Fotosintez
'Fotosintez' foto va sintez — yuksak
oʻsimliklar, suvoʻtlar va ayrim
fotosintezlovchi bakteriyalarda
xloro ll va boshqa fotosintetik
pigmentlar oʻzlashtiradigan yorugʻlik
energiyasi hisobiga oddiy
birikmalardan murakkab moddalar
hosil boʻlishi. Fotosintez tabiatda
sodir boʻladigan eng, muhim biologik
jarayonlardan biri. Fotosintezda
quyosh energiyasi organik
birikmalardagi kimyoviy energiyaga
aylanadi. Fotosintezda hosil boʻlgan
organik birikmalar barcha tirik
organizmlar uchun asosiy hayot
manbai hisoblanadi. Fotosintezda
barcha tirik organizmlarning nafas
olishi uchun zarur boʻlgan kislorod
atmosferaga ajralib chikadi.
Fotosintez haqidagi dastlabki
maʼlumotlar ingliz botanigi va
kimyogari S. Geyls (1727), rus olimi
M.V.Lomonosov (1753) ishlarida
keltiriladi. Ammo Fotosintezni
tajribalar orqali oʻrganish ingliz
kimyogari J.Pristli (1771), golland
tabiatshunosi J.Senebye (1782),
shveysariyalik olim T. Sossyur (1804)
va boshqalarning ishlari bilan
boshlandi. Nemis ziologi Yu.Saks
(1863) barglardagi xloroplastlarda
kraxmal sintezlanishini koʻrsatadi.
Fotosintezda kislorod hosil boʻlishi
jarayonini nemis ziologi
T.V.Engelman (1881) oʻrgangan. F.da
yorugʻlik nurining ahamiyati 19-
asrning oʻ alaridan oʻrganila
boshlandi. Rus olimi K.A.Timi azev
(1875) yorugʻlik energiyasining
oʻsimlikdagi xloro ll orqali fotosintetik
oʻzgarishlar jarayonida ishtirok
etishini koʻrsatdi. XIX asrning
oʻ alaridan boshlab Fotosintezni
oʻrganishda yangi metodlar gaz
analizi, izotop metodi, spektroskopiya,
elektron mikroskopiya usullari va
boshqalar qoʻllanila boshlangandan
soʻng Fotosintezda xloro llning
qatnashish mexanizmlari ishlab
chiqildi.
Rus biokimyogari A.N.Bax (1893) F. da
SO2 assimilyatsiyasi suv vodorodi va
gidroksil guruhi ishtirokidagi
oksidlanishqaytarilish jarayonidan
iborat ekanligi haqida kr bildirdi.
Gollandiyalik mikrobiolog K. B. Van Nil
bakteriyalar va oʻsimliklar F.ini
solishtirib, birlamchi F.ning
fotokimyoviy jarayoni suvning
dissotsialanishidan iboratligini
aniqladi. Fotosintezlovchi bakteriyalar
(sianobakteriyalardan tashqari) H2S,
N2, SN3 va boshqa qaytaruvchilarga
muhtoj boʻlgani uchun kislorod
ajratmaydi. F.ning bu xili
fotoreduksiya deyiladi. Yashil yoki
purpur oltingugu bakteriyalari
uchun F.ning umumiy formulasi
quyidagicha boʻladi.
F.ning dastlabki jarayonlari
xloroplastlar tilakoidlarida roʻy beradi;
uglevodlar esa stromada sintezlanadi.
Keyinchalik AQSH olimi D.I.Arnon
xloroplastlar membranasini ajratib
olib, uning stromasida NADFN va ADF
ishtirokida SO2 assimilyatsiyasi roʻy
berishini kuzatadi: SO2 +ADF + " [
S]uglevod qorongʻulikFotosintezlovchi
bakteriyalar molekulyar kislorod
ajratmaydi va kabul qilmaydi; ularning
koʻpchiligi anaerob oziklanadi. Turli xil
organizmlardagi F. jarayonining
umumiy sxemasi quyidagicha:Bunda
DN2 — donor, A — akseptor, AN2 —
fotosintez mahsuloti.
Fotosintez sistemasi xlorplastlarda
joylashgan (qarang
Xloroplastlar
). F.
apparatining eng muhim komponenti
xloro ll xloro llin va ikki karbon
kislotasi murakkab e ridan iborat.
Uning yashil rangi tarkibidagi magniy
ionlariga bogʻliq. F.da karotinoidlar
ham qatnashadi. Karotinoidlar
koʻkbinafsha va koʻk (480— 530 nm)
nurlarni yutib, ular energiyasini
xloro ll ("ya")ga uzatadi. 400 dan o iq
karotinoidlar aniqlangan. Koʻkyashil
suvoʻtlar (sianobakteriyalar), qizil
suvoʻtlar va ayrim dengiz
kriptomonadalarida xloro ll "a" va
karotinoidlar bilan birga kobilin
pigmentlari ham bor. Ular xloro ll
yutishi mumkin boʻlgan nurlar
maksimumi oraligʻidagi nurlarni
yutadi. Oʻsimliklarda F.da
kobilinlardan toxrom pigmenti ham
qatnashadi. Fitoxrom, asosan, qizil va
infraqizil nurlarni yutib, xloro llga
uzatadi. F.ning yorugʻlik bosqichida
xloro ll molekulasi tomonidan boshqa
pigmentlar (xloro ll "", karotinoidlar,
kobilinlar) ishtirokida yorugʻlik
energiyasi yutilib, bu energiya ADF va
NADF birikmalarining kimyoviy
yoruglik energiyasiga aylanadi.
Xloro ll yorugʻlik energiyasini kvantlar
yoki fotonlar holida yutadi. Yutilgan
energiya taʼsirida xloro lldagi
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 sa lab, 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
—>Sʼ) 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, xloro ll molekulasi
yutgan kvant energiya, asosan, F.
reaksiyalari uchun sa boʻladi va
molekuladan yorugʻlik yoki issiklik
energiyasi holida ajraladi. F.
reaksiyalarida yorugʻlik energiyasining
samaradorligi yutilgan kvant hisobiga
ajralib chiqqan O2 yoki oʻzlashtirilgan
SO2 miqdori bilan belgilanadi. F.da
bir molekula SO2 toʻla oʻzlashtirilishi
uchun 502 kJ energiya sa lanadi.
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
koe tsiyenta 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. Masalan, 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 e ekti deyiladi.
F. oʻsimliklar mahsuldorligini
belgilovchi jarayon. F. mahsuldorligi 1
m2 barg yuzasi hisobiga 1 soat
davomida oʻzlashtirilgan SO2 yoki
hosil boʻlgan organik modda miqdori
bilan belgilanadi. F.ning sof
mahsuldorligi esa oʻsimlik quruq
massasining uning barglari yuzasi
hisobiga bir kechakunduz davomidagi
miqdoriy o ishi 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 sa lanadi 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 miqdorining biror
oʻsimlik uchun haddan tashqari koʻp
boʻlishi xloro ll va xloroplastlarning
yemirilishi hamda mahsuldorlikning
pasayishiga olib keladi. F.da sa
boʻlgan SO2 miqdorining nafas
olishda ajralib chiqqan SO2 miqdoriga
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 miqdori nisbatan kam
(0,03%). Atmosferada SO2 miqdori
0,008% boʻlganda F. boshlanadi. Bu
gaz miqdori 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.
Suv — F.da ishtirok etuvchi
moddalardan biri, O2 va N2 ning
manbai hisoblanadi. Oʻsimlikning suv
bilan doimiy taʼminlanishi barg
ogʻizchalarining faoliyatini belgilaydi.
Barcha biokimyoviy va ziologik
jarayonlarning jadalligi hujayralarning
suv bilan taʼminlanishiga bevosita
bogʻliq. Suv yetishmasligi F.da
elektronlarning halqali va halqasiz
tashilishiga hamda fosforlanishga
salbiy taʼsir etadi.
Ildiz tuprokdan turli xil oziq
elementlarini oʻzlashtiradi. Bu
elementlar hujayra va uning
tuzilmalari tarkibiga kiradi.
Oʻsimlikning havodan va ildizdan
oziqlanishi oʻzaro uzviy bogʻliq.
Masalan, azot va fosfor
xloroplastlarning shakllanishida
hamda ularda kechadigan
jarayonlarda faol ishtirok etadi. Bu
elementlar yetishmasa xloroplastlar
tuzilishida va funksiyasida chuqur
oʻzgarishlar sodir boʻladi. F. aerob
sharoitda oʻtishi tufayli ushbu
jarayonda kislorod muxim ahamiyatga
ega. Bu esa oʻsimlikning kislorod bilan
muqobil taʼminlanishini talab qiladi.
Ammo havoda kislorodning koʻpayib
ketishi F.ga salbiy taʼsir koʻrsatishi
mumkin. Hosildorlikni koʻpaytirish
uchun oʻsimlikning quyosh nuridan
foydalanish koe tsiyentini oshirish
zarur. Bunda har bir oʻsimlik uchun
SO2 suv va tuproqdagi oziq moddalar
yetarli miqdorda boʻlishi zarur.
F.ning jadalligi bargning anatomik
tuzilishi, ferment sistemasining
faolligi va boshqa omillarga bogʻliq. F.
jadalligini oshirishda oʻsimliklar
seleksiyasining ham ahamiyati katta.
Chunki SO2 ni tez oʻzlashtira oladigan
va hosil boʻlgan organik moddalardan
samarali foydalanadigan yangi
navlarni yaratish 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 miqdori 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 (qarang
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.
Fiziologiya fotosinteza, M., 1982;
Polevoy V. V., Fiziologiya rasteniy,
M., 1989;
Umumiy biologiya, T., 2003;
Mavlonov O., Biologiya, T., 2003.
Begali Beknazarov.
Adabiyot
Bu sahifa oxirgi ma a 12-Dekabr 2023, 14∶26
da tahrir qilingan.
•
Matndan
CC BY-SA 4.0
litsenziyasi boʻyicha
foydalanish mumkin (agar aksi koʻrsatilmagan
boʻlsa).
Ushbu maqolada
Oʻzbekiston
milliy ensiklopediyasi
(2000-2005)
maʼlumotlaridan foydalanilgan.
"
https://uz.wikipedia.org/w/index
.php?
title=Fotosintez&oldid=3981274
"
dan olindi
| 