Free Web Hosting Provider - Web Hosting - E-commerce - High Speed Internet - Free Web Page
Search the Web

با نام خدا

با سلام و خسته نباشی خدمت تمامی دوستان خوبم.

دوستان مطلبی رو که امروز براتون در نظر دارم ، فتوسنتز می باشد که در اکثر کتب گياه

شناسی باهاش سر و کار داريم که اميدوارم مفيد واقع بشه.

فتوسنتز Photosynthesis

م.ر

فتوسنتز كه يكي از مهمترين پديده هاي حياتي روي كره زمين محسوب مي شود، فرايند ذخيره

انرژي است كه در حضور نور در برگها و ساير بخش هاي سبز گياه روي مي دهد. انرژي ن

وراني بصورت انرژي شيميايي در مولكولهاي قند ساده ذخيره مي گردد.

هنگامي كه دي اكسيد كربن و آب با هم تركيب شده و تشكيل يك مولكول قند را در كلروپلاست

مي دهند، گاز اكسيژن به عنوان يك محصول فرعي آزاد و به درون اتمسفر رها مي گردد.

بنابراين مي توان گفت كه حضور دي اكسيد كربن ، آب ، نور و مولكول كلروفيل براي انجام

فتوسنتز ضروري است.

 

دي اكسيد كربن

دي اكسيد كربن موجود در هوا از طريق روزنه ها به سلولهاي مزوفيل رسيده و در لايه نازك آب اطراف

غشاء اين سلولها حل مي شود و سپس توسط انتشار از ديواره گذشته و وارد سيتوپلاسم شده و در نهايت به

كلروپلاست مي رسد.

آب

كمتر از يك درصد كل آب جذب شده در گياه به مصرف فتوسنتز مي رسد؛ و باقي مانده آن يا از گياه خارج مي

شود و يا وارد پروتوپلاسم و واكوئل مي گردد. هر چند دي اكسيد كربن خود نيز داراي اكسيژن است ولي آب

مصرفي در فتوسنتز منبع رهاسازي اكسيژن به عنوان يك محصول فرعي فتوسنتز است.

نور

حدود 40 درصد انرژي تابشي بصورت نور مرئي است.اگر نور مرئي را از يك منشور عبور دهيم به رنگهاي

تشكيل دهنده اش تجزيه مي شود. رنگ قرمز در انتهاي طول موج بلند و بنفش در انتهاي طول موج كوتاه و

رنگهاي زرد و سبز و آبي در وسط طيف نور قرار دارند. اگر چه تقريبا تمام رنگهاي نور مرئي مي توانند به

وسيله فتوسنتز استفاده شوند ليكن امواج بنفش تا آبي و نارنجي تا قرمز بيشترين استفاده را دارند. مقدار

زيادي از نور دامنه طول موج سبز منعكس مي شود. برگها تقريبا 80 درصد نور مرئي را كه به آنها مي رسد

جذب مي كنند.

كلروفيل

چندين نوع مولكول كلروفيل وجود دارد و تمام آنها يك اتم منزيم دارند. كلروفيل از نظر ساختماني به Heme

هموگلوبين خيلي شبيه است. رنگدانه قرمز هموگلوبين داراي آهن است كه اكسيژن را در خون انتقال مي

دهد. هر مولكول كلروفيل داراي يك دنباله ليپيدي است كه آن را در لايه ليپيدي غشاي تيلاكوئيدي نگه مي

دارد.كلروپلاست هاي بيشتر گياهان در غشاهاي تيلاكوئيدي داراي دو نوع كلروفيل هستند. كلروفيل a به

رنگ سبز متمايل به آبي و كلروفيل b داراي رنگ سبز متمايل به زرد است. وقتي مولكول كلروفيل b نور را

جذب مي كند انرژي را به مولكول كلروفيل a انتقال مي دهد. كلروفيل b به گياه امكان مي دهد تا از طيف

نوري بيشتري استفاده كند. ساير رنگدانه هاي فتوسنتزي شامل كاروتنوئيدها ( رنگدانه هاي زرد تا نارنجي

كه در تمام گياهان يافت مي شوند). فيكوبيلين ها ( رنگدانه آبي يا قرمز موجود در باكتري هاي سبز-آبي و

جلبكهاي قرمز) و چند نوع ديگر كلروفيل مي باشند. كلروفيل هاي c و d و بندرت e در بعضي از جلبك هاي

خاص به جاي كلروفيل b وجود دارند و رنگدانه هاي فتوسنتزي ديگري در باكتري ها ديده مي شود. حدود

250 تا 400 مولكول كلروفيل در كلروپلاست تشكيل يك واحد فتوسنتزي را مي دهند. در هر گرانوم تعداد بي

شماري از اين واحدها وجود دارند. دو نوع از اين واحدهاي فتوسنتزي در كلروپلاست گياهان سبز اولين

مرحله فتوسنتز يعني واكنش هاي نوري را انجام مي دهند. كه به آنها فتوسيستم گويند.

مراحل فتوسنتز

فتوسنتز از مجموعه واكنش هاي مستمر و پيچيده اي تشكيل شده است كه مي توان آنها را به دو گروه

واكنش هاي نوري و واكنش هاي تاريكي مشخص كرد.

واكنش هاي نوري:

مجموعه اي از واكنش هاست كه در غشاء تيلاكوئيدي كلروپلاست و در حضور نور انجام مي شود و منجر به

تبديل انرژي نوري به انرژي شيميايي مي گردد. تجزيه مولكولهاي آب و توليد يونهاي هيدروژن ، الكترون ها

و گاز اكسيژن و همچنين توليد ATP ( ناقل انرژي)و NADPH2 ( ناقل هيدروژن) در اين مرحله انجام مي

شود.

فتوسيستم ها و نقش آنها در واكنش هاي نوري

در بيشتر كلروپلاست ها دو نوع واحد عملي بنام فتوسيستم I و II وجود دارد. هر واحد فتوسيستم I داراي

بيش از 200 مولكول كلروفيل a ، مقدار كمي كلروفيل b و رنگدانه كارتنوئيد و يك مولكول عمل كننده مركزي

كلروفيل a بنام p700 مي باشد. اگر چه همه رنگدانه ها در فتوسيتم قادر به جذب فوتون نور هستند ولي تنها

مولكول p700 مي تواند انرژي نوري را مورد استفاده قرار دهد. ساير رنگدانه هاي فتوسيستم، نور را جمع

كرده و به مولكول عمل كننده مركزي منتقل مي كنند به همين دليل به آنها رنگدانه هاي آنتني گويند. اولين

گيرنده هاي الكترون در فتوسيستم I ، پروتئين هاي حاوي سولفور آهن مي باشند . به اين معني كه اين

پروتئين ها ابتدا الكترون را از p700 مي گيرند.

واحد فتوسنتزي فتوسيستم II شامل كلروفيل a ، بتا كاروتن و مقدار كمي كلروفيل b و يك مولكول عمل كننده

مركزي كلروفيل a بنام p680 مي باشد ( اعداد 700 و 680 حداكثر طول موجهاي جذبي كلروفيل است).اولين

گيرنده الكترون در فتوسيستم*II فئوفيتين(pheophytin ) يا فئو نام دارد.

برخورد نور به كلروفيل ها منجر به

فرايند انتقال الكترون ها در فتوسيستم

هاي I و II و انجام واكنش هاي مهمي

مي شود كه مهمترين آنها عبارتند از :

فتوليز:

هنگامي كه يك فوتون نور با مولكول p680 فتوسيستم IIبرخورد مي كند، الكترون آن به سطح انرژي

بالاتري مي رود. اين عمل را برانگيختگي الكترون گويند.الكترون برانگيخته شده ، توسط فئوفيتين

گرفته شده و به گيرنده دوم فتوسيستم IIيا گيرنده Q منتقل مي شود. كمبود الكترون هاي مولكول p680

توسط تجزيه آب جبران مي شود بدين ترتيب كه با تجزيه مولكول هاي آب ، يك مولكول اكسيژن و 4 پروتون

و 4 الكترون ايجاد مي شود. تجزيه مولكول هاي آب در حضور يونهاي منگنز و آنزيم هاي موجود در غشاي

تيلاكوئيدي صورت مي گيرد و فتوليز ناميده مي شود.

فتوفسفريلاسيون

گيرنده Q الكترونهاي بر انگيخته شده را به يك سيستم ناقل الكترون مي دهد كه همانند پلي ارتباطي الكترونها

را به گيرنده هاي ديگر منتقل مي نمايند.اين زنجيره انتقال الكترون داراي رنگدانه هاي آهن داري بنام

سيتوكروم و همچنين يك پروتئين مس دار بنام پلاستو سيانين مي باشد. هنگامي كه الكترونها از سيستم

انتقال الكترون عبور مي كنند و پروتونها به وسيله عامل متصل شونده به حركت در مي آيند،ملكولهايATP

از ملكولهاي ADP و فسفات در پديده اي بنام فسفو ريلا سيون ساخته مي شوند.

در فتو سيستم I مراحل تا حدي مشابه فتوسيستم II انجام مي شود. وقتي كه يك فوتون به مولكول 700P

واحد فتو سنتزي برخورد مي كند، الكترون آن را بر انگيخته نموده واين الكترون به مولكول گيرنده آهن گو

گردي كه به Fe-Sنشان داده مي شود منتقل مي گردد. سپس اين مولكول، الكترون را به يك ملكول گيرنده

Fe-Sديگر بنام فرودوكسين(Fd)منتقل كرده و اين مولكول آن را به نوبه خود به مولكول ناقل ديگر يعني

فلاوين آدنين نوكلئوتيد(FAD ) انتقال مي نمايد و در نهايت الكترون بهNADPH+ مي رسد, و آن را به

صورت NADPH2احيا ميكند. الكترونهاي رانده شده از مولكول 700Pبه وسيله الكترونهاي فتوسيستم II

جايگرين مي شوند. اين حركت سرتاسري الكترون از آب به فتو سيستم IIو به فتوسيستم Iو به NADPH+

،جريان غير چرخه ايالكترون نام دارد زيرا فقط به يك جهت حركت مي كند. به همين دليل توليد ATP در اين

فرايند را فتو فسفو ريلا سيون غير چرخه اي مي نامند.

فتو سيستم Iهمچنين مي تواندبه صورت مستقل از فتو سيستمIIعمل كند ودر طي آن الكترونها از مولكول ف

عال مركزي 700P(فتو سيستمI)را ترك كرده وبا عبور از يك مولكول گيرنده بنام430P به زنجير انتقال ا

لكترون بين دو فتو سيستم منتقل شده (بجاي فرو دو كسين وNADP)و به مركز عمل كننده فتو سيستم Iبر

مي گردد. اين عمل،جريان چرخه اي الكترون نام دارد و ATPتوليد شده به وسيله آن فتو فسفوريلاسيون

چرخه اي ناميده مي شود.

واكنش هاي تاريكي

مشاهده كرديم كه چگونه NADPH2 و ATP در طي واكنشهاي نوري ساخته مي شوند.هر دو اين ملكولها

درمرحله تاريكي نقش اساسي را در سنتز هيدراتهاي كربن از دي اكسيد كربن اتمسفر دارند كه از طريق

روزنه ها به درون بافت مزوفيل نفوذ مي كنند.واكنشهاي تاريكي در اصل يك سري كامل از واكنشها هستند كه

هر كدام توسط يك آنزيم هدايت مي شوند.اين واكنشها در استروماي كلروپلاست و بدون نياز به نور انجام مي

شوند. و از تركيبات حاصله از مراحل نوري استفاده مي كنند. اين واكنشها ممكن است بطور عادي در طول

روز انجام شوند.تبديل دي اكسيدكربن به هيدراتهاي كربن در واكنش هاي تاريكي توسط سه مكانيسم انجام مي

شود كه مهمترين آنها مسير سه كربني يا چرخه كالوين ميباشد.

 

چرخه كالوين

اين چرخه بطور اختصار شامل مراحل زير مي باشد:

به كمك آنزيم RuBP كربوكسيلاز شش مولكول دي اكسيد كربن كه از هوا گرفته

شده با شش مولكول ريبولوز 1-5 بي فسفات(RuBP ) تركيب مي شوند.

شش مولكول 6 كربنه ناپايدار بلافاصله به دوازده مولكول 3 كربنه بنام گليسرآلدئيد 3-

فسفات (PGA) كه اولين تركيب پايدار فتوسنتز است تبديل مي شود. انرژي لازم براي انجام

اين كار از ATP و NADPH2تامين مي شود. ده مولكول گليسرآلدئيد 3 فسفات مجددا

ایجاد شش مولكول 5 كربنه RuBP مي كند كه براي شروع چرخه كالوين لازم است. دو

مولكول باقيمانده مي توانند به ساير تركيبات هيدرات كربن ( گلوكز ، نشاسته، سلولز) تبديل

شوند.

مسير 4 كربنه

حداقل صد جنس از گياهان نواحي گرمسيري به جاي ماده 3 كربنه PGAدر مراحل اوليه واكنش هاي تاريكي

تركيب 4كربنه اسيد اگزالواستيك را ايجاد مي نمايند. اين ماده سپس به سلولهاي اطراف غلاف آوندي

( رگبرگ ها ) منتقل شده و در آنجا به اسيد پيروويك و دي اكسيد كربن تبديل مي شود. اسيد پيروويك به

سلولهاي مزوفيل برگ بر مي گردد و در حضور ATP ، مولكول هاي فسفوانول پيروات (PEP ) را تشكيل

مي دهد. دي اكسيد كربن حاصل با RuBP در سلولهاي غلاف آوندي تركيب شده و به مولكولهاي مورد

استفاده در چرخه كالوين تبديل مي شود. چون گياهاني كه داراي سيستم PEPهستند در اولين مرحله، توليد

ماده 4 كربني مي كنند به آنها گياهان 4 كربنه( C4) مي گويند كه در مقابل آنها گياهان 3كربنه (C3 ) قرار

دارد كه اولين ماده توليد شده در آنها 3كربنه است.

با تشکر از همراهی شما عزيزان

گروه زيست شناسی

Home