فتوسنتز
اهداف:
آشنایی با فرایند فتوسنتز
آشنایی با گیرنده های نوری در فرایند فتوسنتز
آشنایی با انواع فتوسیستم در فتوسنتز
آشنایی با فتوسنتز غیر اکسیژنی
شرح درس:
کلید فتوسنتز و اولین واقعه جذب نور توسط مولکول گیرنده ی نور است. گیرنده ی اصلی نور در کلروپلاست های اغلب گیاهان سبز کلروفیل a است. این گونه ترکیبات به علت داشتن باندهای جذبی بسیار قوی در ناحیه مرئی طیف نور گیرنده های نوری با کارایی بالا محسوب می شوند و از آن رو به این ها پلی ان گفته می شود.
وقتی نور به کلروفیل برخورد می کند سبب برانگیخته شدن یک الکترون از تراز پایه انرژی به تراز برانگیخته می شود. این الکترون پر انرژی می تواند سرنوشت های مختلف داشته باشد. اما در بیشتر مواقع و در بیشتر ترکیبات این الکترون به لایه پایه خود برگشته می شود و انرژی جذب شده به گرما تبدیل می شود. اما اگر یک مولکول گیرنده مناسب نزدیک آن باشد الکترون برانگیخته شده می تواند از مولکول اولیه به سمت گیرنده حرکت کند. این فرایند باعث بوجود آمدن یک بار مثبت در مولکول اولیه به خاطر از دست دادن الکترون و یک بار منفی در مولکول گیرنده می شود. بنابراین به این فرایند جدایی القا شده بار در اثر نور گفته می شود. دستگاه فتوسنتزی به شکلی آرایش یافته که این فرایند به خوبی اتفاق بیفتد. الکترونی که از جایگاه اولیه با جذب نور جدا شده است می تواند مولکول های دیگر را احیا کرده در نتیجه انرژی نور به اشکال شیمیایی ذخیره می شود.
فتوسنتز در گیاهان سبز به واسطه دو نوع کمپلکس حساس به نور و متصل به غشا انجام می شود. این دو کمپلکس فتوسیستم I و فتوسیستم II می باشند. فتوسیستم یک شامل بیش از 60 مولکول کلروفیل و فتوسیستم دو کمی ساده تر بوده و فقط شامل 30مولکول کلروفیل است. همچنین فتوسیستم یک به طول موج های کوتاهتر از 700 نانومتر پاسخ داده و فتوسیستم دو به طول موج های کوتاهتر از 680 نانومتر قادر به پاسخ گویی است. در حقیقت فتوسنتز به فعل و انفعالات دو فتوسیستمی بستگی دارد که توسط حد واسط های مشترک با یکدیگر در ارتباط اند.
الکترون ها از آب منشا می گیرند و به ازای هر چهار الکترونی که از طریق این زنجیره انتقال الکترون فرستاده می شود دو مولکول آب اکسایش می یابد تا یک مولکول اکسیژن ایجاد گردد. الکترون ها در ابتدا از طریق فتوسیستم دو و بعد از طی چند واسطه به فتوسیستم یک می رسند. جریان این الکترون ها وقتی احیای NADP+ به NADPH رسید پایان می یابد. همچنین این فرایندها در مجموع با ایجاد شیب پروتونی در عرض غشای تیلاکوئید به تولید ATP می انجامند.
نکته: جذب چهار فوتون به وسیله فتوسیستم دو باعث ایجاد یک مولکول اکسیژن و آزاد شدن چهار پروتون در تیلاکوئید می شود. در نهایت همچنین سبب تولید دو مولکول NADPH و سه مولکول ATP می شود.
فیلم:
برای دریافت فایل آموزشی کلیک کنید.
الکترون برانگیخته شده ی پر انرژی می تواند مولکول های دیگر را احیا کرده در نتیجه انرژی نور به اشکال شیمیایی ذخیره می شود. الکترون ها در ابتدا از طریق فتوسیستم دو و سپس به فتوسیستم یک می رسند. جریان این الکترون ها وقتی احیای NADP+ به NADPH رسید پایان می یابد.
علاوه بر کلروفیل a از دیگر مولکول های جمع کننده نور می توان به کلروفیل b و کارتنوئیدها نیز اشاره کرد.
بسیاری از علف کش ها تجاری علف های هرز را به وسیله ی ایحاد اختلال در فتوسیستم I و فتوسیستم II از بین می برند. مهار کننده های فتوسیستم II جریان الکترونی را مسدود می کنند در حالی که مهار کننده های فتوسیستم I الکترون ها را از قسمت انتهایی این فتوسیستم منحرف می کنند.
فیلم:
برای دریافت فایل آموزشی کلیک کنید.
فتوسنتز اکسیژنی تقریباً دو میلیارد سال قدمت دارد اما قبل آن نیز فتوسنتز وجود داشته است اما بر پایه اکسیژن نبوده است. در جدول زیر می توانید برخی از موجوداتی که فتوسنتز غیر اکسیژنی داشته اند را مشاهده نمایید.
