Лекция 4. Тақырып: Фотосинтездiң жарық сатысы 1. Фотосинтездiк жүйелердегi

жүйелердегi энергия ауысу процестерi

2. Электрондардық циклсіз (айналымсыз) тасымалдануы және НАДФН

пен АТФ-тың синтездeлyi

3. Электрондардың Р700-ден НАДФ+-қа дейiн тасымалдану тiзбегi.

4. Оттегiнiң бөлiну жүйесi.

5. Электрондардың циклдi тасымалдануы
6.Фотосинтездiк фосфорлану

құрамындары пигменттердiң жарық квантын (фотон) сіңіруінен басталады.

Жеке пигменттердің сiңіретін

сәулелерi спектрдiң әр түрлi аймақтарына тура келедi.

Бул ерекшелiктер олардың молекулаларындағы электрондардың орналасу реттерiне байланысты.

ұзыныдығы қысқа (650—660 им) толқындарды қосу керегін Р. Эмерсон көрсеттті.

Фотосинтездің тиімділігі аралас сәулемен сәулеленгенде (екі ұзындығы бар сәуле) әр біреуімен бөлек сәулеленген фотосинтездің тиімділігінен жоғары болды.

Бұл құбылысты ұлғайтатын Эмерсон эффектісі деп атайды.

жолдары.

Фотосинтездің фотохимиялық реакциялары –күн сәулесінің энергиясы химиялық байланыстардың энергиясына

айналу реакциялары, біріншіден фосфорлық байланыстардың энергиясына айналу.

АТФ – энергетикалық валюта болып саналады, ол барлық процестердің жүруін қамтамасыз етеді.

Күн сәуле әсерінен су ыдырайды да, тотықсызданған НАДФ түзіледі, оттегі бөлінеді.

жиналады

Онда белгілі хлорофилл а молекуласының жұпы (димер) орналасады.
Олар ұзын

толқындарды сіңіруге қабілетті.

а молекуласының
жұпы /димер/

СЖК- пигменттерінен өткен қозу энергияны ұстайтын аран

Хлорофиллдің димерімен қатар фотосинтездік

кешенге бірінші және екінші электрон акцепторлары кіреді.

Хлорофилл молекуласы бірінші акцепторға электронды беріп тотығады. Ол электрон тасмалдайтын тізбекке түседі.

фотожүйе қатысады

(Фд) тотықсыздандырады және құрамында мыс бар, суда еритін белок пластоцианинді

(Пц) тотықтырады.

хлорофиллдер
А 670-68З

Феофетин а (Фф) –

бірінші ретті электрон акцепторы, электрондарды бірінші Пх-ға береді
Ол FeS (QA)-мен байланысқан, содан соң екінші пластохинонға тасмалдайды (QB).

пен байланысқан және П680-ге электрон доноры болып келетін электрон тасмалдағыш

Z.
Бұл комплекстің жұмысына Mn, Cl, Ca қатысады.

ФЖ2 - Пластохинонді тотықсыздандырады (PQ) және суды тотықтырады.
Онда оттегі 02 мен протондар бөлінеді.

ФЖ2 су ыдырайтын реакцияларға және оттегі бөлінетін реакцияларға жауапты

- белок цитохромдық - пластохинондық комплекс (фонд), б – f

комплекс және пластоцианин.

тұрған мембраналарында - грана тилакоидтарда - орналасады.

ФЖ 1-нің сәуле жинайтын

комплексі, АТРазалық комплексі (CF 1 + CF о) - бір біріне тимей тұрған хлоропластардың мембраналарында орналасқан – строманың тилакоидтарында.

тилакоидтарында

орналасқан.

Олар бір бірімен қалай қатынасады?

Олар бір бірімен липид

фазада жылдам жүретін липофильдік пластохинон PQ арқылы қатынасады.

Ол ішкі мембрана бойы жылжиды, ал суда еритін Фд сыртқы бетінде жақсы жылжиды.

электрон беретін молекула тотығады, алатын – тотықсызданады.

Электрон тасмалданудың 2 түрі

бар: циклді /айналмалы/, циклсіз /айналмасыз/.

Айналмалы - тасмалдауда хл-лл молекуласынан бірінші акцепторға тасмалданған электрондар оған қайтып келеді.

реакцияларда бөлінетін энергия АТФтің синтезіне қолданылады.

Фотосинтездік фосфорлану - сәуленің энергиясы

АТФ-тің энергиясына айналу
(Д. Арнон).

Электрон тасмалданудың 2 түріне циклді және циклсіз фотофосфорлану сәйкес.

.

болып істейді, ол бірнеше тасмалдағыш арқылы Mn пен Cl иондар

қатысуымен судан электронды тартып алады

молекуласы бөлінеді.
4 һν
2Н2О→4Н+

+ 4ё + 02.

ФЖ2 ден ФЖ1-ге тасмалдау.

ФЖ2-де химиялы тұрақты қосынды су ыдырайды.

акцептор Пх /ол электрондарды және протондарды тасмалдайды/

б/f-комплекс / темір-күкірт белоктан Цх f-ке тасмалданады
Цитохром тотығады Fe2+ - e → Fе 3+.

Келесі тасмалдағыш – Пц.

Пц - құрамында мыс бар белок, бір молекула белогында 2 мыс атомы бар Сu2+ + е → Сu+.
Пц - б/f-комплексті және ФЖ 1-ді байланыстыратын бөлік.
Пц-нен электрон П700-дің электрон тесігін бітейді.

ыдырайды, оттегі бөлінеді

ФЖ2-ге кіретін су ыдырататын комплекс

СЫК- активтік

орталығының құрамында марганец (Мn2+) иондар тобы бар, олар П680-ге электрон донорлары болып келеді, Мn иондары оң зарядтарды сақтайды, олар судың тотыққан реакцияларына қатысады:
2Мn 4+ +2Н20 → 2Мn 2+ +4Н+ + 4е + О2.

молекуласы ыдырайды, оттегінің 1 молекуласы және 4 сутектің протоны бөлінеді.

Олар тилакоидтың арасындағы кеңістікке шығады.

Электронның ФЖ2 ден ФЖ1-ге тасмалдағыштар арқылы тасмалданғанда АДФ–тен және анорганикалық Ф-дан АТФ түзіледі.
АДФ + Фан → АТФ

→ 2НАДФН + 2Н+ + 2АТФ + 02.

Айналымсыз фотосинтездік фотофосфорланудың

айырмашылығы:
1) судың 2 молекуласы тотығады;
2) 2 фотожүйе қатысады;
3)электрондар су молекуласынан (бірінші донор) электрон тасмалдағыш тізбек арқылы НАДФ (соңғы акцептор)-қа тасмалданады.

Олар ФС-дің қараңғы сатысында қолданылады.

Фд П700

Электронтасмалдағыш тізбекте цитохром б мен цитохром

f –тің арасында АТФ түзеледі.

фотосинтездік фотофосфорланудың суммардық теңдігі:
АДФ+Н3РО4+ һν →АТФ+Н20.

ассиметриялық орналасқан.

Сонда тек электрондарды тасмалдайтын тасмалдағыштар (цитохромдар) және электрон

мен протондарды тасмалдайтын тасмалдағыштар (пластохинондар) кезек орналасқан.

өтеді, орынына электрондар судан келеді.

Онда протондар судан тилакоидтардың ішкі

кеңістігіне шығады; ал оттегінің атомы хлоропласттан шығып кетеді

аты - пластохинон (ПХ).

Пластохинон — хинонның туындысы, тотыққан кезде

құрамында 2 оттегінің атомы бар, олар көміртек сақинамен қос байланыспен байланысқан.

Тотықсызданған күйінде оттегінің атомдары бензол сақинасында протонмен байланысқан.

Ггидрохинон +2е+2Н Хинон

ПХ2- протонға химиялық өте жақын - протондарды стромадан алады электрлік

нейтральды күйін түзеді:

ПХ2- + 2Н+ + → ПХ.Н2.

Пх жылжымалы, 2 электронның және 2 протондың тасмалдағышы болып келеді және ол тилакоидтың мембранасында оңай жылжиды.

Ол ФЖ2 –нің басқа электрон-тасмалдағыш кешендермен байланысын қамтамасыз етеді.

жиналады.

Протондардың стромадан тилакоидтардың ішкі кеңістігіне активтік тасмалданудың нәтижесінде мембранада

сутектің электрохимиялық потенциалы құралады (∆μН).
Ол екі компонентерден тұрады:
Химиялы - ∆рН (концентрациялық),
Электрлік - мембрананың 2 жағында қарсы зарядтар жиналғандықтан түзіледі (ішкі мембрананада протондар жиналғанның арқасында).

компоненттен тұрады - химиялық және электрлік.

Осы энергияны пайдалану үшін

протондарды кері қайтадан тасмалдау керек.
Содан шыққан энергия АТФ синтезіне пайдаланады.

фактор/.

Бұл комплекстің түрі саңырауқұлаққа ұқсайды, 2 бөліктен тұрады:

- домалақ

қалпактан F1, ол мембрананың сыртқы жағынан шығып тұрады (онда ферменттің каталитикалық орталығы орналасады),

- және аяғынан F0, мембранаға кіріп тұратын.
Мембрандық бөлігі полипептидтік субъединицалардан тұрады, ол мембранада протондық канал түзеді, олар арқылы сутектің иондары F1-ге барады.

β, γ, δ, ε. Белоктық комплексті мембранадан оңай бөлуге болады.

АТФсинтазаның жұмысы АТФ синтезделгенде протондардың тасмалдануымен байланысты. Протондар F0 –ден F1-ге қарай жүреді. Бағытталған тасмалдау тек АТФсинтаза мембранамен байланысқанда ғана жүреді.

гипотеза – фосфаттық топ және АДФ ферменттпен F1 комплекстің активтік

бөлікте байланысады.
2 протон каналмен концентрация градиенті бойынша жүреді, фосфаттың оттегімен байланысып, су түзеді. Осы реакция фосфатты тобын өте активті қылады да, ол АДФпен байланысады. Сол уақытта АТФ түзеледі.

2-ші гипотеза (жанама механизм) – ферменттің активті орталығында (фактор F1-нің субъединицалары α и β ) АДФ пен Ф қосылады. Түзелген АТФ ферментпен қатты байланысқан, оны босату үшін энергия қажет.
Энергия протондармен тасмалданады, протондар ферментпен байланысып (протондану), ферменттің конформациясын өзгертіп, АТФ-ті босатады.

Сәуленің энергиясы сақталған жарық сатысының өнімі - АТФ және НАДФН.
Д. Арнон оны ассимиляциялық күш деп атады.
Себебі олар СО2- көмірсуларға дейін тотықсызданатын қараңғыдағы фазада пайдаланылады.

белокпен жинағы
4.Антенналық пигмент-
белок жинағы
5.Суды тотықтырғыш
пигмент-белок жинағы
2. Фотосинтез

барысындағы оттегінің шыгу тегі...
1.Көмірқышқыл газынан
2.Глюкозадан
3.Судан
4.Крахмалдан
5.Фосфоглицерин қышқылынан

3.Фотосинтездің жарықтағы сатысы қайда өтеді?
1.Хлоропластың стромасында
2.Хлоропластың ішкі мембранасында
3.Хлоропласт тилакоидтарында
4.Хлоропластың сыртқы мембранасының пигмент- белок жинағында
5.Хлоропласт матриксінде
4. І фотожүйеге кірмейді
1.НАДФ 4. Пластоцианин
2.П700 5.Пластохинон
3.темірлі-күкіртті белок
5. Фотосинтездің жарық сатысының өнімі... 
1.Көмірсу (қант)
2.Оттегі
3.Су
4.Көмірқышқыл газы
5. НАДН