Plastik almashinuv. Fotosintez, xemosintez

Mavzular

Plastik almashinuv

Tirik organizm hujayralari hayot faoliyatining doimiyligini saqlash uchun hujayra tuzilmalari bo‘lgan membranalar va organoidlar tarkibiga kiradigan oqsillar, lipidlar, uglevodlar moddalar almashinuvi jarayonida to‘xtovsiz sintezlanadi.

Hujayra kimyoviy tarkibi va tuzilishining yangilanib turishini ta’minlaydigan biosintetik reaksiyalar yig‘indisi plastik almashinuv (assimilatsiya, anabolizm) deb ataladi.

Avtotroflar va geterotroflar

Organizmlar energiya va uglerodning qanday manbayidan foydalanishiga ko‘ra avtotroflar va geterotroflarga bo‘linadi. Anorganik moddalardan organik moddalarni sintezlashda anorganik uglerod manbayidan foydalanadigan organizmlar avtotrof organizmlar deyiladi.

Organik moddalarni sintezlashda yorug‘lik energiyasidan foydalanadigan avtotrof organizmlar fototroflar, kimyoviy reaksiyalar energiyasidan foydalanadigan organizmlar xemotroflardir.

Fotosintez va uning ahamiyati

Fotosintez. Fototrof organizmlarga xlorofill pigmentiga ega organizmlar, yashil o‘simliklar, lishayniklar va ayrim bakteriyalar kiradi. Yashil o‘simliklar hujayrasidagi xloroplastlarda to‘plangan xlorofill pigmenti yordamida yorug‘lik energiyasi kimyoviy energiyaga aylanadi. Yorug‘lik energiyasi hisobiga organik birikmalar sintezlanishi fotosintez deyiladi (23-rasm).

Barcha tirik organizmlarning hayotiy faoliyati fotosintez jarayoni bilan bevosita yoki bilvosita bog‘liq. Fotosintez natijasida avtotrof organizm hujayralarida hosil bo‘lgan organik moddalar, birinchi navbatda shu organizm hujayralari hamda barcha geterotrof organizmlar uchun oziqa va energiya manbayidir.

Fotosintez jarayonini quyidagi umumiy formula orqali ifodalash mumkin: 6CO2 + 6H2O + quyosh energiyasi → C6H12O6 + 6O2

Fotosintezning ikki bosqichi

Xlorofill pigmenti o‘ziga xos kimyoviy tuzilishga va yorug‘lik kvantlarini ushlab qolish xususiyatiga ega. Fotosintez jarayoni hujayraning fotosintez qiluvchi tuzilmalarida ikki bosqichda o‘tadi: yorug‘lik va qorong‘ilik bosqichlari (24-rasm).

Yorug‘lik bosqichi xloroplastlarning tilakoidlarida kechadi. Bunda boshlang‘ich mahsulotlar sifatida yorug‘lik energiyasi, suv, ADF, xlorofill ishtirok etadi.

Fotosintezning qorong‘ilik bosqichi xloroplastlarning stroma qismida amalga oshadi, bunda boshlang‘ich mahsulotlar sifatida CO2, ATF, NADF·H qatnashadi.

Yorug‘lik bosqichi

Yorug‘lik kvantlari – fotonlar xlorofill molekulasi elektronlarini qo‘zg‘atadi. Elektronlar energiyasi hisobiga ADF va fosfat kislotadan ATF sintezlanadi. Ya’ni yorug‘lik energiyasi ATFning kimyoviy energiyasiga aylanadi.

Elektronlar energiyasining bir qismi vodorod (H+) ionlarini vodorod atomlariga aylantirishga sarflanadi. Natijada suv fotolizga uchraydi. Yorug‘lik energiyasi ta’sirida suvning parchalanishi fotoliz deyiladi.

Hosil bo‘lgan vodorod atomlari NADF (nikotinamidadenindinukleotidfosfat) molekulalari – akseptorlarga birikib, energiyaga boy NADF·H hosil bo‘ladi. OH– (gidroksil) ionlari elektronlarini xlorofill molekulasiga uzatib, OH radikallariga aylanadi, radikallarning o‘zaro ta’sirlashuvidan suv va molekular kislorod hosil bo‘ladi.

Fotosintez jarayonining yorug‘lik bosqichida oxirgi mahsulotlar sifatida O2, ATF, NADF·H hosil bo‘ladi. Molekular kislorod atmosferaga chiqariladi, energiyaga boy ATF va NADF·H qorong‘ilik bosqichi reaksiyalariga sarflanadi.

Qorong‘ilik bosqichi va reaksiyalar

NADF molekulasi tarkibidagi H atomlari va CO2 molekulalari ATF energiyasi hisobiga birikib, birlamchi uglevod – glukoza sintezlanadi.

• Fotosintezning umumiy reaksiyasi – 12H2O + 6CO2 = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
• Suvning fotolizi – 12H2O = 6O2 + 24H + 24 ē
• NADF·H ning hosil bo‘lishi – 24NADF + 24H + 24 ē = 24NADF·H
• Fotofosforlanish – 18ADF + H3PO4 = 18ATF
• Yorug‘lik reaksiyalari – 12H2O + 24NADF + 18ADF + 18H3PO4 = 6O2 + 24NADF·H + 18ATF
• Qorong‘ilik reaksiyalari – 6CO2 + 24NADF·H + 18ATF = C6H12O6 + 24NADF + 18ADF + 18H3PO4 + 6H2O

Fotosintezning ahamiyati

Fotosintez jarayonida hosil bo‘lgan birlamchi uglevodlar bir qator reaksiyalar natijasida boshqa organik moddalarga, ya’ni aminokislota va yog‘ kislotalarga aylanadi, ulardan esa oqsil va lipidlar sintezlanadi. Bu organik moddalar oziq zanjiri orqali geterotrof organizmlarga o‘tadi.

Fotosintezda atmosferaga ajralib chiqqan erkin kislorod esa aerob organizmlarning nafas olishi uchun sarflanadi. Yoqilg‘i sifatida foydalaniladigan ko‘mir, neft, gaz, torf kabi qazilma boyliklar million yillar avval yashagan qadimgi o‘simliklarning qoldiqlaridan hosil bo‘lgan.

Xemosintez va xemotroflar

Xemosintez. Xemosintez hodisasini 1887-yil rus olimi S. N. Vinogradskiy kashf etgan. Xemotroflar anorganik moddalardan organik moddalarni sintezlashda, anorganik moddalarning oksidlanish reaksiyalarida hosil bo‘lgan energiyadan foydalanadi.

Xemoavtotrof organizmlarning hujayralarida anorganik birikmalar oksidlanishidan hosil bo‘lgan energiya ATFning fosfat bog‘lari energiyasiga aylanadi, ATF organik moddalarning sinteziga sarflanadi. Xemosintezlovchi bakteriyalarning bir necha turlari ma’lum.

Xemosintez jarayonlarida kimyoviy reaksiyalarda ajralgan energiya uglerod manbayi bo‘lgan CO2 dan organik modda (CH2O) sinteziga sarflanadi.

Temir va nitrifikator bakteriyalar

Temir bakteriyalari ikki valentli temirni uch valentli birikmalargacha oksidlab, hosil bo‘lgan energiya hisobiga uglerodning anorganik birikmalaridan organik moddalarni sintezlaydi.

• 4FeCO3 + O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3 + 4CO2 + energiya

Nitrifikator bakteriyalar organik moddalarning chirishidan hosil bo‘lgan ammiakni nitritlarga (HNO2), nitritlarni nitratlargacha (HNO3) oksidlab, shu jarayonda hosil bo‘ladigan energiyadan foydalanadi:

• 2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O + energiya
• 2HNO2 + O2 = 2HNO3 + energiya

Azot kislotasi esa tuproqdagi minerallar bilan birikib, o‘simliklar o‘zlashtira oladigan azotli o‘g‘itlar hosil qiladi.

Oltingugurt va vodorod bakteriyalari

Oltingugurt bakteriyalari vodorod sulfidni molekular oltingugurtga yoki sulfat kislotagacha oksidlab o‘z tanasida oltingugurt to‘playdi. Vodorod sulfid yetishmaganida bakteriyalar o‘z tanasida to‘planib qolgan oltingugurtni sulfat kislotagacha oksidlashdan ajraladigan energiyadan foydalanadi.

• 2H2S + O2 → 2H2O + 2S + energiya
• 2S + 3O2 + 2H2O = 2H2SO4 + energiya

Vodorod bakteriyalari. Vodorod bakteriyalari vodorodni oksidlaydi.

• 2H2 + O2 = 2H2O + energiya

Xemosintezning ahamiyati

Xemosintezlovchi bakteriyalar tabiatda moddalar aylanishida, ayniqsa atomlarning biogen migratsiyasida katta ahamiyatga ega.

• Nitrifikator bakteriyalar – tuproqni o‘simliklar uchun zarur azotli birikmalarga boyitadi.
• Oltingugurt bakteriyalari – faoliyatida hosil qilgan sulfat kislota tog‘ jinslarining yemirilishiga sabab bo‘ladi.
• Temir bakteriyalari – faoliyati natijasida temir rudasi hosil bo‘ladi.

Bilimingizni sinang