya elektroni. Mchanganyiko wa II wa uvunaji mwanga una molekuli 200 za klorofili a, molekuli 100 za klorofili b, molekuli 50 za carotenoids na molekuli 2 za pheophytin. Kituo cha athari cha mfumo wa picha II ni changamano cha rangi-protini kilicho kwenye utando wa thylakoid na kuzungukwa na SSC. Ina dimer ya klorofili a na kiwango cha juu cha kunyonya katika 680 nm (P680). Nishati ya quantum nyepesi kutoka kwa SSC hatimaye huhamishiwa kwake, kwa sababu ambayo moja ya elektroni huhamia hali ya juu ya nishati, unganisho lake na kiini hudhoofika na molekuli ya P680 yenye msisimko inakuwa wakala wa kupunguza nguvu (E0). = -0.7 V).
P680 hupunguza pheophytin, kisha elektroni huhamishiwa kwa kwinoni ambazo ni sehemu ya PS II na kisha kwa plastoquinones, husafirishwa kwa fomu iliyopunguzwa hadi kwenye changamano ya b6f. Molekuli moja ya plastoquinone hubeba elektroni 2 na protoni 2, ambazo huchukuliwa kutoka kwa stroma.
Kujazwa kwa nafasi ya elektroni katika molekuli ya P680 hutokea kutokana na maji. PS II inajumuisha changamano cha kuongeza vioksidishaji maji kilicho na ioni 4 za manganese katikati amilifu. Ili kuunda molekuli moja ya oksijeni, molekuli mbili za maji zinahitajika, kutoa elektroni 4. Kwa hiyo, mchakato unafanywa katika mizunguko 4 na kwa utekelezaji wake kamili 4 quanta ya mwanga inahitajika. Ngumu iko upande wa nafasi ya intrathylakoid na protoni 4 zinazosababisha hutolewa ndani yake.
Kwa hivyo, matokeo ya jumla ya kazi ya PS II ni oxidation ya molekuli 2 za maji kwa msaada wa quanta 4 za mwanga na uundaji wa protoni 4 kwenye nafasi ya intrathylakoid na 2 plastoquinones iliyopunguzwa kwenye membrane.
Phosphorylation ya photosynthetic. Utaratibu wa kuunganishwa kwa usafiri wa elektroni na uundaji wa gradient ya transmembrane ya uwezo wa electrochemical. Shirika la kimuundo na kazi na utaratibu wa uendeshaji wa tata ya synthetase ya ATP.
Phosphorylation ya photosynthetic- usanisi wa ATP kutoka ADP na fosforasi isokaboni katika kloroplast, pamoja na usafiri wa elektroni unaotokana na mwanga.
Kulingana na aina mbili za mtiririko wa elektroni, photophosphorylation ya mzunguko na isiyo ya cyclic inajulikana.
Uhamisho wa elektroni kando ya mlolongo wa mtiririko wa mzunguko unahusishwa na awali ya vifungo viwili vya ATP vya juu-nishati. Nishati yote ya nuru inayofyonzwa na rangi ya kituo cha athari ya mfumo wa picha I hutumiwa tu kwenye usanisi wa ATP. Pamoja na mzunguko F. f. hakuna usawa wa kupunguza kwa mzunguko wa kaboni hutengenezwa na hakuna O2 iliyotolewa. Mzunguko f.f. ilivyoelezwa na equation:
Isiyo ya mzunguko f.f. inayohusishwa na mtiririko wa elektroni kutoka kwa maji kupitia wasafirishaji wa mifumo ya picha I na II NADP +. Nishati ya nuru katika mchakato huu huhifadhiwa katika vifungo vya juu vya nishati ya ATP, fomu iliyopunguzwa ya NADPH2 na oksijeni ya molekuli. Mlinganyo wa jumla wa chaguo za kukokotoa zisizo za mzunguko. zifuatazo:
Utaratibu wa kuunganishwa kwa usafiri wa elektroni na malezi ya gradient ya transmembrane ya uwezo wa electrochemical.
Nadharia ya Kemosmotiki. Vibebaji vya elektroni vimewekwa ndani ya asymmetrically kwenye membrane. Katika kesi hii, flygbolag za elektroni (cytochromes) hubadilishana na flygbolag za elektroni na protoni (plastoquinones). Molekuli ya plastoquinone kwanza inakubali elektroni mbili: HRP + 2e - -> HRP -2.
Plastoquinone ni derivative ya kwinoni, katika hali iliyooksidishwa kikamilifu ina atomi mbili za oksijeni zilizounganishwa kwenye pete ya kaboni kwa vifungo viwili. Katika hali iliyopunguzwa kabisa, atomi za oksijeni katika pete ya benzini huchanganyika na protoni: kuunda umbo lisilo na kielektroniki: PX -2 + 2H + -> PCN 2. Protoni hutolewa kwenye nafasi ndani ya thylakoid. Kwa hivyo, wakati jozi ya elektroni inapohamishwa kutoka Chl 680 hadi Chl 700, nafasi ya ndani protoni hujilimbikiza katika thylakoids. Kama matokeo ya uhamishaji hai wa protoni kutoka kwa stroma hadi nafasi ya intrathylakoid, uwezo wa kielektroniki wa hidrojeni (ΔμH +) huundwa kwenye membrane, ambayo ina sehemu mbili: kemikali ΔμH (mkusanyiko), inayotokana na usambazaji usio sawa wa H. + ioni kwenye pande tofauti za membrane, na umeme, kwa sababu ya malipo tofauti pande tofauti za membrane (kutokana na mkusanyiko wa protoni kutoka ndani utando).
__________________________________________________________________________
Shirika la kimuundo na kazi na utaratibu wa uendeshaji wa tata ya synthetase ya ATP
Shirika la kimuundo na kazi. Muunganisho wa uenezaji wa protoni kupitia utando unafanywa na tata ya kimeng'enya cha macromolecular inayoitwa ATP synthase au kipengele cha kuunganisha. Mchanganyiko huu una umbo la uyoga na una sehemu mbili - vipengele vya kuunganisha: kofia ya mviringo F1 inayojitokeza kutoka. nje membrane (kituo cha kichocheo cha enzyme iko ndani yake), na miguu imeingizwa kwenye membrane. Sehemu ya utando ina subuniti za polipeptidi na huunda chaneli ya protoni kwenye utando ambayo ioni za hidrojeni huingia kwenye kipengele cha mnyambuliko F1. Protini ya F 1 ni changamano ya protini ambayo ina utando, huku ikihifadhi uwezo wa kuchochea hidrolisisi ya ATP. F 1 iliyotengwa haiwezi kusanisi ATP. Uwezo wa kuunganisha ATP ni mali ya tata moja ya F 0 -F 1 iliyoingia kwenye membrane. Hii ni kutokana na ukweli kwamba kazi ya synthase ya ATP wakati wa awali ya ATP inahusishwa na uhamisho wa protoni kupitia hiyo. Usafirishaji ulioelekezwa wa protoni unawezekana tu ikiwa ATP synthase imeingizwa kwenye membrane.
Utaratibu wa uendeshaji. Kuna dhana mbili kuhusu utaratibu wa phosphorylation (utaratibu wa moja kwa moja na usio wa moja kwa moja). Kulingana na hypothesis ya kwanza, kikundi cha phosphate na ADP hufunga kwa kimeng'enya ndani tovuti inayotumika tata F1. Protoni mbili husogea kupitia chaneli kando ya gradient ya mkusanyiko na kuunganishwa na oksijeni ya fosfeti kuunda maji. Kulingana na hypothesis ya pili (utaratibu usio wa moja kwa moja), ADP na fosforasi isokaboni huchanganyika moja kwa moja kwenye tovuti hai ya kimeng'enya. Hata hivyo, ATP inayotokana imefungwa kwa enzyme, na nishati inahitajika ili kuifungua. Nishati hutolewa na protoni, ambazo hufunga kwa enzyme, kubadilisha muundo wake, baada ya hapo ATP inatolewa.
Njia ya usanisinuru ya C4
C 4-njia ya usanisinuru au mzunguko wa Hatch-Slack
Wanasayansi wa Australia M. Hatch na K. Slack walielezea njia ya photosynthetic ya C 4, tabia ya mimea ya kitropiki na ya kitropiki ya monocotyledons na dicotyledons ya familia 16 (sukari, mahindi, nk). Mengi ya magugu mabaya zaidi ni mimea C4, na mazao mengi ni mimea C3. Majani ya mimea hii yana aina mbili za kloroplast: zile za kawaida katika seli za mesophyll na kloroplasts kubwa ambazo hazina grana na mfumo wa picha II kwenye seli za ala zinazozunguka vifurushi vya mishipa.
Katika cytoplasm ya seli za mesophyll, phosphoenolpyruvate carboxylase huongeza CO 2 kwa asidi ya phosphoenolpyruvic, na kutengeneza asidi ya oxaloacetic. Husafirishwa hadi kwa kloroplast, ambapo hupunguzwa hadi asidi ya malic kwa ushiriki wa NADPH (kimengenya tegemezi cha malate dehydrogenase kinachotegemea NADP+). Katika uwepo wa ioni za amonia, asidi ya oxaloacetic inabadilishwa kuwa asidi ya aspartic (enzyme aspartate aminotransferase). Malic na (au) asidi ya aspartic hupita kwenye kloroplasts ya seli za sheath na hupunguzwa kwa asidi ya pyruvic na CO 2. CO 2 imejumuishwa katika mzunguko wa Calvin, na asidi ya pyruvic huhamishiwa kwenye seli za mesophyll, ambapo inabadilishwa kuwa asidi ya phosphoenolpyruvic.
Kulingana na asidi gani - malate au aspartate - husafirishwa ndani ya seli za sheath, mimea imegawanywa katika aina mbili: malate na aspartate. Katika seli za sheath, asidi hizi za C4 ni decarboxylated, ambayo hutokea ndani mimea tofauti hutokea kwa ushiriki wa vimeng'enya mbalimbali: NADP+-tegemezi decarboxylating malate dehydrogenase (NADP+-MDH), NAD+-tegemezi decarboxylating malate dehydrogenase (enzyme malic, NAD+-MDH) na PEP-carboxykinase (PEP-KK). Kwa hiyo, mimea imegawanywa katika aina tatu zaidi: mimea ya NADP + -MDG, mimea ya NAD + -MDG, mimea ya FEP-KK.
Utaratibu huu inaruhusu mimea photosynthesize wakati imefungwa kutokana na joto la juu stomata. Kwa kuongeza, bidhaa za mzunguko wa Calvin huundwa katika kloroplasts ya seli za sheath zinazozunguka vifungo vya mishipa. Hii inakuza utokaji wa haraka wa fotoasimilates na kwa hivyo huongeza nguvu ya usanisinuru.
Usanisinuru kulingana na aina ya Crassulaceae (succulents) ni NJIA.
Katika maeneo kavu, kuna mimea ya succulent ambayo stomata hufunguliwa usiku na kufungwa wakati wa mchana ili kupunguza upepo. Hivi sasa, aina hii ya photosynthesis inapatikana katika wawakilishi wa familia 25.
Katika succulents (cacti na mimea ya familia ya Crassulaceae ( Crassulaceae michakato ya photosynthesis haitenganishwi katika nafasi, kama katika mimea mingine ya C4, lakini kwa wakati. Aina hii ya usanisinuru inaitwa njia ya CAM (crassulation acid metabolism). Stomata kawaida hufungwa wakati wa mchana, kuzuia upotevu wa maji kwa njia ya kupumua, na kufunguliwa usiku. Katika giza, CO 2 huingia kwenye majani, ambapo phosphoenolpyruvate carboxylase inaongeza kwa asidi ya phosphoenolpyruvic, na kutengeneza asidi ya oxaloacetic. Inapunguzwa na dehydrogenase ya malate inayotegemea NADPH hadi asidi ya malic, ambayo hujilimbikiza kwenye vakuli. Wakati wa mchana, asidi ya malic hupita kutoka kwa vacuole hadi kwenye cytoplasm, ambapo inafanywa decarboxylated kuunda CO 2 na asidi ya pyruvic. CO 2 husambaa katika kloroplast na kuingia katika mzunguko wa Calvin.
Kwa hivyo, awamu ya giza ya photosynthesis imegawanywa kwa wakati: CO 2 inafyonzwa usiku, na inarejeshwa wakati wa mchana, malate huundwa kutoka PAL, carboxylation katika tishu hutokea mara mbili: PEP ni carboxylated usiku, RuBP ni carboxylated wakati wa mchana. .
Mimea ya CAM imegawanywa katika aina mbili: mimea ya NADP-MDG, mimea ya PEP-KK.
Kama C4, aina ya CAM ni ya ziada, inasambaza CO 2 kwa mzunguko wa C3 katika mimea iliyobadilishwa kuishi katika hali ya joto iliyoinuliwa au ukosefu wa unyevu. Katika mimea mingine mzunguko huu hufanya kazi daima, kwa wengine hufanya kazi tu chini ya hali mbaya.
Kupumua kwa picha.
Kupumua kwa picha ni mchakato uliowashwa na mwanga wa kutolewa kwa CO 2 na ufyonzwaji wa O 2. (HAIHUSIANI NA PHOTOSYNTHESIS AU KUPUMUA). Kwa kuwa bidhaa ya msingi ya kupumua kwa picha ni asidi ya glycolic, pia inaitwa njia ya glycolate. Kupumua kwa picha huongezeka kwa maudhui ya chini ya CO 2 na mkusanyiko wa juu wa O 2 hewani. Chini ya hali hizi, kloroplast ribulose bisphate carboxylase haichochezi kaboksili ya ribulose-1,5-bisfosfati, lakini kupasuka kwake katika asidi 3-phosphoglyceric na 2-phosphoglycolic. Mwisho ni dephosphorylated kuunda asidi ya glycolic.
Asidi ya glycolic hupita kutoka kwa kloroplast hadi kwenye peroksisome, ambapo hutiwa oksidi ya glycolate hadi asidi ya glyoxylic. Peroxide ya hidrojeni inayotokana hutengana na katalasi iliyopo kwenye peroksisome. Asidi ya Glyoxylic hutiwa na kutengeneza glycine. Glycine husafirishwa hadi mitochondrion, ambapo serine hutengenezwa kutoka kwa molekuli mbili za glycine na CO 2 hutolewa.
Serine inaweza kuingia peroxisome na, chini ya hatua ya aminotransferase, huhamisha kikundi cha amino kwenye asidi ya pyruvic ili kuunda alanine, na yenyewe inabadilishwa kuwa asidi hidroksipyruvic. Mwisho, pamoja na ushiriki wa NADPH, hupunguzwa kwa asidi ya glyceric. Inapita kwenye kloroplast, ambapo imejumuishwa katika mzunguko wa Calvin na PHAs 3 huundwa.
Kupumua kwa mimea
Seli hai ni mfumo wazi wa nishati; huishi na kudumisha umoja wake kwa sababu ya mtiririko wa nishati kila wakati. Mara tu utitiri huu unapoacha, uharibifu na kifo cha mwili hutokea. Nishati ya jua iliyohifadhiwa katika suala la kikaboni wakati wa photosynthesis hutolewa tena na kutumika kwa michakato mbalimbali ya maisha.
Kwa asili, kuna michakato miwili kuu wakati nishati ya jua iliyohifadhiwa katika suala la kikaboni hutolewa: kupumua na fermentation. Kupumua ni mgawanyiko wa kioksidishaji wa aerobic wa misombo ya kikaboni katika misombo ya isokaboni rahisi, ikifuatana na kutolewa kwa nishati. Fermentation ni mchakato wa anaerobic wa mtengano wa misombo ya kikaboni kuwa rahisi zaidi, ikifuatana na kutolewa kwa nishati. Katika kesi ya kupumua, mpokeaji wa elektroni ni oksijeni, katika kesi ya fermentation, misombo ya kikaboni.
Equation ya jumla ya mchakato wa kupumua ni:
С6Н1206 + 602 -> 6С02 + 6Н20 + 2824 kJ.
Njia za kupumua
Kuna mifumo miwili kuu na njia kuu mbili za mabadiliko ya substrate ya kupumua, au oxidation ya wanga:
1) glycolysis + Krebs mzunguko (glycolytic); Njia hii ya kubadilishana kupumua ni ya kawaida na, kwa upande wake, inajumuisha awamu mbili. Awamu ya kwanza ni anaerobic (glycolysis), awamu ya pili ni aerobic. Awamu hizi zimejanibishwa katika sehemu tofauti za seli. Awamu ya anaerobic ya glycolysis iko kwenye cytoplasm, awamu ya aerobic iko kwenye mitochondria. Kawaida, kemia ya kupumua huanza kuzingatiwa na glucose. Wakati huo huo, kuna sukari kidogo kwenye seli za mmea, kwani bidhaa za mwisho za usanisinuru ni sucrose kama njia kuu ya usafirishaji ya sukari kwenye mmea au hifadhi ya wanga (wanga, nk). Kwa hiyo, ili kuwa substrate ya kupumua, sucrose na wanga lazima ziwe na hidrolisisi ili kuunda glucose.
2) pentose phosphate (apotomic). Majukumu ya jamaa ya njia hizi za upumuaji yanaweza kutofautiana kulingana na aina ya mmea, umri, hatua ya ukuaji, na kutegemeana na mambo ya mazingira. Mchakato wa kupumua kwa mimea hutokea katika hali zote za nje ambazo maisha yanawezekana. Kiumbe cha mmea hakina marekebisho ya kudhibiti hali ya joto, kwa hivyo mchakato wa kupumua hufanyika kwa joto kutoka -50 hadi +50 ° C. Mimea pia haina urekebishaji ili kudumisha usambazaji sare wa oksijeni katika tishu zote. Ilikuwa ni hitaji la kufanya mchakato wa kupumua chini ya hali mbalimbali ambazo zilisababisha maendeleo katika mchakato wa mageuzi ya njia mbalimbali za metabolic za kupumua na kwa aina kubwa zaidi ya mifumo ya enzyme ambayo hufanya. hatua za mtu binafsi kupumua. Ni muhimu kutambua uunganisho wa michakato yote ya kimetaboliki katika mwili. Kubadilisha njia ya metabolic ya kupumua husababisha mabadiliko makubwa katika kimetaboliki nzima ya mimea.
Nishati
11 ATP huundwa kama matokeo ya kazi ya CK na kupumua na 1 ATP kama matokeo ya phosphorylation ya substrate. Wakati wa mmenyuko huu, molekuli moja ya GTP huundwa (mmenyuko wa rephosphorylation husababisha kuundwa kwa ATP).
Mauzo 1 ya CK chini ya hali ya aerobic husababisha kuundwa kwa 12 ATP
Kuunganisha
Katika kiwango cha CK, njia za catabolism za protini, mafuta na wanga zimeunganishwa. Mzunguko wa Krebs ni njia kuu ya kimetaboliki ambayo inachanganya michakato ya kuvunjika na usanisi wa vipengele muhimu vya seli.
Amphibolic
Metaboli za CK ni muhimu; kwa kiwango chao, wanaweza kubadili kutoka kwa aina moja ya kimetaboliki hadi nyingine.
13.ETC: Ujanibishaji wa vipengele. Utaratibu wa phosphorylation ya oksidi. Nadharia ya Mitchell ya kemia.
Mlolongo wa usafiri wa elektroni- huu ni mlolongo wa mawakala wa redox walio kwa njia fulani kwenye utando wa kloroplast, wakifanya usafiri wa elektroni wa picha kutoka kwa maji hadi NADP +. Nguvu inayoendesha usafiri wa elektroni kupitia ETC ya usanisinuru ni miitikio ya redox katika vituo vya athari (RC) ya mifumo miwili ya picha (PS). Mgawanyiko wa msingi wa malipo katika PS1 RC husababisha kuundwa kwa wakala wa kupunguza nguvu A0, uwezo wa redox ambao unahakikisha kupunguzwa kwa NADP + kupitia mlolongo wa flygbolag za kati. Katika RC PS2, athari za photochemical husababisha kuundwa kwa wakala wa oksidi kali P680, ambayo husababisha mfululizo wa athari za redox zinazoongoza kwa oxidation ya maji na kutolewa kwa oksijeni. Kupunguzwa kwa P700 iliyoundwa katika PS1 RC hufanyika kwa sababu ya elektroni zilizokusanywa kutoka kwa maji na mfumo wa picha II, na ushiriki wa wabebaji wa elektroni wa kati (plastoquinones, cofactors redox ya tata ya cytochrome na plastocyanin). Kinyume na athari za msingi zinazotokana na picha za mgawanyiko wa malipo katika vituo vya athari, kwenda kinyume na gradient ya thermodynamic, uhamisho wa elektroni katika sehemu nyingine za ETC hutokea kando ya gradient ya uwezo wa redox na unaambatana na kutolewa kwa nishati, ambayo hutumiwa kwa awali ya ATP.
Vipengele vya mitochondrial ETC vimepangwa kwa utaratibu ufuatao:
Jozi ya elektroni kutoka NADH au succinate huhamishwa pamoja na ETC hadi oksijeni, ambayo, ikipunguzwa na kuongeza protoni mbili, huunda maji.
Ufafanuzi na sifa za jumla za photosynthesis, maana ya photosynthesis
PHOTOSYnthesis ni mchakato wa malezi ya vitu vya kikaboni kutoka CO2 na H2O katika mwanga, na ushiriki wa rangi ya photosynthetic.
Kutoka kwa mtazamo wa biochemical, photosynthesis ni Mchakato wa redox wa ubadilishaji wa molekuli thabiti za dutu isokaboni CO2 na H2O kuwa molekuli za vitu vya kikaboni - wanga.
sifa za jumla
6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + O 2
Mchakato wa photosynthesis una awamu mbili na hatua kadhaa zinazotokea kwa mfululizo.
I Mwanga awamu
1. Hatua ya picha- hutokea ndani utando wa ndani kloroplast na inahusishwa na ufyonzaji wa nishati ya jua na mifumo ya rangi.
2. Hatua ya Photochemical- hufanyika katika utando wa ndani wa kloroplast na inahusishwa na ubadilishaji wa nishati ya jua kuwa nishati ya kemikali ya ATP na NADPH2 na upigaji picha wa maji.
II Awamu ya giza
3. Hatua ya biochemical au mzunguko wa Calvin- hufanyika katika stroma ya kloroplasts. Katika hatua hii, dioksidi kaboni hupunguzwa na wanga.
MAANA
1. Kuhakikisha uthabiti wa CO2 angani. Kufungwa kwa CO 2 wakati wa usanisinuru kwa kiasi kikubwa hulipa fidia kwa kutolewa kwake kama matokeo ya michakato mingine (kupumua, Fermentation, shughuli za volkeno, shughuli za viwandani za wanadamu).
2. Inazuia maendeleo ya athari ya chafu. Baadhi ya mwanga wa jua huakisiwa kutoka kwenye uso wa dunia kwa namna ya miale ya joto ya infrared. CO 2 inachukua mionzi ya infrared na kwa hivyo huhifadhi joto duniani. Kuongezeka kwa maudhui ya CO 2 katika anga kunaweza kuchangia ongezeko la joto, yaani, kuunda Athari ya chafu. Hata hivyo, maudhui ya juu ya CO 2 katika hewa huamsha photosynthesis na, kwa hiyo, mkusanyiko wa CO 2 katika hewa itapungua tena.
3. Mkusanyiko wa oksijeni katika anga. Hapo awali, kulikuwa na oksijeni kidogo sana katika angahewa ya Dunia. Sasa maudhui yake ni 21% kwa kiasi cha hewa. Kimsingi, oksijeni hii ni bidhaa ya photosynthesis.
4. Skrini ya ozoni. Ozoni (O 3) huundwa kama matokeo ya kutengana kwa molekuli za oksijeni chini ya ushawishi wa mionzi ya jua kwenye urefu wa kilomita 25. Inalinda maisha yote duniani kutokana na miale ya uharibifu.