Fotosintez: Versiyalar orasidagi farq

Fotosintez sistemasi xlorplastlarda joylashgan (q. [[Xloroplastlar]]). F. apparatining eng muhim komponenti xlorofill xlorofillin va ikki karbon kislotasi murakkab efiridan iborat. Uning yashil rangi tarkibidagi magniy ionlariga bogʻliq. F.da karotinoidlar ham qatnashadi. Karotinoidlar koʻkbinafsha va koʻk (480— 530 nm) nurlarni yutib, ular energiyasini xlorofill ("ya")ga uzatadi. 400 dan ortiq karotinoidlar aniqlangan. Koʻkyashil suvoʻtlar (sianobakteriyalar), qizil suvoʻtlar va ayrim dengiz kriptomonadalarida xlorofill "a" va karotinoidlar bilan birga fikobilin pigmentlari ham bor. Ular xlorofill yutishi mumkin boʻlgan nurlar maksimumi oraligʻidagi nurlarni yutadi. Oʻsimliklarda F.da fikobilinlardan fitoxrom pigmenti ham qatnashadi. Fitoxrom, asosan, qizil va infraqizil nurlarni yutib, xlorofillga uzatadi. F.ning yorugʻlik bosqichida xlorofill molekulasi tomonidan boshqa pigmentlar (xlorofill "", karotinoidlar, fikobilinlar) ishtirokida yorugʻlik energiyasi yutilib, bu energiya ADF va NADF birikmalarining kimyoviy yoruglik energiyasiga aylanadi. Xlorofill yorugʻlik energiyasini kvantlar yoki fotonlar holida yutadi. Yutilgan energiya taʼsirida xlorofilldagi elektronlar qoʻzgʻalgan holatga oʻtadi. Bunda elektron asosiy (S0) pogʻonadan birinchi singlet (S1) pogʻonaga oʻtadi. Bu jarayon juda kiska vaqt (10"9 sek) davom etadi. Shu qisqa vaqt davomida elektron oʻz energiyasini sarflab, kvant yutadigan holat (S1—>S°) ga qaytadi. Agar elektron toʻlqin uzunligi ultrabinafsha nurlardan bir kvant yutsa, yanada yuqoriroq singlet (S2) pogona (S°"S2)ra oʻtadi. Shundan soʻng qisqa vaqt ichida (10 13 sek) elektronlar ikkinchi singlet birinchi pogʻonaga (S2—>S’) tushadi. Kvant energiyasining bir qismi esa issiqlikka aylanadi. Fotokimyoviy jarayonlarda, asosan, birinchi singlet (S1) holatdagi elektronlar, ayrim xrllarda triplet (T1) holatdagi elektronlar ishtirok etadi. Shunday qilib, xlorofill molekulasi yutgan kvant energiya, asosan, F. reaksiyalari uchun sarf boʻladi va molekuladan yorugʻlik yoki issiklik energiyasi holida ajraladi. F. reaksiyalarida yorugʻlik energiyasining samaradorligi yutilgan kvant hisobiga ajralib chiqqan O2 yoki oʻzlashtirilgan SO2 mikdorimiqdori bilan belgilanadi. F.da bir molekula SO2 toʻla oʻzlashtirilishi uchun 502 kJ energiya sarflanadi. Agar har bir kvant nur 171 kJ energiyaga ega boʻlishi hisobga olinadigan boʻlsa, u holda SO2+N2O—> [SN2O] + O2 jarayonining toʻla amalga oshishi uchun 700 nm uzunlikdagi 3 kvant nur zarur. Pekin yutilgan kizil nurlarning foydali ish koeffitsiyenta 40% boʻlganidan bir molekula SO2 oʻzlashtirilishi uchun 8 kvant nur zarur. R. Emerson (1957) xlorella suv oʻtida oʻtkazgan tajribalarida nurlarning aralash spektrlarida F.ning samaradorligini aniqladi. Mac, 710 nm qizil nurdan 1000 kvant yutilganda 20 mol. O2, 650 nm nurlar uchun esa bu koʻrsatkich 100 molekula O2ga teng boʻladi. 710 va 650 nm nurlar bir vaqtning oʻzida taʼsir etganda 160 mol O2 ajralib chiqqan. Bu hodisa Emerson effekti deyiladi.

F. oʻsimliklar mahsuldorligini belgilovchi jarayon. F. mahsuldorligi 1 m2 barg yuzasi hisobiga 1 soat davomida oʻzlashtirilgan SO2 yoki hosil boʻlgan organik modda mikdorimiqdori bilan belgilanadi. F.ning sof mahsuldorligi esa oʻsimlik quruq massasining uning barglari yuzasi hisobiga bir kechakunduz davomidagi mikdoriymiqdoriy ortishi tushuniladi. Koʻpchilik hollarda ushbu koʻrsatkich 5—12 g/m2 ga yaqin. Yorugʻlik — F.ni asosiy harakatga keltiruvchi kuch. Yorugʻlik nurlarining fotosintetik faol (400—700 nm) qismini 80— 85% koʻzga koʻrinadigan nurlar va 25% ini infraqizil nurlar tashkil etadi; jami Quyosh nurining 55% ini barglar yutadi. Ammo fakat ularning 1,5—2% F. jarayoniga sarflanadi va issiklik holida tarqaladi. F. jarayoni har xil oʻsimliklarda bir xil tezlikda bormaydi. Mas, yorugʻsevar oʻsimliklar uchun ushbu koʻrsatkich 10000— 40000 lyuks boʻlsa, soyaga chidamli oʻsimliklar uchun 10 baravar kam — 1000 lyuksdir. Yorugʻlik mikdoriningmiqdorining biror oʻsimlik uchun haddan tashqari koʻp boʻlishi xlorofill va xloroplastlarning yemirilishi hamda mahsuldorlikning pasayishiga olib keladi. F.da sarf boʻlgan SO2 mikdoriningmiqdorining nafas olishda ajralib chiqqan SO2 mikdorigamiqdoriga teng boʻlgan yorugʻlik darajasi yoruglikning kompensatsion nuqtasi deyiladi. Oʻsimliklarning oʻsishi va rivojlanishi uchun yorugʻlik miqdori kompensatsion nuqtadagiga nisbatan birmuncha yuqori boʻlishi lozim. F.da nurlarning spektral tarkibi ham katta ahamiyatga ega. Katta energiyaga ega boʻlgan kizil nurlar taʼsirida F. juda tezlashadi. Koʻk nurlar energiyaga boy boʻladi, lekin oʻsimlik bu nurlardan fotokimyoviy reaksiyalarda foydalangunicha energiyaning bir qismi issiklik energiyasiga aylanib tarqalib ketadi. Shuning uchun koʻk nurlarning samaradorligi past boʻladi. Agar oʻsimlikka qizil va koʻk nurlar 1:4 nisbatda taʼsir ettirilsa, F. jadallashib, uning samaradorligi oshadi. F. uchun zarur boʻlgan SO2 gazining atmosfera havosidagi mikdorimiqdori nisbatan kam (0,03%). Atmosferada SO2 mikdorimiqdori 0,008% boʻlganda F. boshlanadi. Bu gaz mikdorimiqdori oshib borishi bilan F. ham jadallashib 0,3% koʻrsatkichda eng yuqori darajaga yetadi. Shuning uchun issiqxona oʻsimliklarini SO, bilan qoʻshimcha oziqlantirish hisobiga hosildorlikni oshirish mumkin.

F. tabiatda eng muxim biologik jarayonlardan biri. F. tufayli har yili quruqlikda 100—172 mlrd. t, dengiz va okeanlarda 60—70 mlrd. t (quruq ogʻirlikka nisbatan) organik modda hosil boʻladi. F. tufayli atmosferadagi SO2 mikdorimiqdori doimiy (0,03%) saqlanib turadi. F. natijasida bir yil davomida atmosferaga tirik organizmlar nafas olishi uchun zarur boʻlgan 70— 120 mlrd. t. ga yakin erkin kislorod ajraladi. Bu jarayonda oʻrmonlar, ayniqsa katta ahamiyatga ega. Mas, 1 ga oʻrmon daraxtlari bahor va yoz oylarida 1 kishi nafas olishi uchun yetarli miqdorda kislorod ajratadi. Kislorod atmosferaning yuqori (25 km) qatlamida ozon (O3) halqani hosil qilib, tirik organizmlarni ultrabinafsha nurlardan himoya qiladi (q. [[Ozon]]). F. energetikasi hamda mexanizmini oʻrganish kelajakda kishilik jamiyatini energiya va oziq-ovqat, ishlab chiqarishni xom ashyo bilan taʼminlash masalasini hal etishda juda katta ahamiyatga ega.