ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේදී ඔක්සිජන් සෑදීම. ශාකවල ශ්වසනය සහ ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය. ප්රභාසංස්ලේෂණය: එය සිදු වන්නේ කොහේද සහ කෙසේද

නවීන දත්තවල ආලෝකයේ දී, ශ්වසනය පිළිබඳ පහත අර්ථ දැක්වීම කළ හැකිය: ශ්වසනය යනු සම්බන්ධීකරණය කරන ලද අනුක්‍රමිකව සිදුවන ව්‍යායාම OM ප්‍රතික්‍රියා සමූහයකි, එය සෛලය වැඩ කිරීමට භාවිතා කරන ශක්ති-පොහොසත් ATP බන්ධනවල ඒවා සවි කිරීමට හේතු වේ.

ප්රභාසංස්ලේෂණය මෙන්, ශ්වසනය අනුක්රමික ප්රතික්රියා වල වෙනම කණ්ඩායම් වලින් සමන්විත වේ. උදාහරණයක් ලෙස, ඉහළ ශාකවල, අවම වශයෙන් අදියර දෙකක් වෙන්කර හඳුනාගත හැකිය: නිර්වායු (ග්ලයිකොලිසිස්) සහ වායුගෝලීය (ක්‍රෙබ්ස් චක්‍රය, පෙන්ටෝස් පොස්පේට් ඔක්සිකාරක චක්‍රය).

කාබන්ඩයොක්සයිඩ් සෑදෙන්නේ කාබනික අම්ල decarboxylation මගින්ය. ශ්වසන උපස්ථරයේ කාබන් වාතයේ ඔක්සිජන් සමඟ සෘජුවම ඒකාබද්ධ නොවේ. අඩු කරන ලද කෝඑන්සයිම, ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ ප්‍රෝටෝන පරිත්‍යාගශීලීන්ගෙන් ප්‍රවාහනය කරන ඉලෙක්ට්‍රෝනවල ප්‍රතිග්‍රාහකයක් ලෙස වායු ඔක්සිජන් අවශ්‍ය වේ. ATP නිෂ්පාදනයේ ස්ථානය මයිටොකොන්ඩ්‍රියාවේ (සහ, බොහෝ විට, සයිටොප්ලාස්මයේ ඇති ක්ෂුද්‍ර ටියුබල්) සංයෝජන ක්‍රිස්ටේ පටල වේ.

ශ්වසනය යනු ප්‍රධාන වශයෙන් ATP ආකාරයෙන් බලශක්ති සැපයුම්කරුවෙකි. heterotrophic අවයව සඳහා (මුල්, අල, කඳේ කොළ නොවන කොටස් සහ අනෙකුත් අවයව), ශ්වසනය එකම බලශක්ති සැපයුම්කරු වේ. හරිත සෛල තුළ, අප දැනටමත් පවසා ඇති පරිදි, ATP ද ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේදී සෑදී ඇත.

ශ්වසනය විවිධ සංශ්ලේෂණ සඳහා අතරමැදි ද්රව්යවල ප්රභවයකි (රූපය 3.9).

මේ අනුව, පයිරුවේට් ඇලනින් සංශ්ලේෂණය සඳහා භාවිතා කරයි, ඇසිටිල්-කෝඒ සහ මැලේට් සුක්‍රෝස් සංශ්ලේෂණයට සම්බන්ධ වේ. අනෙක් අතට, acetyl-CoA මේද අම්ල, ස්ටෙරොයිඩ්, ABA වැනි බොහෝ ද්‍රව්‍යවල සංශ්ලේෂණය සඳහා වැදගත් ආරම්භක නිෂ්පාදනයක් ලෙස සේවය කරයි.

මේද අම්ල අපද්‍රව්‍ය තුනක් ග්ලයිකොලිසිස් අතරතුර සාදන ලද ග්ලිසරෝල් අණු සමඟ සම්බන්ධ විය හැකි අතර මේද දිස්විය හැකිය; ග්ලිසරෝල් වලට මේද අම්ල දෙකක් සහ එක් පොස්පරීකරණය කළ සංයෝගයක් එකතු කළහොත්, ෆොස්ෆොලිපිඩ් සෑදී ඇත - ජීව විද්‍යාත්මක පටලවල වැදගත් සංරචක. මේ අනුව, හුස්ම ගැනීම කේන්ද්රීය පරිවෘත්තීය ක්රියාවලියක් බව සටහන් කළ හැකිය.

සහල්. 3.9 ශ්වසනයේදී කාබෝහයිඩ්රේට ඔක්සිකරණය කිරීමේදී පරිවර්තනයන් අතරමැදි නිෂ්පාදන

හුස්ම ගැනීම විවිධ ක්‍රියාවලීන්ගේ නියාමකයෙකි. බීජ ප්‍රරෝහණය පිළිබඳ උදාහරණයේදී ශ්වසනයේ නියාමන භූමිකාව පැහැදිලිව දැකගත හැකිය. පළමුව, ජලය අවශෝෂණය කරන විට, ශ්වසනය ක්රියාත්මක වන අතර, පසුව පමණක් බීජ වර්ධනය වීමට පටන් ගනී. ඔවුන්ගේ වර්ධනය සඳහා, ගොඩනැගිලි ද්රව්ය අවශ්ය වේ - කාබනික ද්රව්ය, සහ ඒවායේ සංශ්ලේෂණය සඳහා - ATP සහ අඩු කරන ලද කෝඑන්සයිම. ප්‍රරෝහණය වන බීජ වල ශ්වසන වේගය නිද්‍රාශීලී බීජ වලට වඩා සිය ගුණයකින් වැඩිය.

ATP සහ අනෙකුත් අධි ශක්ති සංයෝගවල සාන්ද්‍රණය විවිධ ද්‍රව්‍යවල ජෛව සංස්ලේෂණයේ වේගයට බලපායි. ඇසිටිල් CoA අන්තර්ගතය වැඩි වන තරමට මේද සංශ්ලේෂණය වේගවත් විය හැක. ශ්වසන එන්සයිම වල ක්‍රියාකාරිත්වය (උදා: සයිටොක්‍රොම් ඔක්සිඩේස්) සහ ක්ලෝරෝෆිල් සංස්ලේෂණය අතර සමීප සම්බන්ධයක් ඇත.

හරිත සෛල තුළ, ප්රභාසංස්ලේෂණය සහ ශ්වසනය එකවර සිදු වේ. මෙම ක්‍රියාවලි දෙකේ සම්පූර්ණ ප්‍රකාශන සංසන්දනය කිරීම: e

ඒවා ප්රතිවිරුද්ධ බව පෙන්නුම් කරයි (වගුව 3.2).

වගුව 3.2. ප්රභාසංස්ලේෂණය සහ ශ්වසනය යන ක්රියාවලීන්ගේ ලක්ෂණ

කෙසේ වෙතත්, යථාර්ථයේ දී මෙම ක්‍රියාවලි දෙක අතර පොදු බොහෝ දේ ඇත.

ක්ලෝරෝප්ලාස්ට් සහ මයිටොකොන්ඩ්‍රියා වල ක්‍රියාකාරිත්වය සමීපව සම්බන්ධ වේ. උදාහරණයක් ලෙස, ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේදී නිකුත් වන ඔක්සිජන් ශ්වසනයේදී භාවිතා වේ; ක්‍රියාවලි දෙකටම CO 2 හි ඉරණම O 2 හි ඉරණමට සෘජුවම ප්‍රතිවිරුද්ධ වේ.

මීට අමතරව, ඉන්ද්‍රිය දෙකෙහිම ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහය ATP ගොඩනැගීමට සම්බන්ධ වේ, වෙනස සමඟ මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ඉලෙක්ට්‍රෝන අඩු වූ පිරිඩීන් නියුක්ලියෝටයිඩ වලින් ඔක්සිජන් වෙත මාරු වන අතර ක්ලෝරෝප්ලාස්ට් වලදී ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහය ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට යොමු කෙරේ.

මයිටොකොන්ඩ්‍රියාවේ සිදුවන ඔක්සිකාරක පොස්පරීකරණය, ශාකවල හරිත නොවන කොටස්වල සෛල සඳහා (සෑම විටම) සහ රාත්‍රියේදී ප්‍රභාසංශ්ලේෂණ පටක සඳහා ATP හි ප්‍රධාන සැපයුම්කරු වේ.

ශ්වසනය සහ ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය එකම අතරමැදි නිෂ්පාදන ඇත: PGA, PHA, ribulose, PVK, PEP, malate, ආදිය. මෙය එක් ක්‍රියාවලියකින් තවත් ක්‍රියාවලියකට මාරු වීමේ හැකියාව පෙන්නුම් කරයි. ශ්වසනය සහ ප්‍රභාසංස්ලේෂණය යන දෙකම ඔක්සිකරණය සහ අඩුකිරීම යන දෙකෙහිම ක්ෂය වීම සහ සංස්ලේෂණය යන ක්‍රියාවලීන් වේ. ක්‍රියාවලි දෙකෙහිම ජලය අත්‍යවශ්‍ය කොටස්කරුවෙකු වේ. ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේදී, එය NADP + අඩු කිරීම සඳහා හයිඩ්‍රජන් පරිත්‍යාගශීලියෙකු ලෙස ක්‍රියා කරන අතර ශ්වසනයේදී ජලයේ ඔක්සිජන් ආධාරයෙන් ද්‍රව්‍ය ඔක්සිකරණය විය හැක. V.I Palladin හුස්ම ගැනීම "තෙත් දහනය" ලෙස හැඳින්වීම පුදුමයක් නොවේ.

ඔවුන්ගේ සියලු සමානකම් තිබියදීත්, මෙම ක්රියාවලීන් ද වෙනස්කම් ඇත. ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේදී, ATP සංශ්ලේෂණය කරනු ලබන්නේ ආලෝක ශක්තිය අවශෝෂණය කිරීම (ප්‍රභාසංස්ලේෂණ පොස්පරීකරණය), ශ්වසනයේදී - ඇතැම් ගබඩා කර ඇති ද්‍රව්‍ය (උපස්ථරය සහ ඔක්සිකාරක පොස්පරීකරණය) ඔක්සිකරණය කිරීමේදී නිකුත් කරන ශක්තිය නිසාය. ප්රභාසංස්ලේෂණයේ අවසාන නිෂ්පාදන, උදාහරණයක් ලෙස, කාබෝහයිඩ්රේට, ශ්වසන උපස්ථරය, එනම්, ශ්වසනය ආරම්භ වන සංයෝග වේ. සෛලයේ විවිධ කොටස්වල සිදුවන ප්‍රතික්‍රියා මත මයිටොකොන්ඩ්‍රියල් ATP අපතේ යයි; ක්ලෝරෝප්ලාස්ට් වල සංස්ලේෂණය කරන ලද ATP ප්‍රධාන වශයෙන් ඒවා තුළ සිදුවන ක්‍රියාවලීන් සඳහා අදහස් කෙරේ. ශ්වසනය, යම් දුරකට, ප්රභාසංස්ලේෂණය සඳහා උපස්ථයක් ලෙස ක්රියා කරයි: එය ATP සහ අතරමැදි ද්රව්ය සංචිතය නැවත පිරවීම. ශ්වසනයේදී, කාබන් දාමයේ කෙටි වීම ද්රව්යවල decarboxylation ප්රතිඵලයක් ලෙස සිදු වන අතර, ප්රභාසංශ්ලේෂණය ප්රතිලෝම ප්රතික්රියාව මගින් සංලක්ෂිත වේ - කාබොක්සිලේෂන්.

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය යනු ක්ලෝරෝප්ලාස්ට් වල ස්ථානගත කර ඇති අද්විතීය ක්‍රියාවලියකි; හුස්ම ගැනීම, ඊට පටහැනිව, විශ්වීය ක්රියාවලියකි. නිර්වායු කුඩා කණ්ඩායමක් හැර, පෘථිවියේ වාසය කරන සියලුම ජීවීන්ට එය හිමිවේ; එය සෑම අවයවයකටම, සෑම පටකයකටම, සෑම සජීවී සෛලයකටම ආවේනික වේ. ශ්වසනයේ කායික හා ජෛව රසායනික යාන්ත්‍රණයන් ශාක, සතුන්, තනි සහ බහු සෛලීය ජීවීන් තුළ බහුලව දක්නට ලැබේ. ජීවිතය, එහි විවිධත්වය සමඟ, කුඩා මූලධර්ම සංඛ්‍යාවක් මත ගොඩනැගී ඇති බවට අදහස මෙය නැවත වරක් සනාථ කරයි.

කාබනික ලෝකයේ සම්භවයේ එකමුතුව නැවත වරක් අවධාරණය කරමු. Glycolysis යනු නිර්වායු ක්‍රියාවලියක් වන අතර, phylogenetically, සමහරවිට සෛලයට ශක්තිය සපයන පළමු සැපයුම්කරු විය. පරිණාමයේ ප්‍රමාද වූ ප්‍රභාසංස්ලේෂණය මගින් වායුගෝලය ඔක්සිජන් වලින් පොහොසත් කළ අතර, aerobic ශ්වසනය (ක්‍රෙබ්ස් චක්‍රය) හැකි විය. පෙන්ටෝස් පොස්පේට් ඔක්සිකාරක චක්‍රය, ඔක්සිජන් විශාල ප්‍රමාණයේ තත්වයන් තුළ සිදු වේ, පසුව පවා පෙනෙන්නට පුළුවන. ග්ලයිකොලිසිස් හයිලෝප්ලාස්ම් සහ කාර්යෝප්ලාස්ම් වල සිදු වේ; ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය සහ ශ්වසනය සඳහා පටල අවශ්‍ය වේ. මේ අනුව, සෛල ව්යුහයේ සංකූලතාව බලශක්ති නිෂ්පාදනයේ ක්රම පරිණාමය සමග එකවරම සිදු විය.

ප්‍රභාසංස්ලේෂණය යනු පෘථිවියේ සියලුම ජීවීන් රඳා පවතින ක්‍රියාවලියකි. එය සිදුවන්නේ ශාකවල පමණි. ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේදී ශාකයක් අකාබනික ද්‍රව්‍ය වලින් සියලුම ජීවීන්ට අවශ්‍ය කාබනික ද්‍රව්‍ය නිපදවයි. වාතයේ අඩංගු කාබන් ඩයොක්සයිඩ් පත්‍රයේ ඇති එපීඩර්මිස් හි විශේෂ විවරයන් හරහා පත්‍රයට ඇතුළු වන අතර ඒවා ස්ටෝමාටා ලෙස හැඳින්වේ; ජලය සහ ඛනිජ ලවණ පසේ සිට මුල්වලට පැමිණෙන අතර එතැන් සිට ශාක සන්නායක පද්ධතිය හරහා කොළ වෙත ප්රවාහනය කරනු ලැබේ. අකාබනික ද්‍රව්‍ය වලින් කාබනික ද්‍රව්‍ය සංශ්ලේෂණය සඳහා අවශ්‍ය ශක්තිය සූර්යයා විසින් සපයනු ලැබේ; මෙම ශක්තිය ශාක වර්ණක, ප්‍රධාන වශයෙන් හරිතප්‍රද මගින් අවශෝෂණය වේ. සෛලය තුළ කාබනික ද්‍රව්‍ය සංශ්ලේෂණය සිදු වන්නේ ක්ලෝරෝප්ලාස්ට් වල ක්ලෝරෝෆිල් අඩංගු වේ. ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේදී නිපදවන නිදහස් ඔක්සිජන් වායුගෝලයට මුදා හැරේ.

ප්‍රභාසංස්ලේෂණය පදනම් වී ඇත්තේ විද්‍යුත් චුම්භක ශක්තිය ආලෝකයේ සිට රසායනික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කිරීම මතය. මෙම ශක්තිය අවසානයේ ඔක්සිජන් මුදා හැරීමත් සමඟ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් කාබෝහයිඩ්රේට සහ අනෙකුත් කාබනික සංයෝග බවට පරිවර්තනය කිරීමට හැකි වේ.

ප්රභාසංස්ලේෂණ ක්රියාවලිය

පෘථිවියේ වඩාත් සුලභ ක්‍රියාවලියක් වන ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය කාබන්, ඔක්සිජන් සහ අනෙකුත් මූලද්‍රව්‍යවල ස්වාභාවික චක්‍ර තීරණය කරන අතර අපගේ ග්‍රහලෝකයේ ජීවය සඳහා ද්‍රව්‍ය හා බලශක්ති පදනම සපයයි.

සෑම වසරකම, ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, කාබන් ටොන් 8 × 1010 ක් පමණ කාබනික ද්‍රව්‍ය ස්වරූපයෙන් බැඳී ඇති අතර, සෙලියුලෝස් ටොන් 1011 දක්වා සෑදී ඇත. ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයට ස්තූතිවන්ත වන අතර, ගොඩබිම් ශාක වසරකට වියළි ජෛව ස්කන්ධ ටොන් 1.8 1011 ක් පමණ නිපදවයි; සාගරවල වාර්ෂිකව ආසන්න වශයෙන් සමාන ශාක ජෛව ස්කන්ධයක් සෑදී ඇත. නිවර්තන වනාන්තර භූමියේ සම්පූර්ණ ප්‍රභාසංශ්ලේෂණ නිෂ්පාදනයට 29% දක්වා දායක වන අතර, සියලු වර්ගවල වනාන්තරවල දායකත්වය 68% කි. වායුගෝලීය ඔක්සිජන් ප්‍රභවය වන්නේ ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයයි.

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණ ක්‍රියාවලිය සියලු ජීවීන් සඳහා පෝෂණයේ පදනම වන අතර, මානව වර්ගයාට ඉන්ධන (දැව, ගල් අඟුරු, තෙල්), තන්තු (සෙලියුලෝස්) සහ ගණන් කළ නොහැකි ප්‍රයෝජනවත් රසායනික සංයෝග සපයයි. බෝගයේ වියළි බරෙන් 90-95% පමණ සෑදී ඇත්තේ ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේදී වාතයෙන් බැඳෙන කාබන්ඩයොක්සයිඩ් සහ ජලය මගිනි. ඉතිරි 5-10% පසෙන් ලබා ගන්නා ඛනිජ ලවණ සහ නයිට්රජන් වලින් පැමිණේ.

මිනිසුන් ප්‍රභාසංශ්ලේෂණ නිෂ්පාදනවලින් 7% ක් පමණ ආහාර සඳහා, සත්ව ආහාර ලෙස සහ ඉන්ධන සහ ගොඩනැගිලි ද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා කරයි.

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණ ක්‍රියාවලිය යනු සෛලය තුළ ශක්තිය සමුච්චය වීම වන අතර සෛලීය ශ්වසන ක්‍රියාවලිය - ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේදී සෑදෙන ග්ලූකෝස් ඔක්සිකරණය - ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයට ප්‍රතිලෝම ශක්තිය මුදා හැරීමයි. ඔක්සිකරණය හයිඩ්‍රොකාබනවල රසායනික බන්ධන බිඳීමේ ශක්තිය නිකුත් කරයි.

සමානකම්: ක්‍රියාවලි දෙකම සෛලයට ශක්තිය (ATP) සපයන අතර අදියර කිහිපයකින් සිදු වේ.

වෙනස්කම්

වෙනත් ලිපි:

ලිම්බික් පද්ධතියේ සංයුතිය සහ එහි අරමුණ. ලිම්බික් පද්ධතියේ ව්‍යුහ විද්‍යාත්මක ව්‍යුහය
ලිම්බික් පද්ධතියේ ව්යුහයන් සංකීර්ණ 3 ක් ඇතුළත් වේ. පළමු සංකීර්ණය වන්නේ පෞරාණික බාහිකය, ආඝ්රාණ බල්බ, ආඝ්රාණ tubercle සහ septum pellucidum වේ. ලිම්බික් පද්ධතියේ ව්‍යුහයන්ගේ දෙවන සංකීර්ණය වන්නේ පැරණි බාහිකයයි, එහි පිවිසුම ...

නවීන න්යායන්
පසුකාලීන න්‍යායන් අතරින් කෙනෙකුට “ව්‍යසනයන්” පිළිබඳ න්‍යාය සොයාගත හැකි අතර, ඒ අනුව පෘථිවිය යම් ආකාරයක බාහිර මැදිහත්වීමකට ණයගැතියි, එනම් සූර්යයාගේ කොටසක් පුපුරා යාමට හේතු වූ ඉබාගාතේ යන තාරකාවක් සමඟ සූර්යයා සමීපව හමුවීම. ...

සීමා කිරීමේ එන්සයිම තෝරාගැනීම
සාකච්ඡා කරන ලද HVR පවුල්වල සාමාජිකයන් අතර විචලනය වීමේ අණුක පදනම වන්නේ එක් එක් HVR ස්ථානයේ ඇති විවිධ පුනරාවර්තන ඒකක ගණනයි. හැකි උපරිම විභේදනය සමඟ මේ ආකාරයේ වෙනස්කම් හෙළි කිරීමට, DN ජල විච්ඡේදනය කිරීම අවශ්‍ය වේ...

දේශනය 6. ජීවිතයේ බලශක්තිය. 2. කාබනික
කාබන් ඩයොක්සයිඩ් වලින්: ප්‍රභාසංස්ලේෂණය සහ රසායන සංශ්ලේෂණය

ප්රභාසංස්ලේෂණය

උදාහරණයක් ලෙස ග්ලූකෝස් භාවිතා කරමින්, ජීවී ජීවීන් තුළ කාබනික අණු කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සහ ජලය බවට කැඩී ශක්තිය නිපදවන ආකාරය අපි සොයා බැලුවෙමු. දැන් අපි ප්‍රතිලෝම ක්‍රියාවලිය සලකා බලමු - මෙම කාබනික ද්‍රව්‍ය (එකම ග්ලූකෝස්) කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සහ ජලයෙන් සෑදෙන්නේ කෙසේද, i.e. ප්රභාසංස්ලේෂණය. ඇත්ත වශයෙන්ම, කාබනික ද්‍රව්‍යවල ජෛව සංස්ලේෂණය සඳහා වෙනත්, අඩු පොදු විකල්ප තිබේ, ඒවා අපි තවදුරටත් සලකා බලමු. කෙසේ වෙතත්, ප්රධාන දෙය වන්නේ ප්රභාසංශ්ලේෂණයයි, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස පෘථිවිය මත වාර්ෂිකව සීනි ටොන් බිලියන 150 ක් සෑදී ඇත.

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ සම්පූර්ණ ප්‍රතික්‍රියාව අපි දැනටමත් සිහිපත් කර ඇත්තෙමු:

CO 2 + H 2 O = (CH 2 O) + O 2.

අපි හුස්ම ගන්නා විට, ATP අණු නිශ්චිත සංඛ්යාවක් (30 ක් පමණ) නිපදවීමට අපි ග්ලූකෝස් බිඳ දමමු. ග්ලූකෝස් සංශ්ලේෂණය සඳහා සමහර ATP අණු වැය කිරීමට අවශ්‍ය යැයි උපකල්පනය කිරීම තාර්කික ය. එපමණක් නොව, ජෛව රසායනික ප්‍රතික්‍රියා වල කාර්යක්ෂමතාවයෙන් 100% ක දුරස්ථභාවය අප සැලකිල්ලට ගතහොත්, එක් ග්ලූකෝස් අණුවක් සංස්ලේෂණය කිරීමට තවත් ATP අණු කිහිපයක් වැය කිරීමට සිදුවනු ඇත. ශ්වසනය මෙන්, කාබනික සංස්ලේෂණය කිරීමේ ක්‍රියාවලිය කොටස් දෙකකින් සමන්විත වනු ඇතැයි උපකල්පනය කිරීම ස්වාභාවිකය - ATP සමඟ කටයුතු කරන එක සහ ග්ලූකෝස් සමඟ කටයුතු කරන එක, i.e. කතා කරන විට, පළමුව, කොතැනක හෝ විශ්වීය බලශක්ති සම්පතක් ලෙස ATP සංශ්ලේෂණය සිදු විය යුතු අතර, මෙම ATP හි ශක්තිය භාවිතා කරමින් ග්ලූකෝස් සංශ්ලේෂණය සිදු කළ යුතුය. මෙම ක්රියාවලි දෙකම ඇත්ත වශයෙන්ම සිදු වේ.

අපි කතා කරන්නේ කාබනික ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණය වැඩි කිරීම, අඩු කිරීම නොවේ, අපි ATP නිපදවීමට ශක්තිය ගන්නේ කාබනික ද්‍රව්‍ය බිඳවැටීමෙන් නොව වෙනත් ප්‍රභවයකින්. වඩාත් පොදු අවස්ථාවෙහිදී, මූලාශ්රය හිරු එළිය වනු ඇත.

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණ පර්යේෂණ ආරම්භයේදී පවා ආලෝකය මත යැපෙන සහ උෂ්ණත්වයෙන් ස්වායත්ත ප්‍රතික්‍රියා සමූහයක් ඇති බවත්, ඊට ප්‍රතිවිරුද්ධව, ආලෝකය මත රඳා නොපවතින සහ උෂ්ණත්වය මත යැපෙන ප්‍රතික්‍රියා සමූහයක් ඇති බවත් පෙන්වා දෙන ලදී. . පළමුවැන්න නම් කරන ලදී ප්රභාසංස්ලේෂණයේ ආලෝක අදියර, දෙවැනි - ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ අඳුරු අවධිය. එකෙක් දවල්ටත් අනෙකා රෑටත් යන අර්ථයෙන් මෙය තේරුම් නොගත යුතුය. ප්‍රතික්‍රියා කට්ටල දෙකම එකවර සිදු වේ, එය එකකට ආලෝකය අවශ්‍ය වන අතර අනෙකට අවශ්‍ය නොවේ. ප්‍රභාසංස්ලේෂණයේ ආලෝක අවධිය ඔක්සිකාරක පොස්පරීකරණයට සමාන වීම ක්‍රියාවට නංවන කාර්යයන් සඳහා බෙහෙවින් ස්වාභාවික වන අතර අඳුරු අවධිය ක්‍රෙබ්ස් චක්‍රයට තරමක් සමාන චක්‍රයක් වේ.

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ ආලෝක අවධිය පිළිබඳව දැන හඳුනා ගැනීම සඳහා, වර්ණක වැනි රසායනික සංසිද්ධියක් සලකා බැලිය යුතුය. වර්ණක යනු කුමක්ද? මේවා වර්ණවත් ද්රව්ය වේ. බොහෝ ද්‍රව්‍ය අවර්ණ වන අතර සමහර ද්‍රව්‍ය වර්ණවත් වන්නේ ඇයි? යම් වර්ණයක් පිළිබඳ අපගේ දැක්ම අදහස් කරන්නේ කුමක්ද? මෙයින් අදහස් කරන්නේ විවිධ තරංග ආයාම සහිත ෆෝටෝනවල අනුපාතය දිවා ආලෝකයේ සුදු ආලෝකයට වඩා වෙනස් වන පදාර්ථයෙන් ආලෝකය අප වෙත පැමිණෙන බවයි. ඔබ දන්නා පරිදි, සුදු ආලෝකය යනු දේදුන්නෙහි සියලුම වර්ණ වලින් ෆෝටෝන මිශ්රණයකි. ආලෝකයේ වර්ණය යනු අනෙක් ඒවාට වඩා ඇතැම් තරංග ආයාමවල ප්‍රමුඛත්වයයි. අපි දිවා කාලයේ ද්රව්ය පරීක්ෂා කරමු. ඒ අනුව අප යම් ද්‍රව්‍යයක් වර්ණවත්ව දකින්නේ නම් එයින් අදහස් වන්නේ එය යම් තරංග ආයාමයක් සහිත ෆෝටෝන තෝරා බේරා අවශෝෂණය කර ගන්නා බවයි. නිශ්චල ස්කන්ධයක් නොමැති, අවශෝෂණය කරන ලද ෆෝටෝන පැවැත්ම නතර වේ. ඔවුන්ගේ ශක්තිය යන්නේ කොතැනටද? එය අණුව උද්දීපනය කිරීමට, එය නව, වඩා ශක්තිජනක සංතෘප්ත තත්වයකට මාරු කිරීමට යයි.

ආලෝකය අවශෝෂණය කර ශක්තිජනක සංතෘප්ත තත්වයකට ඇතුල් වීමේ හැකියාව ලබා ගැනීමට, අණුවක් එවැනි තත්වයක් ඇති කළ හැකි පද්ධතියක් විය යුතුය. බොහෝ කාබනික වර්ණක යනු කාබන් අතර ද්විත්ව සහ තනි බන්ධනවල නිතිපතා ප්‍රත්‍යාවර්තයක් සහිත ද්‍රව්‍ය වේ, i.e. සංයුක්තද්විත්ව බන්ධන. මෙම බන්ධන ද්විත්ව බන්ධන සෑදීමට සහභාගී වන ඉලෙක්ට්‍රෝන අනුනාද පද්ධති සාදයි (සම්බන්ධ නොවන කාක්ෂික මගින් සාදනු ලැබේ. sp 2 - දෙමුහුන් කිරීම), පද්ධතිය පුරා ගමන් කළ හැකි අතර බලශක්ති අවස්ථා කිහිපයක පවතී. එක් එක් අණු සඳහා ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් එකින් එක සංක්‍රමණය වීමට අවශ්‍ය එවැනි අවස්ථා ගණන සහ ශක්තිය දැඩි ලෙස සවි කර ඇත. මෙය ඔබ සහ මා වැනි නුපුහුණු පුද්ගලයෙකුට තේරුම් ගැනීමට අපහසුම විද්‍යාවක් වන ක්වොන්ටම් භෞතික විද්‍යාවෙන් අනුගමනය කරයි. එබැවින්, ක්වොන්ටම් න්‍යාය වරෙක ප්‍රතිරෝධයකින් තොරව පිළිගත් නමුත් එහි අතිවිශාල සාර්ථකත්වයන් සියලු සැකයන් දුරු කරන ලද විද්‍යාත්මක ප්‍රජාවේ තීරණාත්මක ගුණාංග විශ්වාස කරමින් එය ඇදහිල්ල මත ගනිමු.

අනුනාද පද්ධතිවල ඉලෙක්ට්‍රෝනයක තත්ත්‍වයන් වෙන්කර හඳුනාගත හැකි ශක්තිය එය වර්ණාවලියේ දෘශ්‍ය කොටස තුළ ඇති විශේෂිත තරංග ආයාමයක ෆෝටෝනවල ශක්තියට සමීපව අනුරූප වේ. එබැවින්, අනුනාද පද්ධති, ඒවායේ ඉලෙක්ට්‍රෝන වඩාත් ශක්තිජනක ලෙස සංතෘප්ත තත්වයකට මාරු කිරීමට සමාන හෝ ඊට වඩා තරමක් වැඩි ෆෝටෝන අවශෝෂණය කරයි. (ෆෝටෝන ශක්තිය ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ උද්දීපන ශක්තියට අතිශයින් කලාතුරකින් හරියටම සමාන වන බැවින්, ෆෝටෝන ශක්තියේ ඉතිරි කොටස, එහි ප්‍රධාන කොටස ඉලෙක්ට්‍රෝනයට ලබා දීමෙන් පසු, තාපය බවට හැරේ). අනුනාද පද්ධති සහිත ද්‍රව්‍ය සාමාන්‍යයෙන් වර්ණයක් ඇත්තේ එබැවිනි, එනම් ඒවා වර්ණක වේ.

අපගේ නඩුව සඳහා වැදගත් වර්ණකවල අණු දෙස බලමු. අපි වඩාත් වැදගත් වර්ණකය සමඟ ආරම්භ කරමු - ක්ලෝරෝෆිල්.

හීමොග්ලොබින් සහ සයිටොක්‍රෝම් අණු සමඟ සම්බන්ධ වී ඇති හේමේ මෙන්, ද්විත්ව බන්ධන කිහිපයක් ඇතුළුව විවෘත වැඩ සහ පාහේ සමමිතික කාබනික ව්‍යුහයක් අපට පෙනේ - පෝර්ෆිරින් වළල්ල. එහි මධ්‍යයේ ලෝහ පරමාණුවක් ද ඇත, නමුත් යකඩ නොවේ, හීම් වල මෙන් මැග්නීසියම්. එය නයිට්‍රජන් පරමාණු හතරකට බන්ධනය වී ඇත (මැග්නීසියම් සහ පෝර්ෆිරින් මුදු ආකෘතිය සංකීර්ණ) එවැනි අණුවක් වර්ණවත් වනු ඇතැයි අප බලාපොරොත්තු විය හැකි අතර, අප වරදවා වටහා නොගනු ඇත. මෙම අණුව වයලට් සහ නිල් පාටින් ඇති ෆෝටෝන අවශෝෂණය කරයි, පසුව වර්ණාවලියේ රතු කොටසෙහි, සහ වර්ණාවලියේ කොළ සහ කහ කොටසෙහි ෆෝටෝන සමඟ අන්තර් ක්රියා නොකරයි. හරිතප්‍රද සහ ශාක කොළ පැහැයෙන් දිස්වන්නේ එබැවිනි - ඒවාට හරිත කිරණවලින් ප්‍රයෝජන ගෙන ඒවා ලොව පුරා සැරිසැරීමට ඉඩ දිය නොහැක (එමගින් එය හරිත කරයි).

දිගු හයිඩ්‍රොකාබන් වලිගයක් ක්ලෝරෝෆිල් අණුවේ පෝර්ෆිරින් වළල්ලට සවි කර ඇත. රූපයේ. 6.1 එය නැංගුරම් දාමයක් මෙන් පෙනේ. ඒක තමයි එයා. විද්‍යුත් සෘණ පරමාණු නොමැති, අණුවේ මෙම කොටස ධ්‍රැවීය නොවන අතර එබැවින් ජලභීතික වේ. එහි ආධාරයෙන්, ක්ලෝරෝෆිල් පොස්ෆොලිපිඩ් පටලයේ ජලභීතික මැද කොටසෙහි නැංගුරම් ලා ඇත.

ශාක ක්ලෝරෝෆිල් ආකාර දෙකකින් පැමිණේ:ඒසහ බී. හරිත ශාකවල, හරිතප්රදයෙන් හතරෙන් එකක් පමණ දෙවන ආකාරයෙන් පවතී බී. එය පොර්ෆිරින් වළල්ලේ කෙළවරේ ඇති එක් මෙතිල් කාණ්ඩයකින් වෙනස් වේ CH 3 කණ්ඩායම විසින් ප්රතිස්ථාපනය කරන ලදී - CH2OH . මෙය අණුවේ අවශෝෂණ වර්ණාවලිය මාරු කිරීමට ප්රමාණවත් වේ. මෙම වර්ණාවලි රූපයේ දැක්වේ:

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ ආලෝක අවධියේදී, සූර්යාලෝකයේ අවශෝෂණය කරන ලද ෆෝටෝනවල ශක්තිය ක්ලෝරෝෆිල් අණුවේ ඉලෙක්ට්‍රෝනවල උද්යෝගිමත් තත්වයට පරිවර්තනය වන අතර පසුව ATP සංශ්ලේෂණය සඳහා යොදා ගනී - ජීව පද්ධතිවලට උද්යෝගිමත් ඉලෙක්ට්‍රෝන හීලෑ කිරීමට හැකි වන්නේ කෙසේදැයි අපි දැනටමත් දැක ඇත්තෙමු. දක්ෂ ලෙස සහ ලාභදායී ලෙස ඒවා හැසිරවීම. ඉහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ ශාකයට ප්‍රකිරණය වන ආලෝකයේ තරංග ආයාමයේ ශ්‍රිතයක් ලෙස ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ කාර්යක්ෂමතාවයේ ප්‍රස්තාරයකි.

කැරොටිනොයිඩ් - රතු සහ කහ වර්ණක - තරමක් වෙනස් ව්යුහයක් ඇත. (කැරට් සහ රෝවන් වර්ණ ගන්වන්නේ කැරොටිනොයිඩ් ය; ඒවා විටමින් A ද වේ.) නමුත් ඒවාට සංයුක්ත ද්විත්ව බන්ධන පද්ධතියක් ද ඇත, එය තරමක් සරල ය:

කැරොටිනොයිඩ් ද ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයට සම්බන්ධ නමුත් සහායක අණු ලෙස.

අපි ආයෙත් අවකාශීය වගන්තියක් හදන්න ඕන. මයිටොකොන්ඩ්‍රියාවේ සෛලීය ශ්වසනය සිදු වන්නා සේම ක්ලෝරෝප්ලාස්ට් වල ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය සිදුවේ. ක්ලෝරෝප්ලාස්ට් යනු මයිටොකොන්ඩ්‍රියා වලට සමාන ඉන්ද්‍රියයන් වන නමුත් ඒවා විශාල වන අතර වඩාත් දියුණු අභ්‍යන්තර ව්‍යුහයක් ඇත; පැතලි වෙසිලි වලින් පුරවා ඇත - තයිලකොයිඩ්, ඒවා තොග වශයෙන් එකතු කරනු ලැබේ - ග්‍රානා.

ප්‍රභාසංස්ලේෂක වර්ණක තයිලකොයිඩ් පටලයේ අභ්‍යන්තර පැත්තේ පිහිටා ඇත. ඔවුන් සංවිධානය කර ඇත ඡායාරූප පද්ධති- ආලෝකය අල්ලා ගැනීම සඳහා සම්පූර්ණ ඇන්ටෙනා ක්ෂේත්‍ර - සෑම පද්ධතියකම විවිධ වර්ණක අණු 250-400 ක් අඩංගු වේ. නමුත් ඒවා අතර එක් ක්ලෝරෝෆිල් අණුවක් මූලික වැදගත්කමක් දරයි ඒ- එය හැඳින්වේ ප්රතික්රියා මධ්යස්ථානයඡායාරූප පද්ධති. අනෙකුත් සියලුම වර්ණක අණු ලෙස හැඳින්වේ ඇන්ටෙනා අණු. ප්‍රභා පද්ධතියේ ඇති සියලුම වර්ණක උද්දීපනය වූ රාජ්‍ය ශක්තිය එකිනෙක මාරු කිරීමට සමත් වේ. එක් හෝ තවත් වර්ණක අණුවක් මගින් අවශෝෂණය කරන ලද ෆෝටෝන ශක්තිය ප්රතික්රියා මධ්යස්ථානයට ළඟා වන තෙක් අසල්වැසි අණුවකට මාරු කරනු ලැබේ. ප්‍රතික්‍රියා මධ්‍යස්ථානයේ අනුනාද පද්ධතිය උද්‍යෝගිමත් තත්ත්වයකට ගිය විට, එය උද්දීපනය වූ ඉලෙක්ට්‍රෝන දෙකක් ප්‍රතිග්‍රාහක අණුවට මාරු කරන අතර එමඟින් ඔක්සිකරණය වී ධන ආරෝපණයක් ලබා ගනී.

ශාකවලට ප්‍රභාපද්ධති දෙකක් ඇත - 1 සහ 2. ඒවායේ ප්‍රතික්‍රියා මධ්‍යස්ථානවල අණු තරමක් වෙනස් වේ - පළමුවැන්න 700 nm තරංග ආයාමයකින් උපරිම ආලෝක අවශෝෂණ හැකියාවක් ඇත, දෙවන - 680 nm (පින්තූර පැහැදිලි කිරීම සඳහා වෙන් කිරීමක් කර ඇත. රූප සටහන්), ඒවා P700 සහ P680 ලෙස නම් කර ඇත. (අවශෝෂණ ප්‍රශස්ත වෙනස්කම් ඇති වන්නේ වර්ණකවල ව්‍යුහයේ සුළු වෙනස්කම් නිසාය.) සාමාන්‍යයෙන්, මෙම පද්ධති දෙක එකට වැඩ කරයි, එය කොටස් දෙකක වාහක පටියක් ලෙස හැඳින්වේ. චක්‍රීය නොවන ප්‍රභාපොස්පරීකරණය.

තවත් රූප සටහනක්:

නිෂ්පාදන චක්‍රය ප්‍රභාපද්ධතිය 2 සමඟ ආරම්භ වේ. එයට පහත දේ සිදුවේ.

1) ඇන්ටෙනා අණු ෆෝටෝනය ග්‍රහණය කර සක්‍රීය මධ්‍ය අණුව P680 වෙත උත්තේජනය සම්ප්‍රේෂණය කරයි;

2) උද්යෝගිමත් P680 අණුව cofactor වෙත ඉලෙක්ට්‍රෝන දෙකක් පරිත්‍යාග කරයිප්‍රශ්නය (මයිටොකොන්ඩ්‍රියාවේ ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමයට සහභාගී වන තැනැත්තාට බෙහෙවින් සමාන), එය ඔක්සිකරණය වී ධනාත්මක ආරෝපණයක් ලබා ගනී;

3) මැංගනීස් අඩංගු ඇතැම් එන්සයිම වල ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ ඔක්සිකරණය වූ P680 අණුව අඩු වන අතර ජල අණුවෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන දෙකක් ඉවතට ගනී. මෙම අවස්ථාවේ දී, ජලය ප්රෝටෝන හා අණුක ඔක්සිජන් බවට විඝටනය වේ. එක් ඔක්සිජන් අණුවක් නිර්මාණය කිරීම සඳහා, සම්පූර්ණ ඉලෙක්ට්‍රෝන හතරක් අහිමි වූ P680 අණු දෙකක් ප්‍රතිෂ්ඨාපනය කළ යුතු අතර, ප්‍රෝටෝන හතරක් සෑදේ.

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේදී ඔක්සිජන් සෑදෙන්නේ මෙහිදී බව කරුණාවෙන් සලකන්න. ආලෝකයේ බලපෑම යටතේ ජල අණු බෙදීම මගින් එය සෑදී ඇති නිසා, මෙම ක්රියාවලිය හැඳින්වේ ජලයේ ඡායාරූප විශ්ලේෂණ;

4) මෙම ප්‍රෝටෝන සෑදී ඇත්තේ තයිලකොයිඩ් අභ්‍යන්තර අවකාශයේ වන අතර එහිදී අවට අවකාශයට සාපේක්ෂව අතිරික්ත ප්‍රෝටෝන සාන්ද්‍රණයක් නිර්මාණය වේ (එනම් වඩාත් ආම්ලික පරිසරයක්). මේ අනුව, අපගේ පැරණි මිතුරන් සෑදී ඇත - ප්‍රෝටෝන ශ්‍රේණිය සහ පටල විභවය. මේ සියල්ල භාවිතා කරන්නේ කෙසේදැයි අපි දැනටමත් දනිමු: ATP synthetase යුගල වශයෙන් ප්‍රෝටෝන මුදා හරින අතර ADP වෙතින් ATP සංස්ලේෂණය කරයි. මයිටොකොන්ඩ්‍රියා වලින් පෙනෙන එක් වෙනසක් කෙරෙහි අවධානය යොමු කරමු - මයිටොකොන්ඩ්‍රියාවේ ඔක්සිකාරක පොස්පරීකරණයේදී, අභ්‍යන්තර මයිටොකොන්ඩ්‍රියල් පටලයෙන් සීමා වූ අවකාශයෙන් ප්‍රෝටෝන පොම්ප කර ATP සින්තටේස් හරහා ආපසු ඇතුල් වේ. අපගේ නඩුවේදී, ප්‍රෝටෝන තයිලකොයිඩ් අභ්‍යන්තර අවකාශයට පොම්ප කර ATP සින්තටේස් හරහා එතැනින් පිටවේ. කෙසේ වෙතත්, තයිලකොයිඩ්හි අභ්‍යන්තර අවකාශය ක්ලෝරෝප්ලාස්ට් පටල දෙක අතර අවකාශයට අනුරූප වේ - මේවා අභ්‍යන්තර පටලයේ ලේස් නැමීම් (මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ක්‍රිස්ටේට සමාන) වේ;

5) මේ අතර, කොෆැක්ටරයට ලැබුණු ඉලෙක්ට්‍රෝන දෙකක්ප්‍රශ්නය , ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමයට බෙහෙවින් සමාන ප්‍රෝටීන දාමයක් ඔස්සේ තවදුරටත් සම්ප්‍රේෂණය වේ. එයට ක්විනෝන්, සයිටොක්‍රෝම් - යකඩ පරමාණුවක් සමඟ සංකීර්ණ හීම් අඩංගු ප්‍රෝටීන, යකඩ සහ සල්ෆර් අඩංගු ප්‍රෝටීන, ක්ලෝරෝෆිල් සහ ප්ලාස්ටොසියානින් - තඹ අඩංගු එන්සයිම ඇතුළත් වේ. එය හරහා ඉලෙක්ට්‍රෝන ගමන් කිරීම තයිලකොයිඩ් පටලය හරහා සාන්ද්‍රණ අනුක්‍රමයට එරෙහිව ප්‍රෝටෝන ප්‍රවාහනය කිරීමත් සමඟ සිදු වන අතර එය නැවතත් ATP සින්තටේස් මෝලයට ග්‍රිස්ට් සපයයි;

6) අවසානයේදී, ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්ලාස්ටොසියානින් සිට ප්‍රභා පද්ධති 1 හි ප්‍රතික්‍රියා මධ්‍යස්ථානය වෙත ගලා යයි - P700 අණුව.

ඡායාරූප පද්ධතිය 1 හි පහත සඳහන් දේ සිදු වේ:

1) ඇන්ටෙනා අණු ෆෝටෝනය අල්ලාගෙන ප්‍රතික්‍රියා මධ්‍යස්ථානයේ P700 අනුනාද පද්ධතියට ශක්තිය මාරු කරයි, එය උද්වේගකර යකඩ අඩංගු ප්‍රෝටීන් (P430) වෙත ඉලෙක්ට්‍රෝන දෙකක් ලබා දෙයි. නඩුවේ මෙන් ඡායාරූප පද්ධතිය 2, P700 එමගින් ඔක්සිකරණය වී ධනාත්මක ආරෝපණයක් ලබා ගනී;

2) මෙම අණුව ප්‍රතිෂ්ඨාපනය වී එහි ආරෝපණය නැති වී යන අතර, "සන්සුන් වූ" (නමුත් ආරම්භක තත්වයට නොවේ - ඒවායේ ශක්තිය තවම සම්පූර්ණයෙන්ම වැය වී නැත!) ඉලෙක්ට්‍රෝන, මුලින් ප්‍රභා පද්ධතියෙන් එන 2. මෙම අවස්ථාවේ දී, ප්‍රභා විච්ඡේදනය අවශ්‍ය නොවන අතර එය සිදු නොවේ;

3) P430 ෆෙරොඩොක්සින් නම් තවත් යකඩ අඩංගු ප්‍රෝටීනයකට ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිත්‍යාග කරයි;

4) ඉලෙක්ට්‍රෝන ලැබුණු පසු, මෙම ප්‍රෝටීනය NADP+ කෝඑන්සයිමය NADP-H දක්වා අඩු කරයි. මෙම කෝඑන්සයිමය පොස්පරීකරණය කරන ලද NAD වේ. මෙම ක්රියාවලිය තයිලකොයිඩ් පිටත පටලය මත සිදු වේ. එයට ප්‍රෝටෝනයක් අවශ්‍ය වන අතර එය තයිලකොයිඩ් වලට පිටතින් ක්ලෝරෝප්ලාස්ට් අභ්‍යන්තර අවකාශයෙන් ලබා ගනී. මේ අනුව, ප්‍රෝටෝන අනුක්‍රමය තීව්‍ර වේ.

අවසාන අදියර ඔබට යමක් මතක් කරනවාද? ඔව්, එය NAD-H NAD+ වෙත ඔක්සිකරණය වූ ආකාරය හා ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමය ඔස්සේ ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිත්‍යාග කළ ආකාරය හා සමාන වේ. මෙහි පමණක් සෑම දෙයක්ම ප්‍රතිලෝම අනුපිළිවෙලින් සිදු වේ. එහිදී, NAD-H විසින් ඉලෙක්ට්‍රෝනයකට ශක්තිය මාරු කළ අතර, එය ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමය ඔස්සේ එය අහිමි විය. නමුත් මෙහිදී, ඊට ප්‍රතිවිරුද්ධව, අනුක්‍රමිකව සම්බන්ධ වූ ප්‍රභා පද්ධති දෙකකින් එකතු වන සූර්යාලෝකයේ ශක්තියෙන් උද්දීපනය වූ ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් එය NADP+ වෙත මාරු කරයි, එය NADP-H දක්වා අඩු කරයි.

ඇත්ත වශයෙන්ම, ප්‍රභාසංස්ලේෂණයේ සමස්ත ආලෝක අවධිය මයිටොකොන්ඩ්‍රියාවේ ඔක්සිකාරක පොස්පරීකරණයට සමාන වන අතර, ඒ අතරතුර ඉලෙක්ට්‍රෝන සමාන ප්‍රෝටීන දාමයක් ඔස්සේ මාරු කරනු ලැබේ, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස යම් පටලයකට සීමා වූ අවකාශයක අතිරික්ත ප්‍රෝටෝන සාන්ද්‍රණයක් නිර්මාණය වේ. මෙම අවස්ථාවේ දී, තයිලකොයිඩ්හි අභ්‍යන්තර අවකාශය - සහ පටලය මත - විභව වෙනස. ATP synthetase මගින් සිදු කරන ලද අනුක්‍රමය ඔස්සේ ප්‍රෝටෝන චලනය වීම හේතුවෙන් ATP සංශ්ලේෂණය සඳහා විද්‍යුත් ස්ථිතික බලවේගවල ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන විභව ශක්තිය භාවිතා වේ. ඔක්සිකාරක පොස්පරීකරණයේ වෙනස නම්, ඉලෙක්ට්‍රෝන උද්දීපනය කිරීම සඳහා අඩු කළ NAD-H අණුවක් භාවිතා කළේ නම්, මෙහි ආලෝකය මේ සඳහා භාවිතා කරන අතර, NADP+ ඊට ප්‍රතිවිරුද්ධව, ප්‍රභාසංස්ලේෂණයේ අඳුරු අවධියේදී අඩු කර භාවිතා කරයි (සහ තවදුරටත් විය හැකිය. එම හෝ මයිටොකොන්ඩ්‍රියා වල භාවිතා වේ). සාමාන්‍යයෙන්, ජල ප්‍රභා විශ්ලේෂණයේදී තයිලකොයිඩ් අභ්‍යන්තර අවකාශයේ ප්‍රෝටෝන සෑදී ඇති අතර, ප්‍රභාපද්ධතිය 2 ක්‍රියාත්මක වන විට එහි පොම්ප කරනු ලබන අතර NADP + NADP-H දක්වා අඩු කිරීම සඳහා තයිලකොයිඩ්හි බාහිර අවකාශයෙන් ඇද ගනු ලැබේ. එමගින් හයිඩ්‍රජන් ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේදී සංස්ලේෂණය කරන ලද කාබෝහයිඩ්‍රේට වලට ඇතුල් වේ.

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ ආලෝක අවධියේ සියලුම ප්‍රධාන ක්‍රියාවලීන් අඩු හෝ වැඩි වශයෙන් පෙන්වන රූප සටහනක් මෙන්න:

කෙසේ වෙතත්, ඡායාරූප පද්ධතිය 1 ස්වයංක්‍රීයව ක්‍රියා කළ හැකිය. මෙම අවස්ථාවේ දී, උද්යෝගිමත් ප්‍රතික්‍රියා මධ්‍යස්ථානයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන හුවමාරු කිරීමේ බයිපාස් මාර්ගයක් භාවිතා කරනු ලැබේ - එනම්, ප්‍රභාපද්ධතිය 2 වෙතින් ගමන් කරන එකම ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමය. ඉලෙක්ට්‍රෝන එය හරහා ගමන් කරයි, එමඟින් තයිලකොයිඩ්හි බාහිර පරිසරයේ සිට ප්‍රෝටෝන සංයෝජන ප්‍රවාහනය කරයි. අභ්‍යන්තර එකක්, එය ප්‍රෝටෝන ශ්‍රේණිය වැඩි දියුණු කරයි, සහ ප්‍රභා පද්ධති 1 - P700 හි ප්‍රතික්‍රියා මධ්‍යස්ථානය වෙත ආපසු යන්න. මේ අනුව, මෙහි දී ආලෝකය ජලය ඔක්සිකරණය කිරීම හෝ NADP අඩු කිරීමකින් තොරව ප්රෝටෝන පොම්පයක රෝදය කරකවයි. එය හැඳින්වේ චක්රීය photophosphorylation. එය චක්‍රීය නොවන එකක් සමඟ සමාන්තරව ධාවනය කළ හැකිය. මීට අමතරව, ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේදී ඔක්සිජන් නිපදවන්නේ නැති සමහර ප්‍රභාසංශ්ලේෂණ බැක්ටීරියා මගින් එය භාවිතා කරයි.

චක්‍රීය නොවන ප්‍රභාපොස්පරීකරණයේදී ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ ආලෝක අවධියේ ප්‍රතිඵලය (සහ මෙය ප්‍රධාන විකල්පය වේ) පහත ප්‍රතික්‍රියාවේ ස්වරූපයෙන් ලිවිය හැකිය:

2NADP+ 2ADP + 2P- + 2 H 2 O + 4 hv = 2NADP-H + 2ATP + O 2 .

මෙහි hv යනු එක් ෆෝටෝනයක ශක්තිය සඳහා සංකේතය වන අතර, Ф යනු ද්‍රාවණයෙන් ඉතිරි වන පොස්පරික් අම්ලයේ සංකේතයයි. ඔක්සිකාරක පොස්පරීකරණයේදී මෙන්, ATP සංස්ලේෂණය මගින් සංස්ලේෂණය කරන ලද ATP ප්‍රමාණය ප්‍රභාපද්ධතිය II හි ප්‍රෝටීන් දාමය ඔස්සේ ගමන් කරන ඉලෙක්ට්‍රෝන සංඛ්‍යාව මත දැඩි ලෙස රඳා නොපවතින බැවින් එය ආසන්න වේ.

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ ආලෝක අවධියේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස අපගේ ආසන්න ලාභය, එහි සම්පූර්ණ රූප සටහන රූපයේ දැක්වේ. 6.6, – ෆෝටෝන දෙකකට ATP එකක් සහ අඩු කරන ලද coenzyme එකක් (අපට මතක ඇති පරිදි, ශ්වසනයේදී “පිරිවැය” 2.5 ATP), එනම් එක් ශක්ති ක්වොන්ටම් එකකට ATP දෙකක් පමණ අවශෝෂණය කරන ලද එක් ෆෝටෝනයකින් ණයට ගන්නා ලදී. නරක නැහැ!

ඉතින්, අපි බැලුවා ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේදී ශක්තිය (එනම් ATP) එන්නේ කොහෙන්ද කියලා. මෙම ශක්තිය යොදා ගනිමින් කාබනික ද්‍රව්‍ය සෑදෙන්නේ කෙසේද යන්න සලකා බැලීමට ඉතිරිව ඇත.

මෙම නිෂ්පාදනය සඳහා ශාක විකල්ප තුනක් භාවිතා කරයි. ඒවායින් වඩාත් සුලභ දේ සලකා බලමු, එය නිල්-කොළ ඇල්ගී සහ ප්‍රභාසංශ්ලේෂණ සහ රසායනික සංශ්ලේෂණ බැක්ටීරියා පවා භාවිතා කරයි - කැල්වින් චක්‍රය. මෙය ක්‍රෙබ්ස් චක්‍රයට සමාන විශේෂ එන්සයිම වල ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ කාබනික ද්‍රව්‍ය එකිනෙක බවට පරිවර්තනය කිරීමේ තවත් සංවෘත චක්‍රයකි. මාර්ගය වන විට, තවත් නොබෙල් ත්‍යාගයක්, 1961 දී, එය සොයා ගත් මෙල්වින් කැල්වින් වෙත හිමි විය.

චක්‍රය ආරම්භ වන්නේ සීනි වලින් වන අතර එය කාබන් පරමාණු පහක දාමයක් ඇති අතර පොස්පේට් කාණ්ඩ දෙකක් රැගෙන යයි - ribulose-1,5-bisphosphate (සහ එය අවසන් වේ). ක්‍රියාවලිය ආරම්භ වන්නේ විශේෂ එන්සයිමයක් වන ribulose biphosphate carboxylase එයට CO 2 අණුවක් සම්බන්ධ කළ විටය. කෙටි කාලයක් සඳහා සාදනු ලබන කාබන් හය-කාබන් අණුව වහාම ග්ලිසරේට්-3-පොස්පේට් අණු දෙකකට කැඩී යයි (3-ෆොස්ෆොග්ලිසරේට් ලෙසද හැඳින්වේ, අපි දැනටමත් මෙම ද්‍රව්‍යය ග්ලයිකොලිසිස් වලදී හමු වී ඇත). ඒවායින් එක් එක් කාබන් පරමාණු තුනක් අඩංගු වේ (එබැවින් කැල්වින් චක්රය ද හැඳින්වේසී කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සවි කිරීමේ 3-මාර්ගය).

ඇත්ත වශයෙන්ම, කාබනික ද්රව්යවල කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සවි කිරීම මෙම එන්සයිමය මගින් සිදු කරනු ලැබේ - ribulose biphosphate carboxylase. මෙය පුදුම සහගත මන්දගාමී එන්සයිමයකි - එය තත්පරයකට ribulose-1,5-bisphosphate අණු තුනක් පමණක් කාබොක්සිලේට් කරයි. එන්සයිමයක් සඳහා මෙය ඉතා අල්පය! එමනිසා, මෙම එන්සයිමයම ගොඩක් අවශ්ය වේ. එය තයිලකොයිඩ් පටලවල මතුපිට සවි කර ඇති අතර සියලුම ක්ලෝරෝප්ලාස්ට් ප්‍රෝටීන වලින් 50% ක් පමණ වේ. එය ලෝකයේ වඩාත් සුලභ ප්‍රෝටීන් බව දන්නා කරුණකි (ඇයි සිතන්න).

Glycerate-3-phosphate එක් ATP අණුවක වියදම සමඟ diphosphoglycerate දක්වා පොස්පරීකරණය කර ඇත. ඔහු අනෙක් අතට, glyceraldehyde-3-phosphate වලට dephosphorylated වන අතර, මෙම ප්‍රතික්‍රියාවේදී NADP-H අඩු වූ එක් අණුවක් NADP+ වෙත ඔක්සිකරණය වේ. තවත් බලශක්ති නාස්තියක්!

එහි ප්රතිඵලයක් වශයෙන් සංයෝගය, glyceraldehyde-3-phosphate, අපගේ පැරණි මිතුරෙකි. එය ග්ලයිකොලිසිස් තුළ ග්ලූකෝස් බිඳවැටීමේදී සෑදී ඇත, එනම් ෆෲක්ටෝස්-1,6-බිපොස්පේට් බිඳවැටීම. එයින්, බලශක්ති වියදමකින් තොරව සිදුවන එන්සයිම ප්රතික්රියා වල දී, ග්ලූකෝස් ලබා ගත හැක. ග්ලයිකොලිසිස් හි සමහර ප්‍රතික්‍රියා ආපසු හැරවිය නොහැක (එනම් ATP dephosphorylate කරන ඒවා), එබැවින් වෙනත් ප්‍රතික්‍රියා සහ වෙනත් මැදිහත්කරුවන් සම්බන්ධ වේ.

මේ සියල්ල ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය බව පෙනේ. නමුත් එය දිගටම පැවතීමට නම්, අපි කෙසේ හෝ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සවිකරන එන්සයිමයේ ප්‍රධාන උපස්ථරය වන ribulose-1,5-biphosphate නැවත උත්පාදනය කළ යුතුය. එබැවින්, සාදන ලද ග්ලිසරල්ඩිහයිඩ්-3-පොස්පේට් අණු 12 ක් සඳහා, ග්ලූකෝස් සංශ්ලේෂණයට යන්නේ දෙකක් පමණක් වන අතර, 10 රයිබුලෝස්-1,5-බිෆොස්පේට් අණු හයක් අඩු කිරීමට යයි. මෙම ක්‍රියාවලියට කාබන් පරමාණු 12 x 3 = 6 x 5 = 30 ඇතුළත් වන අතර ඒවා කාබන් තුනේ අණු 10 සිට කාබන් පහ අණු 6 දක්වා ප්‍රතිසංවිධානය කෙරේ. මෙම අවස්ථාවෙහිදී, ආදානයේදී අපට පොස්පේට් කාණ්ඩ 10 ක් ඇත (එක් එක් ග්ලිසරල්ඩිහයිඩ්-3-පොස්පේට් අණුවක් සඳහා එකක්), සහ ප්‍රතිදානයේදී අපට ඒවායින් 12 ක් තිබිය යුතුය, කෙසේ වෙතත්, මෙම සම්පූර්ණ කොටස සඳහා අමතර ATP අණු හයක් වැය වේ. ක්රියාවලියේ.

අපි චක්‍රය තුළ ප්‍රතිජනනය කරන ද්‍රව්‍ය අඩු කළහොත් (අතිරේකව සංස්ලේෂණය හෝ පරිභෝජනය නොකරන), එවිට කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සවි කිරීම සඳහා සම්පූර්ණ සමීකරණය පහත පරිදි ලබා ගනී:

6CO2 + 12NADP-H +18 ATP = 1 ග්ලූකෝස් + 12NADP+ + 18ADP + 18P-+ 6 H2O

(මෙහි F යනු නිදහස් පොස්පරස් කාණ්ඩයකි).

අපි ග්ලූකෝස් අණුවකට අඩු කරන ලද කෝඑන්සයිම 12 ක් සහ ATP 18 ක පිරිවැයක් ලබා ගනිමු. ATP අණු 2.5 ක ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමයේ අඩු කරන ලද කෝඑන්සයිමයේ “මිල” අපට මතක නම්, එක් ග්ලූකෝස් අණුවක් - තනි අන්තර් සෛලීය මුදල් ඒකකයක් ලබා ගැනීම සඳහා අපට තනි සෛලීය මුදල් ඒකකයකින් 48 ATP වැය වේ. ඒක කැඩුනහම අපිට ලැබුණේ ATP 30ක් විතර. මම හිතන්නේ මිලදී ගැනීමේ සහ විකිණීමේ අනුපාතවල වෙනස "ආන්තික" ලෙස හැඳින්වේ. මෙම අවස්ථාවේ දී, එය තරමක් විශාලයි! ජෛව රසායනික ක්රියාවලීන්ගේ කාර්යක්ෂමතාවය හේතුවෙන් ශක්තියෙන් 1/3 ක් පමණ අහිමි වේ. (ඉංජිනේරු විද්‍යාවේදී, මෙය සැබවින්ම දැවැන්ත කාර්යක්ෂමතා සාධකයක් වනු ඇත.)

අප දැක ඇති පරිදි, ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය සාමාන්‍යයෙන් සෛලීය ස්වසනය පිටතට හැරවීම වැනි ය. එහිදී, කුඩා කාබනික ද්‍රව්‍ය අන්තර් පරිවර්තන සංවෘත චක්‍රයක් අතරතුර, ඒවායින් සමහරක් කාබන් ඩයොක්සයිඩ් මුදා හැරීමත් සමඟ පරිභෝජනය කරන ලද අතර කෝඑන්සයිම ප්‍රතිසාධනය කරන ලද අතර, ඒවා ඔක්සිකරණය වී, ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමයට ඉලෙක්ට්‍රෝන ලබා දී, අවසානයේ ඒවා ගියේ ය. ජලය සෑදීම සමඟ අණුක ඔක්සිජන් වෙත. මෙහිදී ක්‍රියාවලිය ආරම්භ වන්නේ ජලයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් කිරීමෙන් අණුක ඔක්සිජන් සෑදීමෙනි, එතැන් සිට ඒවා (ආලෝකයෙන් ශක්තිය ලබාගෙන) ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමයට ඇතුළු වන අතර අවසානයේ කෝඑන්සයිම අඩු කිරීම දක්වා යයි. අඩු කරන ලද කෝඑන්සයිම සහ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් කාබනික ද්‍රව්‍යවල චක්‍රීය අන්තර් පරිවර්තනයකට ඇතුළු වන අතර ඒවා ATP පරිභෝජනය සමඟ සංස්ලේෂණය වේ. ඉන්ද්‍රියයට පිටතින් ඇති අවකාශයේ ප්‍රදේශ පවා ඇතුළත පිටතට හැරී තයිලකොයිඩ් අභ්‍යන්තර අවකාශය බවට පත් විය.

කෙසේ වෙතත්, මෙම ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ වඩාත් ජනප්‍රිය අනුවාදයට අන්තරායක් ඇත. රයිබුලෝස් බයිපොස්පේට් කාබොක්සිලේස් නිර්මාණය කර ඇත්තේ රයිබුලෝස්-1,5-බිෆොස්පේට් අපට අවශ්‍ය ග්ලිසරේට්-3-පොස්පේට් අණු දෙක (එනම් ශාක) බවට පරිවර්තනය කිරීමට පමණක් නොව, ඊට හාත්පසින්ම ප්‍රතිවිරුද්ධ දෙය කිරීමට ද හැකියාව ඇති ආකාරයටය. - කාබන් ඩයොක්සයිඩ් අණුවක් ඉවත් කිරීමත් සමඟ ග්ලිසරේට්-3-පොස්පේට් අණුවකට ඔක්සිජන් ආධාරයෙන් සරලව ඔක්සිකරණය කරන්න.

ෆොස්ෆොග්ලිකොලික් අම්ලය පසුව ග්ලයිකොලික් අම්ලය බවට පරිවර්තනය කර ඔක්සිජන් ආධාරයෙන් තවත් කාබන් ඩයොක්සයිඩ් අණු දෙකකට ඔක්සිකරණය වේ (මෙය විශේෂ සෛල ඉන්ද්‍රියයන් තුළ සිදු වේ - පයිරොක්සිසෝම්, මේ සඳහා ප්ලාස්ටිඩ් වලට සමීපව පිහිටා ඇත). කාබනික අණුවක කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සවි කරනවා වෙනුවට, අපි, ඊට ප්රතිවිරුද්ධව, කාබනික අණුවකින් එය නිෂ්පාදනය කරමු. ඔක්සිජන් පරිභෝජනය සහ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් මුදා හැරීමෙන් සමන්විත වන බැවින් මෙම ක්රියාවලිය හැඳින්වේ ඡායාරූප ශ්වසනය, නමුත් සැබෑ හුස්ම ගැනීම මෙන් නොව, ප්රයෝජනවත් ශක්තියක් ගබඩා නොවේ. අපේක්ෂිත ක්‍රියාවලිය (කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සවි කිරීම) ඉහළ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සහ අඩු ඔක්සිජන් සාන්ද්‍රණයකදී රයිබුලෝස් බයිපොස්පේට් කාබොක්සිලේස් මගින් උත්ප්‍රේරණය කරනු ලබන අතර අනවශ්‍ය ක්‍රියාවලිය (කාබන් ඩයොක්සයිඩ් ඉවත් කිරීම) ඊට ප්‍රතිවිරුද්ධව අඩු කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සහ ඉහළ ඔක්සිජන් සාන්ද්‍රණයකදී වේ. , නමුත් මේවා වායුගෝලයේ පවතින තත්වයන් සහ මෙසොෆිල් සෛල - ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය සිදු වන ශාක පටක වේ.

එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, අලුතින් සවි කර ඇති කාබන් වලින් අඩක් පමණ ප්‍රභාශ්වරය හරහා අහිමි වේ. මෙම බාධාව මඟහරවා ගැනීම සඳහා, බොහෝ සම්බන්ධ නොවූ ශාක CO 2 සවි කිරීම සඳහා විසඳුමක් සකස් කර ඇත. එය C4 මාර්ගය ලෙස හැඳින්වේ. එය සමඟ, කාබන් ඩයොක්සයිඩ් දෙවරක් සවි කර ඇත - පළමුව කාබන් පරමාණු 4 ක් ඇති මැලික් අම්ලය හෝ මැලේට් (අනෙකුත් ශාකවල - ඇස්පාර්ටික් අම්ලය) සෑදීමට ෆොස්ෆොඑනොල්පයිරුවේට් අණුව මත.

මෙම ක්‍රියාවලිය ෆොස්ෆොඑනොල්පිරුවේට් කාබොක්සිලේස් එන්සයිමය මගින් උත්ප්‍රේරණය කරනු ලබන අතර එය පටලය මත සවි කර නොමැති නමුත් මෙසොෆිලික් සෛලවල සයිටොප්ලාස්මයේ දිය වේ. ඊට අමතරව, එය CO 2 අණුව භාවිතා නොකරයි, නමුත් එහි හයිඩ්‍රේටඩ් ස්වරූපය - කාබන් අම්ල අයන CO 3 - එය ජලයේ දියවන විට CO 2 සමඟ සමතුලිතතාවයේ පවතී. එවිට මැලික් අම්ලය වෙනත් සෛල වෙත සංක්‍රමණය වේ (සනාල මිටි වල ලයිනිං), එහිදී කාබන් ඩයොක්සයිඩ් අණුවක් නැවත එයින් බෙදී, වහාම කිසිවක් සිදු නොවූවාක් මෙන් එය කැල්වින් චක්‍රයට ඇතුල් වේ. මෙම අවස්ථාවේ දී සාදන ලද පයිරුවේට් නැවත මෙසොෆිලික් සෛල වෙත පැමිණේ, එහිදී එය ATP පරිභෝජනය සමඟ පොස්පරීකරණය කර ෆොස්ෆොඑනොල්පයිරුවේට් බවට පරිවර්තනය වන අතර එමඟින් ප්‍රතිජනනය වේ - සහ සෑම දෙයක්ම චක්‍රයක පුනරාවර්තනය වේ. උපක්‍රමය නම්, එතරම් ඔක්සිජන් විනිවිද නොයන කොපු සෛල තුළ, කාබන් ඩයොක්සයිඩ් වැඩි සාන්ද්‍රණයක් නිර්මාණය වන අතර එමඟින් රයිබුලෝස් බයිපොස්පේට් කාබොක්සිලේස් අපේක්ෂිත ප්‍රතික්‍රියාව උත්ප්‍රේරණය කරයි. C4 මාර්ගය සම්බන්ධ කිරීමෙන්, පයිරුවේට් පොස්පරීකරණය කිරීම සඳහා අතිරේක ATP අණුවක් වැය කිරීමට අපට බල කෙරෙන බව සලකන්න.

ක්‍රෙබ්ස් චක්‍රයේ දැනටමත් පයිරුවේට් සහ මැලික් අම්ලය හමු වී ඇති බව පමණක් අපි ඔබේ අවධානයට යොමු කරමු, එනම් ප්‍රභාසංස්ලේෂණයේ අඳුරු අවධිය ප්‍රභාසංස්ලේෂණයෙන් "සුරකින්න", මෙම හොඳ පැරණි චක්‍රයේ යම් කොටසක් සම්බන්ධ විය. ජෛව රසායනයේ දේවල් ඇති ආකාරය පිළිබඳ සාමාන්ය උදාහරණයක්.

C4 බයිපාස් මාර්ගය ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ඵලදායී වන නමුත් අඩු උෂ්ණත්වවලදී අකාර්යක්ෂමයි. එබැවින් එය භාවිතා කරන ශාක අනුපාතය දකුණට වැඩි වේ.

ඊනියා "crassulaceae මාර්ගය" ද ඇත - එය Crassulaceae සහ Cactus පවුල්වල ක්රියාත්මක වේ. මේවා ඇත්තෙන්ම ඉතා ඝන ශාක වන අතර එය උණුසුම් හා අඩු ජලය ඇති ස්ථානවල වර්ධනය වේ. ජලය ඉතිරි කිරීම, උණුසුම් දිනකදී ඔවුන් තම ස්ටෝමාටා වසා දමයි (මේවා වායූන් කොළ වලට විනිවිද යන විවරයන් වේ) එබැවින් CO 2 අවශෝෂණය කරගත නොහැක. CO 2 සවි කිරීම සිදු වන්නේ රාත්‍රියේදී පමණක් වන අතර එම කාලය තුළ මැලික් අම්ලය විශාල ප්‍රමාණවලින් ගබඩා වේ. දිවා කාලයේදී, ස්ටෝමාටා වසා දැමීමත් සමඟ, එය decarboxylated වන අතර, නැවත උත්පාදනය කරන ලද CO 2 කැල්වින් චක්රයට ඇතුල් වේ (එය ප්රභාසංස්ලේෂණයේ අඳුරු අවධියට අයත් වුවද). එබැවින් මෙම ශාක බයිපාස් සී 4 මාර්ගයක් ද භාවිතා කරයි, කාබන් ඩයොක්සයිඩ් දෙවරක් සවි කරයි, නමුත් ඒවායේ ප්‍රාථමික සවි කිරීම කැල්වින් චක්‍රය සමඟ බෙදී ඇත්තේ අභ්‍යවකාශයේ (විවිධ සෛලවල) පෙර අනුවාදයේ මෙන් නොව කාලය තුළ ය.

පරිසර විද්‍යාව සමඟ ජෛව රසායන විද්‍යාවේ සම්බන්ධතාවය - පරිසරය සමඟ සහ එකිනෙකා සමඟ ජීවීන්ගේ අන්තර්ක්‍රියා පිළිබඳ විද්‍යාව ප්‍රදර්ශනය කිරීම සඳහා ඔබට සැබවින්ම අවශ්‍ය නොවන මෙම සියුම් කරුණු අපි හිතාමතාම බලමු.

මේ අනුව, ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ අඳුරු අවධිය, එනම් කාබනික ද්‍රව්‍ය සංශ්ලේෂණය, ප්‍රභේද කිහිපයකින් පවතී. සැහැල්ලු අවධිය සියලුම හරිත ශාකවල සහ සයනොබැක්ටීරියා (නිල්-කොළ ඇල්ගී) තුළ එකම ආකාරයකින් සංවිධානය කර ඇත. කෙසේ වෙතත්, වෙනත් ආකාරයේ ප්රභාසංස්ලේෂක බැක්ටීරියා, හෝ phototrophic බැක්ටීරියා, සයනොබැක්ටීරියා නොවන, - දම් පාටසහ කොළබැක්ටීරියා, ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ අනෙකුත් ආලෝක අදියර ද සාක්ෂාත් වේ. මෙම ෆොටෝට්‍රොෆික් බැක්ටීරියා වර්ග දෙක ඒවායේ ක්ලෝරෝෆිල් වල ව්‍යුහය සහ ඒවායේ සංයුතිය අනුව වෙනස් වේ. තවද, දම් බැක්ටීරියා වල දම් පාට (හෝ දුඹුරු, කහ) වර්ණය, ඉහළ ශාකවල මෙන්, කැරොටිනොයිඩ් වලට හේතු වේ. වඩාත්ම සිත්ගන්නා කරුණ නම් දම් පැහැති බැක්ටීරියා වල හරිතප්‍රද වර්ණාවලියේ නොපෙනෙන අධෝරක්ත කොටසෙහි ෆෝටෝන අවශෝෂණය කර ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය සිදු කිරීමට සමත් වීමයි. දෘශ්ය ආලෝකය විනිවිද යාමට නොහැකි ගැඹුරකදී මෙය ඉතා වැදගත් වේ. ෆොටෝට්‍රොෆික් බැක්ටීරියා සෛලවල අභ්‍යන්තර අවකාශය ප්‍රභාසංශ්ලේෂණ පටල ව්‍යුහයන්ගෙන් පිරී ඇත, සමහර අවස්ථාවල තයිලකොයිඩ් වලට සමාන වේ.

ෆොටෝට්‍රොෆික් බැක්ටීරියා වල ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය සඳහා වන සාමාන්‍ය සමීකරණය හරිත ශාකවල මෙන් ම පාහේ පවතී:

CO 2 + H 2 X = (CH 2 O) + 2X.

මෙම අවස්ථාවේ දී ඔක්සිජන් පමණක් X මගින් ප්රතිස්ථාපනය වේ H2X - මෙය ජලය නොවේ, නමුත් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් ඡායාරූප පද්ධතියට මාරු කිරීමත් සමඟ ඔක්සිකරණය කළ හැකි ඕනෑම ද්‍රව්‍යයක් සහ ඒ සමඟම ප්‍රෝටෝනයක් පරිත්‍යාග කරන්න. එවැනි ද්රව්යයක් හයිඩ්රජන් සල්ෆයිඩ්, තයෝසල්ෆේට්, අණුක හයිඩ්රජන් (මෙම අවස්ථාවේදී X = 0) සහ කාබනික සංයෝග විය හැක.

කොළ සහ දම් බැක්ටීරියා වලට ඇත්තේ එක් ප්‍රභා පද්ධතියක් පමණි. ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ හයිඩ්‍රජන් බාහිර පරිත්‍යාගශීලියෙකු අවශ්‍ය නොවන සහ චක්‍රීය නොවන, එවැනි පරිත්‍යාගකරුවෙකු අවශ්‍ය වන චක්‍රීය ප්‍රකාශ පොස්පරීකරණය යන දෙකම ඔවුන්ට සිදු කළ හැකිය. ශාක හා සයනොබැක්ටීරියා වලට ප්‍රභා පද්ධති දෙකක ක්‍රියාකාරීත්වය අවශ්‍ය වූයේ ඇයි? කාරණය නම්, කැල්වින් චක්‍රයේ කාබනික ද්‍රව්‍ය සංශ්ලේෂණය සඳහා, ශක්තිය පමණක් නොව, ATP ආකාරයෙන් පැමිණිය හැකි ශක්තිය පමණක් නොව, ශක්තිය පමණක් නොව හයිඩ්‍රජන් ද පරිත්‍යාග කරන්නෙකු ලෙස කෝඑන්සයිම NADP ද අවශ්‍ය වේ. NADP+ අණුව NADP-H දක්වා අඩු කිරීමට ප්‍රමාණවත් වන එවැනි ඉහළ ශක්තියක් සහිත තත්වයකට ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් මාරු කිරීම සඳහා, අනුපිළිවෙලින් ඡායාරූප පද්ධති දෙකක් භාවිතා කිරීම අවශ්‍ය වේ. ෆෝටෝන දෙකක ශක්තිය ද ජලයේ ඔක්සිජන් පරමාණුවෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවතට ගැනීමට ප්‍රමාණවත් විය.

සයනොබැක්ටීරියා (නිල්-හරිත ඇල්ගී) විසින් ප්‍රථම වරට සොයා ගන්නා ලද ප්‍රභාපද්ධති දෙකක සංයුජ යුගලයේ, ප්‍රභාපද්ධතිය 1 හරිත බැක්ටීරියා ප්‍රභා පද්ධතියෙන් ව්‍යුත්පන්න වී ඇති අතර, ප්‍රභාපද්ධතිය 2 දම් පැහැති බැක්ටීරියා ප්‍රභා පද්ධතියෙන් බව සැලකිය යුතු කරුණකි. මෙම සූදානම් කළ යාන්ත්‍රණ දෙක ඒකාබද්ධ කිරීමෙන්, සයනොබැක්ටීරියා ජලයේ ඔක්සිකාරක ප්‍රකාශ විච්ඡේදනය කිරීමට සහ NADP+ අඩු කිරීමට සමත් විය. බැක්ටීරියා පහසුවෙන් ප්‍රවේණික ද්‍රව්‍ය හුවමාරු කර ගන්නා අතර එවැනි සම්බන්ධයක් නැති පරිණාමීය රේඛා දෙකක එකමුතුවක් ඔවුන්ට සුවිශේෂී දෙයක් නොවේ. නිල්-කොළ ඇල්ගී වලින් යුගල ඡායාරූප පද්ධතියක් ශාක වලට උරුම විය. කෙසේද - අපි මෙය 8 වන දේශනයෙන් බලමු.

ෆොටෝට්‍රොෆික් බැක්ටීරියා වල ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ වඩාත් සුලභ ප්‍රභේදය වන්නේ ජලය වෙනුවට හයිඩ්‍රජන් සංයෝගයක් එකම ඔක්සිජන් කාණ්ඩයේ මූලද්‍රව්‍යයක් සමඟ භාවිතා කිරීමයි - සල්ෆර්. ෆොටෝට්රොෆික් සල්ෆර් බැක්ටීරියා, මෙම විකල්පය ක්රියාත්මක වන අතර, හයිඩ්රජන් සල්ෆයිඩ් අවශෝෂණය කර සල්ෆර් නිදහස් කරයි.

සල්ෆර් බැක්ටීරියා දම් පාට බැක්ටීරියා වල කොටසක් වන අතර හරිත බැක්ටීරියා සියල්ලම පාහේ වේ. එවැනි බැක්ටීරියා ජීවත් විය යුත්තේ කොහේද? පෙනෙන විදිහට, ක්රියාකාරී ගිනිකඳු ප්රදේශ වල. ගිනිකඳු සල්ෆර් විශාල ප්‍රමාණයක් විමෝචනය කරයි, ප්‍රධාන වශයෙන් ඔක්සිජන් (සල්ෆර් ඩයොක්සයිඩ් SO 3 ) සහ හයිඩ්රජන් (හයිඩ්රජන් සල්ෆයිඩ් H2S ) ඔව්, ඔබ ඇත්තටම ක්රියාකාරී ගිනි කන්දක ආවාටය තුළ ජීවත් විය නොහැක. කෙසේ වෙතත්, එය අසල, මෙන්ම වඳ වී ගිය ගිනි කඳු පාමුල, ගිනිකඳු වායූන් ගලා යන ස්ථාන සෑම විටම පවතී - fumaroles. ඒවා සාමාන්‍යයෙන් පිහිටා ඇත්තේ ආග්නේය පාෂාණවල ඉරිතැලීම් වල වන අතර එය මතුපිට අවපාත වලට අනුරූප වන අතර ඒ අනුව ජලය එකතු වේ. මෙම ජලය හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් සමඟ සංතෘප්ත වන අතර එය ප්‍රභාසංස්ලේෂක සල්ෆර් බැක්ටීරියා සඳහා හිතකර පරිසරයක් වේ.

සල්ෆර් මුදා හරිනු ලබන්නේ කුමන ආකාරයෙන්ද? සියලුම සල්ෆර් ෆොටෝට්‍රොෆික් බැක්ටීරියා අඩු කරන ලද සල්ෆර් සංයෝග ඛනිජමය සල්ෆර් බවට ඔක්සිකරණය කරයි. සමහර බැක්ටීරියා වල සල්ෆර් ඝන අංශු ආකාරයෙන් සෛල තුළ එකතු වේ. බැක්ටීරියා මිය යන විට ඒවා පරිසරයට මුදා හරිනු ලැබේ. තවත් සමහරක් සල්ෆර් සෘජුවම පරිසරයට මුදා හැරීමේ හැකියාව ඇත. බොහෝ කොළ සහ දම් පැහැති සල්ෆර් බැක්ටීරියා වලට සල්ෆේට් දක්වා සල්ෆර් තවදුරටත් ඔක්සිකරණය කිරීමේ හැකියාව ඇත, නමුත් එය හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් සහ ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ ආලෝක අවධිය සඳහා උපස්ථරයක් ලෙස භාවිතා කරන හයිඩ්‍රජන් සමඟ අඩු කරන ලද සල්ෆර් සංයෝග වේ.

කෙසේ වෙතත්, ෆොටෝට්‍රොෆික් සල්ෆර් බැක්ටීරියා ෆුමරෝල් වල පමණක් නොව - හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් ඇති ඕනෑම තැනක ඒවා දිස්විය හැකිය. තවද එය බොහෝ විට අනෙකුත් බැක්ටීරියා මගින් කාබනික ද්රව්ය නිර්වායු වියෝජනය තුළ පිහිටුවා ඇත. විශේෂයෙන්, ඒවා පොකුණු, විල් සහ මුහුදේ පහළ ස්ථරයේ සමහර විට විශාල ප්රමාණවලින් වර්ධනය වේ. බොහෝ phototrophic බැක්ටීරියා දැඩි (අනිවාර්ය) නිර්වායු වේ. කෙසේ වෙතත්, ඒවා අතර ඔක්සිජන් ඉදිරියේ පැවතිය හැකි හා වර්ධනය විය හැකි ෆැකල්ටේට් aerobes ද ඇත.

ඉහත සමීකරණයේ X ශුන්‍යයට සමාන විය හැක. එවැනි ප්රභාසංස්ලේෂක බැක්ටීරියා පිරිසිදු අණුක හයිඩ්රජන් පරිභෝජනය කරයි. ප්‍රභා පද්ධතියේ ප්‍රතික්‍රියා මධ්‍යස්ථානය හයිඩ්‍රජන් පරමාණුවෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන දෙකක් ගෙන එය ප්‍රෝටෝන දෙකක් බවට පත් කරයි. හයිඩ්‍රජන් අඩු කිරීමේ කාරකයක් ලෙස භාවිතා කරන බැක්ටීරියා සල්ෆර් බැක්ටීරියා වලට වඩා අඩුය.

බොහෝ ෆොටෝට්‍රොෆික් බැක්ටීරියා කාබනික ද්‍රව්‍යවල ඡායාරූප ඔක්සිකරණය කිරීමේ හැකියාව ඇත (මෙහි X යනු කාබනික රැඩිකල් වේ), නමුත් මෙය ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය ලෙස හැඳින්විය නොහැක, මන්ද කාබනික ද්‍රව්‍ය සෑදෙනවාට වඩා වැඩි ප්‍රමාණයක් පරිභෝජනය කරන බැවිනි.

ප්‍රෝටෝන හෝ ඉලෙක්ට්‍රෝන වල පරිත්‍යාගශීලී අණු අවශ්‍ය නොවන ක්‍රියාවලියක් වන චක්‍රීය ෆොටෝෆොස්ෆොරයිලීකරණයේ පැවැත්ම ගැන අප අමතක නොකළ යුතුය. ප්‍රභාසංස්ලේෂණයේ ආලෝක අවධිය සඳහා වූ පළමු මෙහෙයුම් යෝජනා ක්‍රමය මෙය බව උපකල්පනය කළ හැකිය, මන්ද එය එක් ප්‍රභා පද්ධතියක් පමණක් ඇතුළුව සරලම වන අතර අමතර අඩු කිරීමේ කාරක අවශ්‍ය නොවේ. චක්‍රීය ෆොටෝෆොස්ෆොරයිලීකරණයේදී, බොහෝ ATP සෑදෙන්නේ නැත, එහි සම්භාව්‍ය අවස්ථාවෙහිදී, NADP+ කිසිසේත්ම ප්‍රතිසාධනය නොකෙරේ (නමුත් සමහර ෆොටෝට්‍රොෆික් බැක්ටීරියා වල එය ප්‍රතිසාධනය කළ හැක). නිසැකවම, "නිපදවන ලද", චක්රීය පොස්පරීකරණය එහි වාහකයන් සඳහා යම් ශක්තිජනක ආධාරකයක් ලෙස පමණක් සේවය කළේය. නමුත් සමස්ත යාන්ත්‍රණයම යම් පටල අවකාශයක් ඇතුළත සහ පිටත ප්‍රෝටෝන සාන්ද්‍රණයේ වෙනසක් නිර්මාණය කිරීමට ක්‍රියා කරන බැවින්, යම් හයිඩ්‍රජන් අඩංගු ද්‍රව්‍යයක් ඔක්සිකරණය කිරීමෙන් මෙම අනුක්‍රමය ශක්තිමත් කිරීම පහසු විය - අණුක හයිඩ්‍රජන්, ජලය හෝ හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ්.

අවසාන වශයෙන්, මෑතකදී සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් ප්‍රභාසංශ්ලේෂණ පද්ධතියක් සොයා ගන්නා ලදී හැලෝබැක්ටීරියා- මේස ලුණු සාන්ද්‍ර ද්‍රාවණවල වර්ධනය වන ක්ෂුද්‍ර ජීවීන් සහ ඒවා රතු පැහැයෙන් වර්ණාලේප කරයි. ඇත්ත වශයෙන්ම, ඔවුන් archaeobacteria වලට අයත් වේ - විශේෂ ක්ෂුද්ර ජීවීන්, බොහෝ ආකාරවලින්, eukaryotes සිට බැක්ටීරියා වලින් දුරස් වේ. කැරොටිනොයිඩ් කාණ්ඩයට අයත් රෙටිනාල්ඩිහයිඩ් වර්ණකය නිසා වර්ණය ඇතිවේ. මෙම වර්ණකය අපගේ දර්ශනය සඳහා වගකිව යුතු ආලෝක සංවේදී වර්ණකයට සම්බන්ධ වේ. එය කෝඑන්සයිමයක් ලෙස ප්‍රෝටීන බැක්ටීරියෝප්සින් සමඟ සම්බන්ධ වේ. මෙම ප්‍රෝටීනය ඇල්ෆා හෙලික හතක් සමඟ සෛල පටලය පුරා විහිදේ. හරිත ෆෝටෝන ශක්තිය retinaldehyde බැක්ටීරියෝප්සින් වලින් වෙන් කරයි. මෙම අවස්ථාවේ දී, bacteriopsin ප්‍රෝටෝන පොම්පයක් මෙන් ක්‍රියා කරන අතර පටලය හරහා ප්‍රෝටෝනයක් තල්ලු කරයි. Retinaldehyde පසුව බැක්ටීරියෝප්සින් සමඟ නැවත සම්බන්ධ විය හැක. අපි නැවතත් එම මූලධර්මයම දකිමු - ATP සංශ්ලේෂණය සඳහා ප්‍රෝටෝන අනුක්‍රමණය සහ පටල විභවය නිර්මාණය කිරීම. එපමණක් නොව, ප්‍රෝටෝන ශ්‍රේණිය නිර්මාණය වන්නේ ප්‍රභාසංස්ලේෂක ප්‍රෝටීනය මගිනි. මෙම අවස්ථාවේදී, චක්රීය පොස්පරීකරණයේදී මෙන්, අතිරේක ද්රව්යයක් ප්රතිෂ්ඨාපනය නොකෙරේ. දැනට පවතින ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ සරලම මාර්ගය මෙය බව පෙනේ.

අපට නිගමනය කළ හැක්කේ කුමක්ද? විවිධ ප්‍රභාසංශ්ලේෂණ පද්ධති බොහෝ වාර ගණනක් සොයා ගෙන ඇති අතර විවිධ ප්‍රධාන වර්ණක මත පදනම් වේ. අපි හරිතප්රද මත පදනම් වූ ඡායාරූප පද්ධති දෙකක් සලකා බැලූ ටැන්ඩම් බොහෝ විකල්පයන්ගෙන් එකක් වන අතර, පෙනෙන විදිහට, වඩාත්ම ඵලදායී වේ. ප්‍රභාපද්ධති දෙකම ෆොටෝට්‍රොෆික් බැක්ටීරියා මගින් සොයා ගන්නා ලද අතර, සයනොබැක්ටීරියා (නිල්-හරිත ඇල්ගී) විසින් එක්සත් කරන ලද සහ ශාක මගින් උරුම කරන ලද (අපි හරියටම පසුව බලමු).

වචනයේ පරිසමාප්ත අර්ථයෙන්ම සියලුම ෆොටෝට්‍රොෆික් බැක්ටීරියා ඔටෝට්‍රොෆ් නොවන බව සැලකිල්ලට ගත යුතුය, එනම් ඒවා හුදෙක් ඛනිජ මාධ්‍ය මත වර්ධනය වීමට සමත් වේ. ඔවුන්ගෙන් බොහෝ දෙනෙකුට තවමත් නිශ්චිත සූදානම් කළ කාබනික ද්‍රව්‍ය අවශ්‍ය වේ, එබැවින් කාබන් ඩයොක්සයිඩ් ෆොටෝෆික්ස් කිරීම ඔවුන්ට අමතර කාබන් ප්‍රභවයක් පමණි.

හැලෝබැක්ටීරියා සම්බන්ධයෙන් මෙය හරියටම සිදු වේ. එපමණක් නොව, ඔවුන්ට තවත් කැපී පෙනෙන ලක්ෂණයක් ඇත - ඔවුන්ට සීනි අවශෝෂණය කර ගැනීමට නොහැකි වන අතර ඇත්ත වශයෙන්ම බාහිර කාබනික ද්‍රව්‍ය වලින් ඇමයිනෝ අම්ල පමණක් “පෝෂණය” කරයි. සමහරවිට මෙය මෙම විස්මිත ක්ෂුද්ර ජීවීන්ගේ පෞරාණික ස්වභාවයේ එක් අංගයක් විය හැකිය.

රසායනික සංශ්ලේෂණය

කාබනික ද්‍රව්‍ය සංශ්ලේෂණය සිදු විය හැක්කේ සූර්යාලෝකය නිසා පමණක් නොව, සම්පතක් නිසා වන අතර, එහි සංවර්ධනය සඳහා සංකීර්ණ ව්‍යුහයක වර්ණක මත පදනම් වූ ප්‍රභා පද්ධති වැනි උසස් ඇන්ටෙනා තාක්‍ෂණය අවශ්‍ය නොවේ - රසායනික බන්ධනවල ගබඩා කර ඇති ශක්තිය හේතුවෙන්. අකාබනික ද්රව්ය වලින්. මෙය ඊනියා ය රසායනික සංශ්ලේෂණය.

රසායනික සංශ්ලේෂණයට හැකියාව ඇති සහ කාබනික ද්‍රව්‍යවල බාහිර ප්‍රභවයක් අවශ්‍ය නොවන ජීවීන් ලෙස හැඳින්වේ. chemoautotrophs. Chemoautotrophs බැක්ටීරියා අතර පමණක් දක්නට ලැබෙන අතර නූතන ලෝකයේ රසායනික සංශ්ලේෂණ බැක්ටීරියා වල විවිධත්වය කුඩා වේ. ඒවා අවසානයේ විවෘත විය XIX වී. ගෘහස්ථ ක්ෂුද්ර ජීව විද්යාඥ S. N. Vinogradsky. කෙසේ වෙතත්, කොළ සහ දම් බැක්ටීරියා වල මෙන්, රසායනික සංශ්ලේෂණයට හැකියාව ඇති බොහෝ බැක්ටීරියා වලට තවමත් ඇතැම් කාබනික ද්‍රව්‍ය අවශ්‍ය වන අතර ඒවා විධිමත් ලෙස ස්වයංක්‍රීය ලෙස වර්ගීකරණය කළ නොහැක. ඒ අතරම, රසායනික සංශ්ලේෂණය කිරීමේ හැකියාව මූලික බව පැහැදිලිය, එය chemoautotrophy වර්ධනය සඳහා පදනම ලෙස සේවය කළ හැකිය.

බැක්ටීරියා ප්රභාසංස්ලේෂණය සඳහා විකල්ප සලකා බැලීමේදී, අපි මෙම මාතෘකාවට සෘජුවම සම්බන්ධ වන ගිනිකඳු මත ස්පර්ශ කළෙමු. ඇත්ත වශයෙන්ම, ප්‍රභාසංස්ලේෂණය සඳහා ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිත්‍යාගශීලීන් ලෙස භාවිතා කරන ප්‍රකාශන බැක්ටීරියා භාවිතා කරන ද්‍රව්‍ය, ආලෝක ශක්තිය ආකර්ෂණය නොකර ඔක්සිකරණය කිරීමෙන් ශක්තිය ලබා ගැනීමට chemoautotrophs විසින් භාවිතා කළ හැකිය. Chemoautotrophic බැක්ටීරියාව බලශක්ති ප්‍රභවයක් ලෙස භාවිතා කළ හැක, එනම් අඩු කිරීමේ කාරක ලෙස:

1) සල්ෆර් සංයෝග;

2) හයිඩ්රජන්;

3) නයිට්රජන් සංයෝග;

4) යකඩ සංයෝග;

සහ අනුමාන වශයෙන්:

5) මැංගනීස් කාබනේට් MnCO3 මැංගනීස් ඔක්සයිඩ් වලට Mn 2 O 3;

6) ත්‍රිසංයුජ ඇන්ටිමනි ඔක්සයිඩ් Sb 2 O 3 , එය pentavalent බවට ඔක්සිකරණය කිරීම Sb 2 O 5 .

ඊනියා අවර්ණ සල්ෆර් බැක්ටීරියා උණුසුම් ඒවා ඇතුළුව හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් ප්‍රභවයන් තුළ වර්ධනය වේ (සමහර ඒවා 50 o C පමණ ප්‍රශස්ත උෂ්ණත්වයක් ඇත), සහ දුර්වල ප්‍රභවවල පවා (එක්-සාමාන්‍ය, pH = 0 දක්වා)සල්ෆියුරික් අම්ලය හෝ සන්තෘප්ත සෝඩියම් ක්ලෝරයිඩ් ද්රාවණය. මෙම බැක්ටීරියා වලින් සමහරක් පසෙහි, සල්ෆර් තැන්පතු වල සහ සමහර දිරාපත් වන පාෂාණ වල දක්නට ලැබේ (සල්ෆියුරික් අම්ල කාලගුණය ලෙස හඳුන්වන දෙයට දායක වේ). ස්වාභාවිකවම, මෙම බැක්ටීරියා වර්ග විවිධ තත්වයන්ට අනුවර්තනය වී ඇත. ඒවායින් බොහොමයක් එක් විශේෂිත සල්ෆර් සංයෝගයක් ඔක්සිකරණය කිරීමට පමණක් නොව, එහි ඔක්සිකරණ තත්ත්වය, එනම් හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් (H 2 S ඔක්සිකරණය) වැඩි කිරීමට සමත් වේ. ) අණුක සල්ෆර් (එස් ), සහ අණුක සල්ෆර් - තයෝසල්ෆේට් ( S 2 O 3 - ), තයෝසල්ෆේට් - සල්ෆයිට් ( SO 3 - ), සල්ෆයිට් - සල්ෆේට්, එනම් සල්ෆියුරික් අම්ලය ( SO 4 - ) මෙම අවස්ථාවේ දී, සල්ෆර් ඔක්සිකරණ මට්ටම -2 සිට +6 දක්වා වැඩි වේ. රසායනික සංශ්ලේෂණය සඳහා සල්ෆර් වැනි මූලද්‍රව්‍යයක් තෝරා ගැනීම පුදුමයක් නොවේ, එහි ඔක්සිකරණ මට්ටම එතරම් පුළුල් පරාසයක් තුළ වෙනස් විය හැකිය.

සමහරක් දිය නොවන බැර ලෝහ සල්ෆයිඩ් වලින් පවා සල්ෆර් ඔක්සිකරණය කිරීමේ හැකියාව ඇත. එවැනි බැක්ටීරියා මෙම ලෝහවල ක්ෂය වූ තැන්පතු වර්ධනය කිරීමට යොදා ගනී. බැක්ටීරියා සහිත ජලය තලා දැමූ ලෝපස් හරහා සල්ෆයිඩ් මගින් නිරූපණය වන අතර එය එකතු කර අනුරූප ලෝහවල සල්ෆේට් වලින් පොහොසත් වේ.

අප දන්නා පරිදි, ඕනෑම බලශක්ති ප්රභවයකින් අපට අවශ්ය වන්නේ ATP ලබා ගැනීමයි. සල්ෆර් අඩු කිරීම මත පදනම්ව ATP නිෂ්පාදනය ක්රම දෙකකින් ඉදිරියට යා හැකිය.

වඩාත්ම විස්මිත මාර්ගය පාහේ සෘජු ය. එය අවම වශයෙන් සල්ෆයිට් ඔක්සිකරණය කිරීමේදී සාක්ෂාත් වේ. සල්ෆයිට් AMP සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කර ඇඩිනොසීන් ෆොස්ෆොසල්ෆේට් (APS) සාදයි. මුදා හරින ලද ඉලෙක්ට්‍රෝන ඔක්සිකාරක පොස්පරීකරණය සඳහා ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමයට මාරු කිරීමත් සමඟ සල්ෆර්වල ඔක්සිකරණ තත්ත්වය +4 සිට +6 දක්වා වෙනස් වන්නේ මෙම ප්‍රතික්‍රියාවේදීය. APS අණුව මගින් සල්ෆේට් කාණ්ඩය වෙනුවට නිදහස් පොස්පරික් අම්ල අපද්‍රව්‍ය ද්‍රාවණයෙන් ADP සාදයි, සල්ෆේට් ද්‍රාවණයට මුදා හැරේ. (හරියට, එවැනි එක් එක් ප්‍රතික්‍රියාව විශේෂ එන්සයිමයක් මගින් උත්ප්‍රේරණය වන බව අපි සිහිපත් කරමු.) ADP දැනටමත් එක් අධි ශක්ති බන්ධනයක් අඩංගු වේ. adenylate kinase එන්සයිමය ADP අණු දෙකකින් ATP අණුවක් සහ AMP එකක් සාදයි. අප සලකා බැලූ සියලුම ATP සංශ්ලේෂණ මාර්ග අතරින් සරලම මාර්ගය අපි මෙහි දකිමු - අදියර තුනකින් පමණි. එන්සයිමය සෘජු ශක්ති ප්‍රභවයක් - සල්ෆර් සංයෝගයක් - AMP සමඟ සංකලනය උත්ප්‍රේරණය කරයි, ඊළඟ එන්සයිමය ATP සෑදීම සඳහා එක් අම්ලයක අපද්‍රව්‍ය තවත් අම්ලයකින් ප්‍රතිස්ථාපනය කරයි. සල්ෆර් වලින් ගන්නා ලද ඉලෙක්ට්‍රෝන AMP පොස්පරීකරණයකින් තොරව ප්‍රවාහන දාමයට යැවිය හැක - මෙම අවස්ථාවේ දී, සල්ෆර් ඔක්සිකරණය සෘජුවම සිදු කරනු ලබන්නේ එක් සයිටෝක්‍රෝමයක් මගිනි.

අපට පෙනෙන පරිදි, ක්රියාවලීන් දෙකම ඔක්සිකාරක පොස්පරීකරණයට සම්බන්ධ වන අතර, නිදහස් ඔක්සිජන් අවශ්ය වේ. එබැවින්, රසායනික සංශ්ලේෂණ බැක්ටීරියා, රීතියක් ලෙස, අනිවාර්ය aerobes වේ.

මෙම උදාහරණය අපට පෙන්වා දෙන්නේ: 1) රසායනික සංශ්ලේෂණයේදී ATP නිපදවීමේ ක්‍රම විවිධ වන අතර 2) ඒවායින් සමහරක් ඉතා සරල ය; සමහර විට ඔවුන් පරිණාමීයව ඇති වූ පළමු ඒවා විය හැකිය.

මාර්ගය වන විට, සල්ෆර් මත පදනම් වූ රසායනික සංශ්ලේෂණයේ කාර්යක්ෂමතාව අඩුයි - එය සල්ෆර් අඩු කරන ලද ආකෘතිවල අඩංගු ශක්තියෙන් 3 සිට 30% දක්වා භාවිතා කරයි.

සල්ෆර් ඔක්සිකරණය කිරීමට සහ එහි අතිරේක ප්‍රභවයන් සම්බන්ධ නොකර මෙයින් පමණක් ශක්තිය ලබා ගැනීමට, නවීන රසායනික සංශ්ලේෂක බැක්ටීරියා වලට ප්‍රබල ඔක්සිකාරක කාරකයක් අවශ්‍ය වන අතර මෙය ඔක්සිජන් වේ. මෙය වාතයෙන් ලැබෙන අණුක ඔක්සිජන් හෝ නයිට්රේට් ඔක්සිජන් (අංක 3 - ) ඔබ දන්නා පරිදි, නයිට්රේට්, එනම් ලුණු පීටර්, ඉතා හොඳ ඔක්සිකාරක කාරකයක් වන අතර වෙඩි බෙහෙත් නිෂ්පාදනය සඳහා භාවිතා වේ.

එකම ශක්ති ප්‍රභවය ලෙස හයිඩ්‍රජන් ඔක්සිකරණය භාවිතා කරන බැක්ටීරියා - හයිඩ්‍රජන් බැක්ටීරියා - පසෙහි සහ ජල කඳෙහි ජීවත් වේ. හයිඩ්‍රජන් ඔක්සිකරණය සිදුවන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමය භාවිතා කරන සයිටොක්‍රෝම් හරහාය, එනම් අණුක ඔක්සිජන් ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රතිග්‍රාහකයක් ලෙස භාවිතා කරයි. මේ අනුව, මෙම බැක්ටීරියා වල ජීවය සඳහා, පරිසරයේ හයිඩ්‍රජන් පමණක් නොව ඔක්සිජන් ද තිබීම අවශ්‍ය වේ - ඇත්ත වශයෙන්ම, ඔවුන් පුපුරන සුලු මිශ්‍රණයක් මත ජීවත් වන අතර හයිඩ්‍රජන් දහනය හේතුවෙන් මුදා හැරිය හැකි ශක්තිය භාවිතා කරයි. . මෙය ඉතා විශාල ශක්තියක් වන අතර, ඔවුන් එය ඉතා කාර්යක්ෂමව භාවිතා කරයි - 30% දක්වා. හයිඩ්‍රජන් රසායනික සංස්ලේෂණයේ සාමාන්‍ය සමීකරණය වන්නේ ඔක්සිකරණය වූ හයිඩ්‍රජන් අණු හයක් සඳහා සංස්ලේෂණය කළ කාබනික සංයෝගවල එක් CO 2 අණුවක් සවි කර තිබීමයි.

හයිඩ්‍රජන් බැක්ටීරියා විසින් භාවිතා කරන හයිඩ්‍රජන් අනෙකුත් බැක්ටීරියා මගින් අත්‍යවශ්‍ය ක්‍රියාකාරකම්වල අතුරු ඵලයක් ලෙස මුදා හැරීම කුතුහලයට කරුණකි - සාමාන්‍ය විෂමජාතීය ඒවා, ශක්ති ප්‍රභවයක් ලෙස සූදානම් කළ කාබනික ද්‍රව්‍ය භාවිතා කරයි. හයිඩ්‍රජන් හා ඔක්සිජන් සමගාමීව පැවතීම නැවතත් ඉතා දුර්ලභ පාරිසරික තත්ත්වයකි. සියලුම හයිඩ්‍රජන් බැක්ටීරියා වලට සූදානම් කළ ජීව විද්‍යාත්මක කාබනික ද්‍රව්‍ය උකහා ගත හැක්කේ මේ නිසා විය හැකිය

නයිට්රජන් මත පදනම් වූ රසායනික සංශ්ලේෂණය සිදු කරනු ලැබේ නයිට්රීකරණ බැක්ටීරියා. ඔබ දන්නා පරිදි, නයිට්රජන්, සල්ෆර් වැනි, එහි ඔක්සිකරණ තත්ත්වය පහසුවෙන් වෙනස් කරන මූලද්රව්යයකි. නයිට්‍රීකරණ බැක්ටීරියා කාණ්ඩ දෙකක් ඇත. එකක් ඇමෝනියම් අඩු කරයි ( NH 4+ ) සිට නයිට්රයිට් (NO 2- ), නයිට්‍රජන් ඔක්සිකරණ තත්ත්වය –3 සිට +3 දක්වා වෙනස් වේ. දෙවන කණ්ඩායම නයිට්‍රයිට් නයිට්‍රේට් බවට ඔක්සිකරණය කරයි (අංක 3 - ), නයිට්‍රජන් ඔක්සිකරණ මට්ටම +5 දක්වා වැඩි කිරීම. සියලුම නයිට්‍රීකරණ බැක්ටීරියා අනිවාර්ය aerobes වේ. නයිට්‍රජන් වලින් ඉලෙක්ට්‍රෝන ෆ්ලේවොප්‍රෝටීන හරහා (ෆ්ලේවින් අඩංගු) හෝ සයිටොක්‍රෝම් හරහා ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිවහන දාමයට මාරු කරනු ලැබේ.

ෆෙරස් යකඩ ෆෙරික් යකඩ ඔක්සිකරණය කළ හැකි බැක්ටීරියා ද ඇත. මෙයින්, ස්වයංක්‍රීය පැවැත්මේ හැකියාව ඔප්පු වී ඇත්තේ සල්ෆර් බැක්ටීරියා සහ අණුක සල්ෆර් සහ එහි විවිධ සංයෝග ඔක්සිජන් සහ බැර ලෝහ ඔක්සිකරණය කිරීමේ හැකියාව ඇති විශේෂ කිහිපයක් සඳහා පමණි. මෙම නඩුවේ රසායනික සංශ්ලේෂණයේ පොදු සමීකරණය මේ ආකාරයෙන් පෙනේ:

4Fe 2+ SO 4 + H 2 SO 4 + O 2 = 2Fe 3+ 2 (SO 4) 3 + 2H 2 O.

වගුරු බිම්වල ජීවත් වන එවැනි බැක්ටීරියා වගුරු බිම් යකඩ නිධි සාදයි.

සියලුම chemoautotrophs අකාබනික ද්‍රව්‍ය ඔක්සිකරණය කිරීමෙන් ශක්තිය ලබා ගන්නා අතර එය ATP අණු ආකාරයෙන් ගබඩා කරයි. ATP හි ගබඩා කර ඇති ශක්තිය ඔවුන් විසින් කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සවි කිරීමට සහ ජීව විද්‍යාත්මක කාබනික අණු සෑදීමට භාවිතා කරයි. මෙය සිදු කිරීම සඳහා, ඔවුන් සියලු දෙනා අප දැනටමත් සාකච්ඡා කර ඇති කැල්වින් චක්රය භාවිතා කරයි. කෙසේ වෙතත්, මෙම චක්‍රයේ ATP වලට අමතරව NADP-H ද අවශ්‍ය බව අපි මතක තබා ගනිමු. ඒ අතරම, රසායනික සංශ්ලේෂණය සඳහා භාවිතා කරන සියලුම ද්‍රව්‍යවල ඔක්සිකරණයෙන් ලැබෙන ශක්තිය NADP+ වෙතින් NADP-H ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීමට ප්‍රමාණවත් නොවේ. එබැවින්, එහි ප්රතිෂ්ඨාපනය රසායනික සංශ්ලේෂණයේදී ලබාගත් ATP හි කොටසක වියදම සමඟ වෙනම ක්රියාවලියක් ලෙස සිදු වේ.

එබැවින්, රසායනික සංශ්ලේෂණය මඟින් මූලද්‍රව්‍යවල අකාබනික සංයෝගවල ශක්තිය පහසුවෙන් ඔක්සිකරණ තත්ත්වය වෙනස් කර ATP නිපදවීමට සහ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සවි කිරීමෙන් කාබනික ද්‍රව්‍ය සංස්ලේෂණය කිරීමට ආකර්ශනීය අවස්ථාවක් ඉදිරිපත් කරයි. කෙසේ වෙතත්, අපි අවස්ථා හතරක් සටහන් කරමු.

1. බොහෝ දන්නා chemoautotrophy අවස්ථා සඳහා ඔක්සිකාරක කාරකයක් ලෙස නිදහස් ඔක්සිජන් අවශ්‍ය වේ, දුර්ලභ අවස්ථාවන්හිදී එය නයිට්‍රේට් ඔක්සිජන් මගින් ප්‍රතිස්ථාපනය වේ. තවද ඔබට මතක ඇති පරිදි වායුගෝලයේ ඇති ඔක්සිජන් ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ නිෂ්පාදනයකි. මේ සියල්ලෙන් අදහස් කරන්නේ ද්‍රව්‍යවල භූ රසායනික චක්‍රයේ දෘෂ්ටි කෝණයෙන් පෘථිවියේ රසායනික සංශ්ලේෂණය දැන් ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයට ද්විතියික බවයි.

2. ඇමෝනියා, හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් සහ හයිඩ්‍රජන් වැනි ද්‍රව්‍ය බොහෝ විට සෑදී ඇත්තේ බැක්ටීරියා වල අත්‍යවශ්‍ය ක්‍රියාකාරිත්වයේ ප්‍රතිඵලයක් වශයෙනි, සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් ඒවා වුවද, ඒවා ශක්තිය ලබා ගැනීමට සහ ද්‍රව්‍ය ගොඩනැගීමට සූදානම් කාබනික ද්‍රව්‍ය වැනි ඵලදායී සම්පතක් භාවිතා කරයි. ඔවුන්ගේ ශරීරය. මේ අනුව, බොහෝ අවස්ථාවන්හිදී, chemoautotrophs හේතුවෙන්, කාබනික ද්රව්යවල සම්පූර්ණ ප්රමාණය වැඩි නොවේ. ඒවා හුදෙක් එහි බෙදීමේ සාමාන්‍ය දාමයේ අංග වන අතර එයට බොහෝ දේ ඇතුළත් වේ ක්ෂුද්‍ර ජීවීන් - මෙම අවස්ථාවෙහිදී CO 2 වෙතින් කාබනික ද්‍රව්‍යවල දේශීය ප්‍රතිසංශ්ලේෂණය එකතු කරනු ලබන්නේ එහි ගෝලීය වියෝජනයේදී සාදන ලද සමහර අතරමැදි සංයෝගවල ශක්තිය හේතුවෙනි.

3. පෘථිවි ග්රහයා මත දැනට ප්රධාන රසායනික සංශ්ලේෂණ වර්ගය ගිනිකඳු සම්භවයක් ඇති හයිඩ්රජන් සල්ෆයිඩ් ඔක්සිකරණය වේ.

4. වායු ඔක්සිජන් ක්ෂුද්ර ජීවීන්ගේ උපකාරයෙන් තොරව, හයිඩ්රජන් සල්ෆයිඩ් "තමන්ගේම" පහසුවෙන් ඔක්සිකරණය කරයි. එමනිසා, මෙම වායූන් දෙක කිසි විටෙකත් එකට හමු නොවේ. නිදසුනක් වශයෙන්, පසෙහි ගැඹුරු ස්ථර අඩු කරන පරිසරයක් මගින් සංලක්ෂිත වේ; මීතේන් සහ හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් ඇත, නමුත් ඔක්සිජන් නොමැත. අඩු කරන පරිසරය ඔක්සිකාරක පරිසරයක් මගින් ප්‍රතිස්ථාපනය වේ, ඔක්සිජන් පවතින නමුත් හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් නොමැත - ඉතා පටු ස්ථරයක වායූන් දෙකම ඇත - වචනාර්ථයෙන් මිලිමීටර කිහිපයක්. පාංශු රසායනික කෘතිම සල්ෆර් බැක්ටීරියාව වර්ධනය විය හැක්කේ එහි පමණි. (ඊටත් වඩා විදේශීය වන්නේ ඔක්සිජන් සහ හයිඩ්‍රජන් එකවර පැවතීමයි.)

කෙසේ වෙතත්, වායු දෙකම - හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් සහ ඔක්සිජන් - ප්‍රමාණවත් සාන්ද්‍රණයකින් එකවර පවතින ස්ථාන ග්‍රහලෝකයේ ඇත. මේ මොහොතේ පවා, ගිනිකඳු සම්භවයක් ඇති සල්ෆර් සංයෝග මත පදනම් වූ රසායනික සංස්ලේෂණයේ ප්‍රති result ලයක් ලෙස කාබනික ද්‍රව්‍ය විශාල ප්‍රමාණයක් එහි සෑදී ඇත. ගිනිකඳු ඇතිවන්නේ කොහෙන්ද කියා සොයා බලමු. මහද්වීපික ප්ලාවිතය ගැන ඔබ අසා තිබේද? අසා නැති අය සඳහා, ලෝක සිතියම මතක තබා ගන්න, අප්‍රිකාව බටහිර දෙසට ගෙන ගියහොත් එහි දළ සටහන් ඇමරිකාවේ වෙරළට හොඳින් ගැලපෙන බව සලකන්න. ඔව්, මහාද්වීප සෙමින් ගමන් කරයි! අප්‍රිකාව සහ ඇමරිකාව දෙකඩ වී පාවෙමින් තිබේ. ආසියාව සහ උතුරු ඇමරිකාව එකිනෙකා දෙසට යාත්රා කරමින් සිටිති. ඉන්දියාව සාපේක්ෂව මෑතකදී අප්‍රිකාවෙන් වෙන් වී ඊසානදිගට වේගයෙන් ගොස් ආසියාවට කඩා වැටුණි. එහි ප්රතිඵලයක් වශයෙන්, හිමාලය සහ ටිබෙටය ගැටුමේ ස්ථානයේ වර්ධනය වූ අතර, එය තවමත් නතර කළ නොහැකි නිසා අල්ටයිහි මෑත භූමිකම්පාව සිදු විය. සාගර යට ඇති පෘථිවි කබොල මහද්වීපවලට වඩා තුනී වේ. මහාද්වීප අයිස් කුට්ටි මෙන් එය මත පාවී යයි. පැසිෆික් සාගරයේ යුරේසියාව සහ ඇමරිකාව වැනි මහාද්වීප සාගරයේ ඉදිරියට යන විට, යටත් වීම සිදු වේ - මහාද්වීප පෘථිවි පෘෂ්ඨය තලා, එය ආවරණයට ගිලී දිය වේ. එය යටපත් කිරීමේ කලාපවල ය - නිදසුනක් ලෙස, පැසිෆික් සාගරයේ මුළු පරිධිය දිගේ - ගිනිකඳු සිදු වන අතර, එය ගිනිකඳු සහ සල්ෆර් වලින් පොහොසත් උණු දිය උල්පත් ස්වරූපයෙන් ඉතා පහසුවෙන් නිරීක්ෂණය කළ හැකි අතර, එහිදී අපට රසායනික සංශ්ලේෂක බැක්ටීරියා දක්නට ලැබේ. අත්ලාන්තික් සාගරය වැනි මහාද්වීප වෙන්ව ගොස් සාගරය විවෘත වන විට, මහාද්වීප සාගර කබොල පිටුපසට ඇද දමයි. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස සාගර මධ්‍යයේ ඉරිතැලීමක් ඇති වී තිබේ. ඉරිතැලීම් කලාපය, උණු කළ මැග්මා ආවරණයෙන් නැඟී, ඝන වී නව සාගර කබොල සාදයි. මෙය අපගේ ඇස්වලින් සැඟවුණු ගිනිකඳු ප්රදේශයකි, නමුත් වඩා බලවත්ය. දිය යට ගිනිකඳු කඳු ඉරිතැලීමේ පැතිවල වර්ධනය වන අතර, ඉරිතැලීම තවමත් කඳු පන්ති දෙකක් අතර අවපාතයක් මෙන් පෙනේ. මෙය මැද සාගර කඳුවැටිය ලෙස හැඳින්වේ. සල්ෆර් සංයෝග සහ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් වලින් පොහොසත් ගිනිකඳු වායූන් බොහොමයක් පිටතට ගලා යයි. ඔවුන්ට නම ලැබුණා කළු දුම් බොන්නන්. ඇයි දුම් බොන්නන් සහ ඇයි කළු? ලෝහ සමග සල්ෆර් සංයෝග - සල්ෆයිඩ් - සාමාන්යයෙන් කළු පැහැයෙන් වර්ණාලේප කර ඇත. (මාර්ගය වන විට, කළු මුහුද කළු වන්නේ මන්දැයි දන්නේ කවුද? යම් ගැඹුරකදී එහි ජලය හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් වලින් සංතෘප්ත වී ඇති අතර එහි ඇති සියලුම ලෝහ වස්තූන් කළු පැහැයට හැරේ.) ඉරිතැලීම් කලාපයේ දිය උල්පත් විශාල ප්‍රමාණයක් විසුරුවා හරින ලද සහ අත්හිටුවන ලද සල්ෆයිඩ් විමෝචනය කරයි. උණු වතුර - එවැනි ජෙට් යානා නොපැහැදිලි ලෙස කළු දුමාරයේ වලාකුළු වලට සමාන වන අතර, අවක්ෂේපිත සල්ෆයිඩ උල්පත් වටා මීටර් දස දහස් ගණනක් උස විකාර ව්‍යුහයන් සාදයි.

කළු මුහුදේ ක්‍රියාකාරී රසායනික සංස්ලේෂණයක් නොමැත, මන්ද එම ගැඹුරේ ප්‍රායෝගිකව ඔක්සිජන් නොමැති බැවිනි - මේ සියල්ල එහි වින්‍යාසය ජලය එකතැන පල්වීමට දායක වන බැවිනි. තවද සාගරවල ඉරිතැලීම් කලාපවල ජලය ජංගම වන අතර ඔක්සිජන් පවතී. කළු දුම් පානය කරන්නා ජලය උණුසුම් කිරීම සහ එමගින් එය චලනය කිරීම, ගෑස් හුවමාරුව ප්රවර්ධනය කිරීම වැදගත් වේ. එබැවින්, කළු දුම් පානය කරන්නන් වටා දැඩි රසායනික සංශ්ලේෂණය සිදු වේ, එම කාලය තුළ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් විශාල ප්‍රමාණයක් සවි කර ජීව විද්‍යාත්මක කාබනික අණු බවට පරිවර්තනය වේ.

මෙම සම්පත සාගර ජීවීන්ගේ අවධානයට ලක් නොවේ, එබැවින් කළු දුම් පානය කරන්නන් වටා සමුද්‍ර ජීවීන්ගේ සමෘද්ධිමත් ප්‍රජාවන් සෑදී ඇත. ඒවා පදනම් වී ඇත්තේ රසායනික සංශ්ලේෂක බැක්ටීරියා මත වන අතර, කළු දුම් පානය කරන්නන්ගේ මෙම සල්ෆයිඩ් ව්‍යුහයන් ඒකාකාර තට්ටුවකින් ආවරණය කරයි.

පැසිෆික් සාගරයේ ඉරිතැලීම් කලාපයේ, කළු දුම් පානය කරන්නන්ගේ පරිධියේ, නිරපේක්ෂ විස්මිත සතුන්ගේ ජනපද ඇත - වෙස්ටිමෙන්ටිෆෙරා. ඔවුන් සොයාගනු ලැබුවේ මීට වසර 20 කට පමණ පෙරය; දැන් විශේෂ දුසිමක් හෝ දෙකක් දනී. ඔවුන් පණුවන් වර්ගයකි, සෙන්ටිමීටර 15-30 සිට මීටර් 2.5 දක්වා දිග, නල වල ජීවත් වන අතර, විවෘත කෙළවර හරහා තද රතු කූඩාරම් ඔටුන්නක් නෙරා යයි. ඔවුන් අයත් වන්නේ පොලිචේට් ඇනෙලිඩ් විශේෂ පවුලකට - සිබැග්ලයිඩ්, ශරීර ව්‍යුහයේ අනෙකුත් ඇනෙලිඩ් වලට වඩා බෙහෙවින් වෙනස් වුවද; මෙම පවුල මීට පෙර පවා වෙනම වර්ගයක් ලෙස සලකනු ලැබීය - pogonophorans.

ඔවුන්ට හොඳින් සංවර්ධිත රුධිර සංසරණ පද්ධතියක් ඇත, නමුත් මුඛය හෝ බඩවැල් නොමැත. ඔවුන්ගේ ශරීරය දිගේ ඊනියා ට්‍රොෆොසෝම (ග්‍රීක භාෂාවෙන් ට්‍රොෆොස් - ආහාර, සෝමා - ශරීරය) දිව යයි - විශේෂ සෛල හා රුධිර නාල වලින් සමන්විත ලණුවක්. සෛල තුළ රසායනික සංශ්ලේෂක සල්ෆර් බැක්ටීරියා ඇත - එක් වර්ගයක් පමණි (දුම් පානය කරන්නන්ගේ බාහිර පරිසරයේ දෙසියයක් පමණ). ඔවුන් හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් සල්ෆියුරික් අම්ලයට ඔක්සිකරණය කරයි (එය කාබනේට් මගින් උදාසීන වේ). Vestimentifera මෙම සෛලවල කොටසක් ස්වයං-ජීර්ණය කර පෝෂණය කරයි.

වෙස්ටිමෙන්ටිෆෙරාහි බාහිර හා අභ්‍යන්තර ව්‍යුහය මෙන්න:

(සහ සංවර්ධන චක්‍රය පවා)

ප්‍රශ්නය වන්නේ හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් ට්‍රොෆොසෝමයට ඇතුළු වන්නේ කෙසේද යන්නයි. එය ඔක්සිජන් සමඟ රුධිරයේ හිමොග්ලොබින් මගින් එහි ප්රවාහනය කරයි. ඔක්සිජන් හේමයට, හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් හිමොග්ලොබින් ප්‍රෝටීන් කොටසට බන්ධනය වේ. රතු (හිමොග්ලොබින් වලින්) කූඩාරම් ගිල් ලෙස සේවය කරයි - ඒවා ඔක්සිජන් සහ හයිඩ්රජන් සල්ෆයිඩ් අවශෝෂණය කරයි. මේ අනුව, වෙස්ටිමෙන්ටිෆෙරා සහජීවනය හේතුවෙන් පවතී - වෙනත් වර්ගයක ජීවීන් සමඟ අන්‍යෝන්‍ය වශයෙන් වාසිදායක සහජීවනය. තවද ඔවුන් තම ශරීරය ගොඩනඟා ගන්නේ රසායනික සංශ්ලේෂණයේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලබාගත් කාබනික ද්‍රව්‍ය වලින් (නමුත් රසායනික ඔක්සිජන් භාවිතයෙන්). වෙස්ටිමෙන්ටිෆෙරා ජනපදවල, කකුළුවන්, ඉස්සන්, බානකල්, බිවල්ෆ්, බූවල්ලා, මාළු යනාදිය රසායනික සංශ්ලේෂණ කාබනික ද්‍රව්‍ය (බොහෝ විට සරලව වෙස්ටිමෙන්ටිෆෙරා පෝෂණය කිරීම) හේතුවෙන් වෙස්ටිමෙන්ෆෙරා ජනපදවල ජීවත් වේ.

සහ සටහන, ශාක නැත! බැක්ටීරියා සහ සතුන් පමණි. මෙම ගැඹුරේ හිරු එළිය කිසිසේත් නොමැති බව අපි මතක තබා ගනිමු.

මේ සියල්ල ප්‍රායෝගිකව පණ නැති සාගර ගැඹුරට යාබදව පිහිටා ඇති අතර, සාගර මතුපිටින් එන ප්‍රභාසංස්ලේෂණ කාබනික ද්‍රව්‍ය පාහේ ළඟා නොවන අතර, ඒ සියල්ල පාහේ ක්ෂුද්‍ර ජීවීන් විසින් මාර්ගයෙන් භාවිතා කරන බැවිනි. එහිදී, පහළ ජෛව ස්කන්ධය 0.1-0.2 g/m2 පමණි (දුම් පානය කරන්නන් අසල ජෛව ස්කන්ධ ඝනත්වය පිළිබඳ ඇස්තමේන්තුවක් මට හමු වී නැත, නමුත් එය විශාලත්වයේ ඇණවුම් කිහිපයක් වැඩි වේ).

සංවහන මිශ්‍රණය හේතුවෙන් කළු දුම් පානය කරන්නන් තුළ හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් සහ ඔක්සිජන් යන දෙකම පවතින තරමක් පුළුල් ජල කලාපයක් ඇති බැවින් එවැනි ජීවන කෝලාහලයක් සිදුවිය හැකිය. (පසෙහි මෙම වායූන් එකවර පවතින කලාපය මිලිමීටර කිහිපයක් පමණක් වන අතර) මාර්ගය වන විට, අණුක ඔක්සිජන් හිඟයක් තිබේ නම්, එම බැක්ටීරියාව නයිට්රේට් වලින් එය භාවිතා කළ හැකිය, ඒවා නයිට්රයිට් වලට අඩු කරයි.

මීට වසර මිලියන 350 කට පෙර පිහිටුවන ලද රිදී, තඹ සහ සින්ක් ලෝපස් තැන්පතු වල භූ විද්යාඥයින් දිගු කලක් තිස්සේ අද්භූත පයිප්ප සොයාගෙන ඇත. තැන්පතු සෑදී ඇත්තේ රිෆ්ට් කලාපීය සල්ෆයිඩ් වලින්. ඒ වන විටත් වස්ත්‍ර භාරකරුවන් සිටියා. සංසන්දනය කිරීම සඳහා: ඩයිනෝසෝරයන් වසර මිලියන 65 කට පෙර වඳ වී ගියේය.

අපි එක් අපගමනය කරමු. මීට ටික කලකට පෙර, වෙස්ටිමෙන්ටිෆෙරා ඔවුන්ගේ ඥාතීන් විසින් සොයා ගන්නා ලදී - pogonophorans - ප්රධාන වශයෙන් සමාන ව්යුහයක ගැඹුරු මුහුදේ සාගර ජීවීන්. ට්‍රොෆොසෝමයක් වෙනුවට ඔවුන්ට ඇත්තේ ඊනියා මධ්‍ය ඇලකි - අන්ත දෙකෙන්ම වසා ඇති අන්ත්‍රයක් වැනි දෙයක්. සහජීවන බැක්ටීරියා ද එහි වාසය කරයි, නමුත් රසායනික සංශ්ලේෂණ නොවේ, නමුත් මෙතනොට්‍රොෆික්. ඔවුන් මීතේන් මත "පෝෂණය කරයි" ( CH 4 ) මීතේන් ගැන අප දන්නේ මොනවාද? එය ස්වභාවික වායුවේ ප්රධාන සංරචක වලින් එකකි. පෙනෙන විදිහට, පොගොනොෆෝරා ජීවත් වන්නේ දිය යට තෙල් හා ගෑස් ක්ෂේත්‍ර පිහිටා ඇති ප්‍රදේශවල වන අතර ඒවාට යොමු කළ හැකිය.

සාමාන්‍යයෙන් අත්ලාන්තික් සාගරයේ ඉරිතැලීම් කලාපයේ වෙස්ටිමෙන්ටිෆෙරා නොමැත. බොහෝ දුරට ඉඩ ඇති පරිදි, මෙම සාගරයේ පැවැත්ම තුළ ඔවුන්ට එහි යාමට කාලය නොතිබුණි. නමුත් පැසිෆික් සාගරයේ මෙන්, එහි ඇත:

1) ඉස්සන්, හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් සහජීවන බැක්ටීරියා වාචික අත් පා මතුපිට ජීවත් වන;

2) බිවල්ව්, ඔවුන් ගිලිහි ජීවත් වන;

3) දීප්තිමත් රතු පොලිචේට් පණුවන්, ඔවුන් ශරීරයේ මතුපිට ජීවත් වේ (සහ පණුවාට කෙසේ හෝ මතුපිට හරහා ඒවා අවශෝෂණය කරගත හැකිය).

කලින් සඳහන් කළ පරිදි, කළු දුම් පානය කරන්නන්ගේ ප්‍රජාවේ සියලුම ජීවීන් සෑදී ඇත්තේ ගිනිකඳු සම්භවයක් ඇති කාබන් ඩයොක්සයිඩ් වලින් ගිනිකඳු සම්භවයක් ඇති සල්ෆර් සංයෝගවල ශක්තිය හරහා ලබා ගන්නා කාබනික ද්‍රව්‍ය මගිනි. කෙසේ වෙතත්, ඒවා සියල්ලම (බැක්ටීරියා ඇතුළුව) ඔක්සිකාරක කාරකයක් ලෙස නිදහස් ඔක්සිජන් භාවිතා කළ බැවින්, ඒවා ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයෙන් ස්වාධීනව පවතින බව තවමත් පැවසිය නොහැක. තථ්‍ය, රසායනික සංශ්ලේෂණය සහ ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය සමානාත්මතා පදනමක් මත මෙම පරිසර පද්ධතිවල ජීවයට දායක විය. පෘථිවි අභ්‍යන්තරය මෙම පරිසර පද්ධතිවලට අඩු කිරීමේ කාරකයක් ලබා දුන් අතර සූර්යයා (ප්‍රභාසංස්ලේෂණ ශාක හරහා) ඔක්සිකාරක කාරකයක් සැපයීය. ඔක්සිකාරක කාරකයේ ප්‍රභවය අඩු කිරීමේ ප්‍රභවයට වඩා බාල බව සැලකිල්ලට ගත යුතුය. සූර්යයාගේ ශක්තිය ලැබෙන්නේ හයිඩ්‍රජන් වලින් හීලියම් න්‍යෂ්ටික විලයනය වීමෙනි. පෘථිවි අභ්‍යන්තරයේ රසායනික සංයෝගවල ශක්තිය දළ වශයෙන් පෘථිවිය සෑදීමේදී ඒවා තුළ ගබඩා කර ඇති අතර එය සමස්තයක් ලෙස සෞරග්‍රහ මණ්ඩලයේ කොටසක් ලෙස සූර්යයා සමඟ සමගාමීව කොස්මික් වායුව සහ දූවිලි වලින් සෑදී ඇත. සූර්යයා දෙවන පරම්පරාවේ තරුවකි, එබැවින් පෘථිවිය ඇතුළු සෞරග්‍රහ මණ්ඩලය සෑදී ඇත්තේ පළමු පරම්පරාවේ සුපර්නෝවා පිපිරුම් වලදී පිටවන ද්‍රව්‍ය ඝනීභවනය වීමේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙසය.

පෘථිවියේ පරිවෘත්තීය හා ශක්තියේ ජීව විද්‍යාත්මක ක්‍රියාවලීන්ගේ පරිණාමයේ ඉතිහාසය

ඔබ සහ මම, ප්‍රධාන වශයෙන් සතුන් හා ශාක වලින් වට වූ සතුන් ලෙස, ජීවීන්ගේ පරිවෘත්තීය හා ශක්තිය සංවිධානය කිරීම සඳහා ඇති විවිධ විකල්ප ගැන අමතක නොකළ යුතුය. ඒවා සියල්ලම (සහ බොහෝ විට අප නොදන්නා සමහරක් පවා) ප්‍රොකැරියෝටවල සාක්ෂාත් කර ගත් අතර යුකැරියෝටවලට උරුම වූයේ ඒවායින් දෙකක් පමණි - “සත්ව” සහ “ශාක”. පොදුවේ ගත් කල, මාක්ස්වාදය මෙන් ජීවිතයේ “ආර්ථික” පැත්තට (මෙම විහිළුව දැන් කිසිසේත්ම අදාළ නොවේ) මූලාශ්‍ර තුනක් ඇත: ශක්තිය, කාබන් සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන (එනම්, අඩු කිරීමේ කාරකයක් ලෙස භාවිතා කරන ද්‍රව්‍යයකි; මූලද්‍රව්‍යවල, ඉලෙක්ට්‍රෝන දායකයා බොහෝ විට හයිඩ්රජන් වේ).

බලශක්ති ප්‍රභවයට අනුව, සියලුම ජීවීන් ෆොටෝට්‍රොෆ් වලට බෙදා ඇත - ආලෝකයේ ශක්තිය භාවිතා කරමින්, සහ රසායනික බන්ධනවල ශක්තිය භාවිතා කරමින් රසායනික ද්‍රව්‍ය.

කාබන් ප්‍රභවයට අනුව, ඒවා ස්වයංක්‍රීය ද්‍රව්‍ය වලට බෙදා ඇත - කාබන් ඩයොක්සයිඩ් භාවිතයෙන් සහ විෂමතා - කාබනික ද්‍රව්‍ය භාවිතා කරමින්.

ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රභවයට අනුව, ඒවා කාබනික ද්‍රව්‍ය ලෙස බෙදා ඇත - හයිඩ්‍රජන් භාවිතා කරන කාබනික, සහ ලිතෝට්‍රොෆ් - අකාබනික ද්‍රව්‍ය භාවිතා කරන - ලිතෝස්ෆියරයේ ව්‍යුත්පන්න. මේවා අණුක හයිඩ්‍රජන්, ඇමෝනියා, හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ්, සල්ෆර්, කාබන් මොනොක්සයිඩ්, යකඩ සංයෝග ආදිය විය හැක.

මට කියන්න, මේ ත්‍රිවිධ වර්ගීකරණයට අනුව ඔබ සහ මම කවුද? අපි ආලෝකයේ ශක්තිය කෙලින්ම භාවිතා කරන්නේ නැත, අපි පෝෂ්‍ය පදාර්ථවල ශක්තිය භාවිතා කරමු. මෙයින් අදහස් කරන්නේ අපි රසායනඥයින් බවයි. අපගේ ශරීරයේ අණු සෑදීමට කාබන් ලබා ගන්නේ කොහෙන්ද? එසේම ආහාර වලින්, එයින් අදහස් වන්නේ අපි heterotrops බවයි. අපි ඉලෙක්ට්‍රෝන ලබා ගන්නේ කොහෙන්ද? අප ඔක්සිකරණය කරන්නේ කුමන ද්‍රව්‍යද? සමහරවිට ඉතාම සුළු නොවන ප්රශ්නය. අපි අනුමාන කරමු. ඔක්සිජන් ශක්තිමත් ඔක්සිකාරක කාරකයක් බව කිහිප වතාවක්ම පවසා ඇත. ඔක්සිජන් භාවිතා කරන ස්ථානයේ ඔක්සිකරණය සිදු වන බව ඔබට අනුමාන කළ හැකිය. එය භාවිතා කරන්නේ කොහේද? සියලුම ප්රභේදයන් තුළ: එදිනෙදා ජීවිතයේදී සහ ජෛව රසායනය යන දෙකම, මෙම ක්රියාවලිය ශ්වසනය ලෙස හැඳින්වේ. අපි සාමාන්‍ය හුස්ම ගැනීමේ සමීකරණය සිහිපත් කරමු:

(CH 2 O) + O 2 = CO 2 + H 2 O.

ඔක්සිජන් හයිඩ්‍රජන් කාබෝහයිඩ්‍රේට වලින් ඉවතට ගෙන ක්‍රියාවලියේදී එය ඔක්සිකරණය කර ඇති බව අපට පෙනේ. තවද මෙහි ඉලෙක්ට්‍රෝන වල ආරම්භක ප්‍රභවය කාබනික ආහාර වේ.

එබැවින්, අපි සතුන් යනු රසායනික රසායනික ද්‍රව්‍ය වේ.

ශාක ගැන කුමක් කිව හැකිද? ඒවා phototrophs, එය තේරුම් ගත හැකිය. ඒවා ඔටෝට්‍රොෆ්, අපි ඒකත් ඉගෙන ගත්තා. ඔවුන් අවසානයේ ඔක්සිකරණය කරන්නේ කුමක් ද? දැන් අපි ප්‍රභාසංශ්ලේෂණ සමීකරණය දෙස ආපසු බලමු. ඇත්ත වශයෙන්ම, ඔබට කිසිවක් මතක තබා ගැනීමට අවශ්‍ය නැත, පෙර සමීකරණයේ දකුණු සහ වම් පැති නැවත සකස් කරන්න:

CO 2 + H 2 O = (CH 2 O) + O 2.

මහා ඔක්සිකාරක කාරකය වන ඔක්සිජන් මෙහි ඔක්සිකරණය වේ. අණුක ඔක්සිජන්හි එහි ඔක්සිකරණ තත්ත්වය 0 වේ, වම් පස ඇති සියලුම ද්රව්යවල එය -2 වේ. තවද කාබන් අඩු වේ (එය ප්‍රතිලෝම ප්‍රතික්‍රියාවේදී ඔක්සිකරණය වේ). එය අකාබනික ද්රව්යයක දක්නට ලැබේ - කාබන් ඩයොක්සයිඩ්. කෙසේ වෙතත්, ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය අදියර දෙකකින් සිදුවන බවත් ජල අණුවකින් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් කරන විට ජලයේ ප්‍රභා විච්ඡේදනයේදී ඔක්සිජන් සෑදෙන බවත් අපි මතක තබා ගනිමු. ජලය ද අකාබනික සංයෝගයකි, එබැවින් ශාක photoautolithotrophs වේ.

අපගේ දේශනය කැප වන්නේ බලශක්තිය ලබා ගැනීම සහ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් වලින් කාබන් කාබනික ද්‍රව්‍ය බවට සවි කිරීම සඳහා ය. නමුත් ජීව විද්‍යාත්මක කාබනික ද්‍රව්‍යවල වෙනත් වැදගත් අංග තිබේ. පොස්පරස්, සල්ෆර් වැනි ඒවායින් බොහොමයක් ජලයේ ද්‍රාව්‍ය ද්‍රව්‍යවල පවතී. නයිට්රජන් තවත් කාරණයක්. එය ඇමෝනියම් ලවණ, නයිට්‍රයිට් සහ නයිට්‍රේට් වැනි ජලයේ ද්‍රාව්‍ය ද්‍රව්‍යවල ද පවතී. කෙසේ වෙතත්, නූතන ලෝකයේ ඒවා සියල්ලම පාහේ (ගිනිකඳු නිෂ්පාදන හැර) ජෛවජනක සම්භවයක් ඇති අතර, ජීවජනක නයිට්‍රජන් පවතින්නේ අණුක ආකාරයෙන් පමණි. එබැවින් වායුගෝලීය නයිට්‍රජන් සවි කිරීම වැදගත් ගැටලුවකි. එය විසඳිය හැක්කේ සයනොබැක්ටීරියා ඇතුළු බැක්ටීරියා වලට පමණි. ජෛව රසායනික නයිට්‍රජන් සවිකිරීමේ යෝජනා ක්‍රමවලින් අපි ඔබට බරක් පටවන්නේ නැත. (එවැනි සියලුම යෝජනා ක්‍රමවල, සියලුම වැදගත් චරිත - එන්සයිම - ඒවායේ අසාමාන්‍ය සංකීර්ණත්වය නිසා සෑම විටම තිරය පිටුපස පවතින බව සලකන්න: උපස්ථරවල අන්තර් පරිවර්තනය සහ එන්සයිම ප්‍රතික්‍රියා නිෂ්පාදන පමණක් රූප සටහන් වල දැක්වේ.)

ජීවයේ සම්භවය පිළිබඳ ගැටලුවට කෙටි මානසික විනෝද චාරිකාවක් යමු. ඔබ සිතන්නේ කවුද මුලින්ම පැමිණියේ - autotrophs හෝ heterotrops? ඔටෝට්‍රොෆ් කාබනික ද්‍රව්‍ය නිර්මාණය කරන අතර විෂමට්‍රොෆ් ඒවා අනුභව කරන බැවින් ජීවිතය ඔටෝට්‍රොෆ් වලින් ආරම්භ වී තිබිය යුතු බව සරල සිතුවිල්ලක් මතකයට නැඟිය හැකිය, මන්ද විෂමට්‍රොෆ් පළමුව පෙනී සිටියේ නම් “කන්න” කිසිවක් නොමැති බැවිනි. මෙම අදහස සම්පූර්ණයෙන්ම වැරදියි. එය අඩු කිරීමේ දැන්වීම් විකාරයක් නියෝජනය කරයි යථාර්ථවාදයේ මූලධර්මය- දැන් පවතින දේ මත පදනම්ව අතීත තත්වයන් නැවත ගොඩනැගීම. Heterotrops ඔටෝට්‍රොෆ් වලට වඩා කලින් දර්ශනය විය යුතුය, මන්ද ඒවා මූලික වශයෙන් වඩාත් සරලව ව්‍යුහගත කළ හැකි බැවිනි - සියල්ලට පසු, සංකීර්ණ අණු විනාශ කිරීමෙන් ශක්තිය ලබා ගැනීම මෙම සංකීර්ණ අණු සරල ඒවායින් තැනීමට වඩා පහසු වන අතර වෙනත් ප්‍රභවයකින් ශක්තිය ලබා ගනී. "බිඳීම - ගොඩනඟන්න එපා" යන මූලධර්මය නියත වශයෙන්ම විශ්වීය වේ, එය තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමයේ තරමක් නිවැරදි පරාවර්තනයක් වන බැවිනි.

ජීවිතය ආරම්භයේ දී එක් වරම ඉතා සංකීර්ණ දෙයක් ලෙස ඇති වූ බව උපකල්පනය කිරීමට අපට හේතුවක් නැත, එබැවින් අපි ජීවිතයේ මතුවීම හා පරිණාමය සරල සිට සංකීර්ණ දක්වා මාර්ගයක් ලෙස සැලකිය යුතුය. ජීවිතය පවා පැමිණියේ කොහෙන්ද? පොදුවේ ගත් කල, අපි සුරංගනා කතා විකල්ප ඉවත දැමුවහොත්, අපට මෙන්ම බරපතල විද්‍යාඥයින්ටද මතකයට එන එකම දෙය නම්, පළමු ජීව පද්ධති යම් ආකාරයක "අජීවී" කාබනික ද්‍රව්‍ය වලින් ස්වයං-සංවිධානය වීමයි. මෙය සිදුවීමට බොහෝ දේ විය යුතුය. නවීන විද්‍යාත්මක දත්ත වලට අනුව, මෙය එසේ විය: පෘථිවි පෘෂ්ඨයේ අතිරේක ජීව විද්‍යාත්මකව දිස් වූ තරමක් සංකීර්ණ කාබනික සංයෝග රාශියක් තිබුණි. මෙන්න පළමු heterotrops සඳහා "ආහාර"! නමුත් එය ඉක්මනින් අවසන් විය යුතුව තිබුණි. Heterotrops ටික වේලාවක් එකිනෙකා අනුභව කළ හැකි නමුත් එවැනි සියලු ක්‍රියාවලීන් සමඟ ද්‍රව්‍ය හා ශක්තිය නොවැළැක්විය හැකිය. ජෛවගෝලයේ ඔවුන්ගේ සංචිත කෙසේ හෝ නැවත පිරවීමට සිදු විය. මෙහිදී ඔටෝට්‍රොෆ් පෙනුමෙන් තත්වය සුරැකිණි.

නිසැකව ම මේවා photoautotrophs නොවේ. ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය ඉතා සංකීර්ණයි. සියලුම විද්‍යාඥයින් ඒකමතිකව අදහස් කරන්නේ පළමු ස්වයංක්‍රීය ද්‍රව්‍ය රසායනික ස්වයංක්‍රීය ද්‍රව්‍ය බවයි. අකාබනික ද්‍රව්‍යවලින් ශක්තිය නිස්සාරණය කිරීමේ රසායනික ක්‍රම දැන් පවා විවිධාකාර බව අපි දැනටමත් දැක ඇත්තෙමු. ජීවයේ උදාවේදී මෙම විවිධත්වය රසායනික තත්වයන්ගේ විවිධත්වය මෙන් ම ඊටත් වඩා විශාල වූ බව පැහැදිලිය. එකල ගිනිකඳු සහ කොස්මික් සිරුරු මගින් බෝම්බ හෙලීම වඩා ක්‍රියාකාරී විය; වායුගෝලයේ සැලකිය යුතු සාන්ද්‍රණයක නිදහස් ඔක්සිජන් නොතිබූ අතර එමඟින් විවිධ අකාබනික අඩු කිරීමේ කාරක (ඇමෝනියා, හයිඩ්‍රජන්, ආදිය) පෘථිවි පෘෂ්ඨයේ පැවතීමට ඉඩ සලසයි; අවසානයේ, අජිවජනක සම්භවයක් ඇති කාබනික ද්රව්ය පැවතුනි. එවිට වායුගෝලය අඩු කිරීමේ ස්වභාවයක් තිබූ අතර අඩු සැපයුමේ ඔක්සිකාරක කාරකයක් තිබුණි. මේ සියල්ලෙන්, මෙම කාබනික ද්‍රව්‍යයේ පාරිභෝගිකයන් ලෙස නිශ්චිතවම අජීවී කාබනික ද්‍රව්‍ය වලින් මුලින් මතු වූ ජීවීන් විවිධාකාර අකාබනික ශක්ති ප්‍රභවයන් වෙත මාරු වීමට ප්‍රකෝප කර තිබිය යුතුය.

නමුත් chemoautotrophs ද ඉතා සංකීර්ණ ජෛව රසායනය මගින් කැපී පෙනේ. අප දන්නා ඕනෑම ඔටෝට්‍රොෆි සඳහා පටලයේ පැති හරහා ප්‍රෝටෝන සාන්ද්‍රණයේ වෙනස නිර්මාණය කිරීම හා භාවිතා කිරීම හා සම්බන්ධ පද්ධති අවශ්‍ය වේ, මූලික වශයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමය සහ ATP සින්තටේස්. මේ සියල්ල ඇති වූයේ කෙසේද? මේ සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, අපේ පෘථිවියේ ආරම්භක ජීවයේ වර්ධනය කුමන අවධිවල සිදු වූයේද යන්න පිළිබඳ තරමක් විශ්වාස කළ හැකි, තරමක් අනපේක්ෂිත වුවද, න්‍යායක් තිබේ.

1. ග්ලයිකොලිසිස් සොයා ගැනීම. ජීවීන් තුළ ශක්තිය ලබා ගැනීම සඳහා එකම විශ්වීය හා ඒ සමගම ඉතා අකාර්යක්ෂම යාන්ත්රණය ග්ලයිකොලිසිස් වේ. පෙනෙන විදිහට, පළමු ජීවීන් පැවතියේ හයිඩ්‍රජන් වලින් පොහොසත් පරිසරයේ ඇති (ඔවුන් විසින්ම ස්වයං-සංවිධානය වූ) කාබනික ද්‍රව්‍යවල නවීන ග්ලයිකොලිසිස් වලට සමාන ඔක්සිකරණ ක්‍රියාවලීන් හරහා ATP නිශ්චිත ප්‍රමාණයක් ඔවුන්ට ලැබුණු බැවිනි. වචන, පැසවීම නිසා. මෙම ක්‍රියාවලි අතරතුර, ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ හයිඩ්‍රජන් NAD-H හෝ NADP-H හරහා එක් කාබනික අණුවක සිට තවත් එකකට මාරු වේ. රීතියක් ලෙස, අඩු කරන ලද අණු ජීව ද්‍රව්‍ය තැනීම සඳහා භාවිතා කරන අතර ඔක්සිකරණය වූ ඒවා “කාර්මික අපද්‍රව්‍ය” ආකාරයෙන් පරිසරයට මුදා හරිනු ලැබේ. එවැනි අණු සාමාන්යයෙන් කාබනික අම්ල (ලැක්ටික්, ඇසිටික්, ෆෝමික්, ප්රොපියොනික්, බියුටිරික්, සුචිනික් - මෙම සියලු ප්රභේද නවීන බැක්ටීරියා වල දක්නට ලැබේ).

2. ප්‍රෝටෝන පොම්පය සොයා ගැනීම. ජීවයේ මෙම ප්‍රාථමික රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වයේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස පරිසරය ක්‍රමයෙන් ආම්ලික විය. ජීවයේ වර්ධනයේ යම් අවස්ථාවක දී පෘථිවියේ කාබනික පොහොසත් ජලය - අවම වශයෙන් ඒවා සමඟ සංතෘප්ත පස හෝ සමස්ත ලෝක සාගරය පවා - වචනාර්ථයෙන් ආම්ලික බවට පත් වූ බව උපකල්පනය කළ හැකිය. ජලජ පරිසරය ආම්ලික කිරීම සඳහා සෛල වලින් ප්‍රෝටෝන සක්‍රීයව පොම්ප කිරීම සඳහා පද්ධති සංවර්ධනය කිරීම අවශ්‍ය වූයේ ඒවායේ අභ්‍යන්තර පරිසරය පවත්වා ගැනීම සඳහා ය. එවැනි පොම්ප කිරීම ATP පරිභෝජනය සමඟ සිදු කරන ලදී සෛල පටලය විනිවිද යන විශේෂ ප්රෝටීන් පොම්ප.

මෙම අවස්ථාවෙහිදී ජීවී ජීවීන් විෂමතාවන් ලෙස දිගටම පැවතුනි.

3. ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමය සොයා ගැනීම. ජීවජනක කාබනික ද්‍රව්‍ය පුනර්ජනනීය නොවන සම්පතක් විය. එහි අඩුවෙන් ඉතිරි වූ අතර ග්ලයිකොලිසිස් හරහා ATP නිපදවීම වඩ වඩාත් දුෂ්කර විය. ප්‍රෝටෝන පොම්ප හරහා ප්‍රගතිශීලී ආම්ලීකරණයට ප්‍රතිරෝධය වැඩි වැඩියෙන් ATP අවශ්‍ය විය. ආම්ලිකතාවයේ ගැටළුව වෙනත් ආකාරයකින් විසඳීම සඳහා, පටල ආශ්‍රිත ප්‍රෝටීන පද්ධති සොයා ගන්නා ලද අතර එමඟින් අතිරික්ත සමහර ද්‍රව්‍යවලින් ඉලෙක්ට්‍රෝන මාරු කිරීම හා සම්බන්ධ රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියා වල ශක්තිය හේතුවෙන් සාන්ද්‍රණ අනුක්‍රමයකට එරෙහිව ප්‍රෝටෝන ට්‍රාන්ස්මෙම්බ්‍රේන් ප්‍රවාහනය සිදු කරන ලදී. අන් අයට මාධ්‍යය, නමුත් NAD -N හෝ NADP-N හි මැදිහත් වීමකින් තොරව. එවැනි ද්රව්ය කාබනික අම්ල සහ පරිසරයේ එකතු වූ අකාබනික ද්රව්ය විය. සාකච්ඡා කරන ලද ට්‍රාන්ස්මෙම්බ්‍රේන් ප්‍රෝටෝන අපනයන පද්ධති ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමයේ මූලාකෘතිය විය. ආම්ලික පරිසරයක ජීවත් වන බැක්ටීරියා තවමත් අඩු ආම්ලික අභ්යන්තර පරිසරයක් පවත්වා ගැනීම සඳහා ඉලෙක්ට්රෝන ප්රවාහක දාමය භාවිතා කරයි. ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමය මතුවීම හේතුවෙන් ATP ඉතුරුම් අත්කර ගන්නා ලදී, එබැවින් මෙම දාමයේ වාහකයන්ට එය නොමැති ජීවීන්ට වඩා නිසැකවම වාසියක් ලැබුණි.

4. ATP සින්තටේස් සොයා ගැනීම. රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියා භාවිතා කරන පටල ප්‍රෝටෝන අපනයන පද්ධති ක්‍රමයෙන් වැඩිදියුණු වූ අතර අවසානයේ ATP මත යැපෙන පටල පොම්ප අභිබවා ගියේය. මෙමගින් දෙවැන්නාගේ කාර්යය ආපසු හැරවීමට හැකි විය. දැන්, ඊට පටහැනිව, ඔවුන් දියත් කර ඇතසෛල තුළට ප්‍රෝටෝන, ADP වෙතින් ATP සංස්ලේෂණය කරයි. ATP සංස්ලේෂණය කිරීම සඳහා ප්‍රෝටෝන සාන්ද්‍රණයේ වෙනස භාවිතා කරමින් ATP සින්තේටේස් හටගත්තේ එලෙසිනි. ඉහත සඳහන් කළ පරිදි, ATP සින්තටේස් ක්‍රියාව ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි ය - ඉහළ ATP සාන්ද්‍රණයකදී සහ පටලයේ දෙපස කුඩා විභව වෙනසකදී, එය ඊට ප්‍රතිවිරුද්ධව, ප්‍රෝටෝන සාන්ද්‍රණ අනුක්‍රමයක් නිර්මාණය කරයි. ATP synthetase (සහ මෙම ප්‍රෝටීන සංකීර්ණය ව්‍යතිරේකයකින් තොරව සියලුම නවීන ජීවීන් තුළ පවතී) නිර්වායු බැක්ටීරියා වල ක්‍රියා කරන්නේ ප්‍රෝටෝන පොම්පයක් ලෙස ය.

ATP synthetase නිර්මාණය කිරීම විශාල දියුණුවක් විය. මෙම අවස්ථාවෙහිදී, ජීවීන් අභ්‍යන්තර පරිසරය පවත්වා ගැනීමේ ගැටලුව සහ ශක්තිය ලබා ගැනීමේ ගැටලුව යන දෙකම විසඳා ගත් අතර, පළමු වරට විෂමතාපයන්ගෙන් ස්වයංක්‍රීයව බවට පත් විය, එනම් chemoautotrophs. නවීන කෙමෝඕටෝට්‍රොෆ් මෙන්, ඔවුන් ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමය භාවිතයෙන් රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියා හරහා ශක්තිය ලබා ගත්හ. කෙසේ වෙතත්, ශක්තියට අමතරව, ජීවයට අඩු කාබනික ද්රව්ය සංශ්ලේෂණය අවශ්ය වේ. ඒ වන විට එහි අජිවජනක සංචිත ප්‍රායෝගිකව අවසන් වී තිබුණි. එවැනි කාබනික ද්රව්ය සංශ්ලේෂණය සඳහාද නවඅඩු කළ කෝඑන්සයිමය NADP-H වැනි ශක්තිමත් හයිඩ්‍රජන් පරිත්‍යාගශීලීන් අවශ්‍ය වේ. ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමය ප්‍රතිවර්තනය කිරීමෙන් ප්‍රෝටෝන සාන්ද්‍රණයේ වෙනස සහ නවීන NAD-H ඩිහයිඩ්‍රොජිනේස් වලට සමාන එන්සයිමයක ක්‍රියාකාරිත්වය හේතුවෙන් ATP සංශ්ලේෂණය මෙන් මෙම කෝඑන්සයිම ප්‍රතිසාධනය ඉදිරියට යා හැකිය, එය ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට ක්‍රියා කළේය - අඩු කිරීම. NAD+ වෙතින් NAD-H.

මෙම ජීවීන් නූතන ලෝකයේ අතිශයින් දුර්ලභ වන නිර්වායු රසායනික ද්‍රව්‍ය බව කරුණාවෙන් සලකන්න. ඔක්සිජන් වැනි ප්‍රබල ඔක්සිකාරක කාරකයක් නොමැති විට, බොහෝ විට රසායනික සංශ්ලේෂණයේ පළමු යෝජනා ක්‍රම පදනම් වී ඇත්තේ නොසැලකිය යුතු බලශක්ති ප්‍රතිලාභ සහිත රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියා මත ය. ප්‍රෝටෝන අනුක්‍රමණයක් භාවිතා කිරීම පිටුපස ඇති අදහස වූයේ එවැනි බොහෝ ප්‍රතික්‍රියා වලින් ලැබෙන කුඩා ප්‍රතිලාභ එකතු වන අතර NADP-H අඩු කිරීම වැනි ශක්ති-දැඩි ප්‍රතික්‍රියා සඳහා භාවිතා කළ හැකි බවයි.

5. ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය සහ ප්‍රභා පද්ධතිය සොයා ගැනීම 1. අපට පෙනෙන පරිදි, ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය සඳහා පූර්වාවශ්‍යතා බොහොමයක් මේ වන විට දැනටමත් පැවතුනි - ATP සංස්ලේෂණය, ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමය සහ NAD-H භාවිතයෙන් කාබනික ද්‍රව්‍ය සංශ්ලේෂණය සඳහා ජෛව රසායනික මාර්ග සොයා ගන්නා ලදී. ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයට පෙර එක් පියවරක් ඉතිරිව තිබුණි - ෆෝටෝන ශක්තිය ග්‍රහණය කර එය ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමයට සම්බන්ධ රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියා පද්ධතියට මාරු කළ හැකි වර්ණකවල පෙනුම. නවීන ප්‍රභාසංස්ලේෂණ විද්‍යාවේ ඇන්ටෙනා පද්ධති ඉතා සංකීර්ණ වන අතර පළමු ඒවා බොහෝ විට සරල විය යුතුය. අපි දැනටමත් හැලෝබැක්ටීරියා මගින් ආලෝක ශක්තිය භාවිතා කිරීම සඳහා සරල යාන්ත්රණයක් පරීක්ෂා කර ඇත. ෆෝටෝන ශක්තිය ග්‍රහණය කර ගත හැකි පළමු ඇන්ටනා අපගේ පැරණි මිතුරන් බව මතයක් තිබේ - න්‍යෂ්ටික අම්ලවල නයිට්‍රජන් භෂ්ම. ඔබට මතක ඇති පරිදි, ක්ලෝරෝෆිල්වල මෙන් එතරම් ආකර්ෂණීය පරිමාණයකින් නොවුවද, ද්විත්ව සහ තනි බන්ධන ප්‍රත්‍යාවර්ත කිරීමේ අනුනාද පද්ධතියක් ද පවතී.

බොහෝ විට, අද දක්වා නොනැසී පවතින ප්‍රභාපද්ධතීන් අතුරින්, ප්‍රභාපද්ධතිය 1 ප්‍රථමයෙන් මතු වූ අතර එය හරිත සල්ෆර් බැක්ටීරියා පෙනුමට හේතු විය. බාහිර ඔක්සිකාරක සහ අඩු කිරීමේ කාරක අවශ්‍ය නොවන ඓතිහාසික වශයෙන් චක්‍රීය ෆොටෝෆොස්ෆොරයිලේෂන් ප්‍රථමයෙන් මතු වූ බව නැවතත් සිතිය හැකිය. කෙසේ වෙතත්, වඩාත්ම වැදගත් වූයේ, සූර්යාලෝකයේ ශක්තිය භාවිතා කරමින් NADP+ සිට NADP-H දක්වා සෘජුවම අඩු කිරීමටත්, ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් ඉවත් කිරීමටත්, උදාහරණයක් ලෙස, හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් සිට පරමාණුක සල්ෆර් දක්වා ඔක්සිකරණය කිරීමටත්, නවීන හරිත සල්ෆර් බැක්ටීරියා වල මෙන් මෙම ප්‍රභා පද්ධතියට ඇති හැකියාවයි. ප්‍රභා පද්ධති 1 ප්‍රෝටීන වල සංයුතියේ සල්ෆර් වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරන බව අපි සටහන් කරමු.

මාර්ගය වන විට, මෙය සිදු වූයේ වසර බිලියන 3-4 කට පෙර, එනම් පෘථිවියේ පෙනුමෙන් වසර බිලියනයකට පසුවය. Chemoautotrophs කාලය ගෙවී ගොස් ඇත, photoautotrophs කාලය ආරම්භ වී ඇත.

6. ජලයේ ප්‍රභා විච්ඡේදනය සොයා ගැනීම. නිදහස් ඔක්සිජන් පෙනුම.පළමු ප්‍රභාසංස්ලේෂණ ක්‍රියාවලියේ ගැටලුව වූයේ හොඳ අකාබනික අඩු කිරීමේ කාරකයන්ගේ හිඟයයි. ජලය "ඉතා නරක" අඩු කිරීමේ නියෝජිතයා, නමුත් එය අසීමිත ප්රමාණවලින් ලබා ගත හැකිය. නිල්-කොළ ඇල්ගී (සයනොබැක්ටීරියා) තුළ ඇති වූ කොළ (ඡායාරූප පද්ධතිය 1) සහ දම් (ඡායාරූප පද්ධතිය 2) සල්ෆර් බැක්ටීරියා එක් සංයුජ පද්ධතියකට උරුම වූ ප්‍රභා පද්ධති දෙකක එකතුව, අනුක්‍රමිකව ග්‍රහණය කරගත් ෆෝටෝන දෙකක ශක්තිය ඒකාබද්ධ කිරීමෙන්, එය කළ හැකි විය. ජලය ඔක්සිකරණය කිරීම, ඔක්සිජන් පරමාණු වලින් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් කිරීම. මෙය සැබවින්ම බිහිසුණු ප්‍රතිවිපාක ඇති කළ පළමු ජීවීන්ගේ ශක්තියේ වැදගත් ඉදිරි ගමනක් විය. ප්‍රභා පද්ධති දෙකක එකතුවක් සමඟින්, සයනොබැක්ටීරියා හෙවත් නිල්-කොළ ඇල්ගී වල මුතුන් මිත්තන් පාරිසරික රසායනික ද්‍රව්‍ය සඳහා අවම අවශ්‍යතා සහිත ජීවීන් බිහි කළහ. මෙය ජෛවජනක අඩු කරන ලද කාබනික ද්‍රව්‍ය විශාල ප්‍රමාණයක් පෙනෙන්නට හේතු විය - ජීවය සමෘද්ධිමත් වීමට පටන් ගත්තේය. කෙසේ වෙතත්, නිදහස් ඔක්සිජන් වැනි භයානක විෂ පෘථිවිය මතුපිට පෙනෙන්නට පටන් ගත්තේය.

මුලදී, ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේදී නිකුත් වන සියලුම ඔක්සිජන්, ලෝක සාගරයේ බහුලව දක්නට ලැබෙන ද්විසංයුජ යකඩ අයන, ත්‍රිසංයුජ යකඩ බවට ඔක්සිකරණය කිරීමට භාවිතා කරන ලද අතර එය යකඩ ඔක්සයිඩ් ස්වරූපයෙන් අවක්ෂේප කිරීමට පටන් ගත්තේය. මෙම ක්‍රියාවලිය වසර බිලියන 2.7 කට පෙර ආරම්භ වී වසර බිලියන 2 කට පමණ පෙර අවසන් විය. මෙම වසර මිලියන 700 (ඩයිනෝසෝරයන් වඳ වී ගියේ වසර මිලියන 65 කට පමණ පෙර බව මතක තබා ගන්න) නවීන ආකාරයේ ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයක් පෘථිවියේ පැවතුනි, ජලයේ ප්‍රභා විච්ඡේදනය සමඟ; නිදහස් ඔක්සිජන් සෑදී ඇත, නමුත් එය වායුගෝලයේ නොතිබුණි. මෙයින් අදහස් කරන්නේ හුස්ම ගැනීම පෘථිවියේ තවමත් සොයාගෙන නොමැති බවයි. මෙයින් අදහස් කරන්නේ, නැවතත්, ඵලදායී විෂමතාවන්ගේ පැවැත්ම සඳහා පෘථිවිය මත පූර්වාවශ්යතාවයන් නොතිබූ බවයි. නූතන ලෝකයේ ජෛවජනක කාබනික ද්‍රව්‍ය බිඳවැටීමේදී එතරම් වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරන “සතුන්” ගැන පමණක් නොව වායුගෝලීය බැක්ටීරියා ගැනද කතා කළ නොහැක. මේ කාලය පුරාම පෘථිවියේ යම් ආකාරයක ස්වර්ණමය යුගයක් තිබූ බව අපට පැවසිය හැකිය, කිසිවෙකු කිසිවෙකු අනුභව නොකළ (මළ සිරුරු පවා අනුභව නොකළ) භූමික පාරාදීසයකි. එය හිරු එළිය, ජලය, කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සහ වාතයෙන් නයිට්රජන් මගින් "පෝෂණය" කරන ලද වඩාත්ම පරිපූර්ණ හා සැබවින්ම පව් රහිත ජීවීන් විසින් වාසය කරන ලදී. මේවා සයනොබැක්ටීරියා හෝ නිල්-කොළ ඇල්ගී (අද පවතින ඒවා) විය. වඩාත්ම ස්වාධීන ජීවීන් ලෙස, ඔවුන් ශාකවලට වඩා පරිපූර්ණයි, මන්ද, බොහෝ බැක්ටීරියා මෙන්, වායුගෝලීය වාතයෙන් නයිට්රජන් සවි කිරීමට ඔවුන්ට හැකි වේ. (ශාක වලට මෙය කළ නොහැකි අතර ඔක්සිකරණය වූ නයිට්‍රේට් නයිට්‍රජන් හෝ අඩු කළ ඇමෝනියම් නයිට්‍රජන් භාවිතා කළ යුතුය, එය දැන් ජීවජනක සම්භවයක් ඇත.) නිල්-කොළ ඇල්ගී නොගැඹුරු ජලයේ ජනපද ලෙස ජීවත් වූ අතර වර්ධනය විය. මෙම ජනපද අඩු වැඩි වශයෙන් ගෝලාකාර හැඩයෙන් යුක්ත වූ අතර මතුපිට සිට වර්ධනය විය. ෆෙරික් යකඩවලින් පොහොසත් පසෙහි කුඩා අංශු ඒවා මත තැන්පත් වූ අතර, අවසානයේදී මිය ගිය සෛල ජනපදය තුළ තැන්පත් විය. "සතුන්" නොමැති නම්, තනි ජනපදයක වයස ඉතා විශාල විය හැකිය. එවැනි ජනපද ලෙස හැඳින්වෙන පොසිල ආකාරයෙන් සංරක්ෂණය කර ඇත ස්ට්රෝමැටොලයිට්(ග්‍රීක භාෂාවෙන් "ස්ථර සහිත ගල්" ලෙස පරිවර්තනය කර ඇත), බොහෝ විට යකඩ වලින් පොහොසත්, කේන්ද්‍රීය ස්ථර වල ව්‍යුහයක් ඇති ගල්.

7. හුස්ම ගැනීමේ සොයාගැනීම.කෙසේ වෙතත්, සයනොබැක්ටීරියාවේ "පව් රහිතභාවය" පෙනෙන්නට තිබුණි. ජලයේ ප්‍රභා විච්ඡේදනය අතරතුර ඔක්සිජන් වැනි ප්‍රබල ඔක්සිකාරක කාරකයක් මුදා හැරීමෙන්, ඔවුන් ක්‍රමයෙන් ලෝක සාගරයට වස දමා ඔවුන්ගේ සාමකාමී ස්වර්ග රාජ්‍යයේ බිඳවැටීමට සූදානම් වූ අතර, ජීවීන් අඛණ්ඩව එකිනෙකා ගිල ගන්නා කුසගින්නෙන් පෙළෙන යක්ෂයින්ගේ හුරුපුරුදු නිරය ඉක්මනින් ප්‍රතිස්ථාපනය විය. . (මේ සියල්ල රූපකයකි. නමුත් මෑතකදී ඕතඩොක්ස් පල්ලිය විසින් ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද ජීව විද්‍යා ග්‍රන්ථයක් ප්‍රකාශයට පත් කරන ලදී, එහි සඳහන් වන්නේ ආදම්ගේ වැටීමට පෙර ගැහැණු මදුරුවන් හිමොග්ලොබින් අඩංගු විය හැකි යැයි කියනු ලබන මල් පැණි අනුභව කළ හැකි බවයි. මෙය තවදුරටත් විහිලුවක් නොවේ, මෙය බොරුවෙන් හා පිස්සු ෆැන්ටසිවලින් දරුවන් ඇති දැඩි කරමින් ම්ලේච්ඡ මිථ්‍යා විශ්වාසයන් ඇති කාලවලදී අපව ආපසු හරවා යැවීමට උත්සාහ කිරීමකි.) මීට වසර බිලියන 2 කට පමණ පෙර සාගරයේ ද්වි සංයුජ යකඩ අවසන් වී ඔක්සිජන් වායුගෝලයට ඇතුළු වීමට පටන් ගත්තේය. එය වසර බිලියන 1.5 ත් 0.5 ත් අතර වායුගෝලයේ වර්තමාන මට්ටමට ළඟා විය. ඔක්සිජන් පෙනුමට එකල ජීවත් වූ සියලුම ජීවීන්ගේ සමස්ත ජෛව රසායනය ප්‍රතිව්‍යුහගත කිරීම අවශ්‍ය විය, මන්ද එය බොහෝ එන්සයිම (හෝ ඒ වෙනුවට කෝඑන්සයිම) වචනාර්ථයෙන් විෂ කළ බැවිනි. ඒ අතරම, ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමවල ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රතිග්‍රාහකයක් ලෙස අනුවර්තනය වූ මාධ්‍යයේ ප්‍රබල ඔක්සිකාරක කාරකයක් දර්ශනය වූ අතර එමඟින් ඒවායේ කාර්යක්ෂමතාව සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි විය. සෛලීය ස්වසනය හටගත්තේ මෙලෙසිනි. බොහෝ නූතන දම් බැක්ටීරියා එකම ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාම භාවිතයෙන් ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ සිට ශ්වසනය දක්වා මාරු විය හැක.

මෙම අදියරේදී පමණක් ග්ලයිකොලිසිස් වලට වඩා ක්‍රියාවලීන් භාවිතා කරන හීටරොට්‍රොෆ් මතුවීමට හැකි වූ අතර වඩාත් effective ලදායී වේ (මතක තබා ගන්න - 18 වතාවක්!). heterotrops හි පුනරුදය ආරම්භ වී ඇත. දැනට aerobic බැක්ටීරියා විශාල ප්‍රමාණයක් ඇති බව ඔබ දන්නවා. ඒවා සියල්ලම ප්‍රභාසංස්ලේෂණය කිරීමේ හැකියාව නැති වී ඇති නමුත් ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමය රඳවාගෙන ඇති ප්‍රභාසංශ්ලේෂණ බැක්ටීරියා වලින් පැමිණේ. අපේ E. coli පවා එන්නේ දම් පාට බැක්ටීරියා වලින්! ස්වයංක්‍රීය ද්‍රව්‍ය මගින් නිපදවන කාබනික ද්‍රව්‍ය ඵලදායි ලෙස ඔක්සිකරණය කිරීම හරහා ජීවත්වන ජීවීන්ගේ මතුවීම සඳහා පූර්ව කොන්දේසි මතු විය. මේ අනුව, ඔටෝට්‍රොෆ්වරුන්ගේ නොබෙදුණු පාලනය අවසන් විය. ෆෙරික් යකඩ නිධි නැවැත්වීමත් සමඟම, මේ අවස්ථාවේ තෙල් සමුච්චය ව්‍යසනකාරී ලෙස අඩුවීම වැදගත්ය. කලින් ජෛවජනක කාබනික ද්‍රව්‍ය කෙතරම් සෑදී ඇත්ද යත්, එහි අතිරික්තය, දිගු රසායනික පරිවර්තනයකින් පසුව, තෙල් ස්වරූපයෙන් ගැඹුරේ තැන්පත් වූ අතර, එය ඔබ සහ මා වැනි එම දිනවල ජීවීන්ගෙන් පැවත එන්නන්ට ප්‍රසාද දීමනාවක් ලෙස සේවය කළේය. ශ්වසනය පැමිණීමත් සමඟ මෙම කාබනික ද්‍රව්‍ය සඳහා හදිසි ඉල්ලුමක් ඇති වූ අතර එය නව ආක්‍රමණශීලී පාරිභෝගිකයෙකු නිෂ්පාදකයාගෙන් කෙලින්ම ගැනීමට පටන් ගත්තේය.

8. මයිටොකොන්ඩ්‍රියා සහ ප්ලාස්ටිඩ මතුවීම. වසර බිලියන 1.5 කට පමණ පෙර, සමහර ස්වායු බැක්ටීරියා ප්‍රාථමික (සහ මුලින් නිර්වායු!) යුකැරියෝටවල සෛල තුළ ජීවත් වීමට පටන් ගෙන අවසානයේ මයිටොකොන්ඩ්‍රියා බවට වර්ධනය විය. මේ මොහොතේ සිට, මුලින් ඒක සෛලීය සතුන්ගේ පෙනුම හැකි විය. සියලුම නවීන යුකැරියෝට මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ඇති අතර, මෙම මයිටොකොන්ඩ්‍රියා සියල්ලම එකිනෙක සම්බන්ධ වන අතර පැහැදිලිවම ගෘහාශ්‍රිත වී ඇත්තේ එක් වරක් පමණි. මයිටොකොන්ඩ්‍රියා නොමැති ප්‍රාථමික නිර්වායු යුකැරියෝට අද දක්වා නොනැසී පවතී. පසුව, සමහර සයනොබැක්ටීරියා, යුකැරියෝටික් සෛල තුළ ජීවයට මාරු වී, ඇල්ගී ප්ලාස්ටිඩ් බවට පත් වූ අතර, මෙය අවම වශයෙන් තුන් වතාවක් විවිධ ඇල්ගී වල සිදු විය. ශාක පසුව හරිත ඇල්ගී වලින් පරිණාමය විය. සෑම අවස්ථාවකදීම, දැනටමත් මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ඇති සෛල මගින් ප්ලාස්ටිඩ ලබා ගන්නා ලදී. මෙම සෛල "හුස්ම ගන්නේ කෙසේදැයි දැන සිටියේය", නමුත් කාබනික ද්රව්ය සංස්ලේෂණය කරන්නේ කෙසේදැයි දැන සිටියේ නැත, එනම් ඔවුන් සත්ව සෛල විය. මේ අනුව, ශාක, එනම් ප්ලාස්ටිඩ සහ මයිටොකොන්ඩ්‍රියා සහිත ප්‍රභාසංස්ලේෂණයට හැකියාව ඇති යුකැරියෝට් සතුන්ගෙන් ආරම්භ විය (ඇත්ත වශයෙන්ම මෙය සිදු වූයේ තනි සෛල මට්ටමින්).

අපි ඒ සංවර්ධනය දකිනවා, හෝ විකාශයපෘථිවියේ ජීවය (අපි 15 වන දේශනයේදී "පරිණාමය" යන වචනයේ තේරුම ගැන වැඩි විස්තර කතා කරමු) ඉතා අසමාන විය. මූලික වශයෙන් අලුත් කිසිවක් සිදු නොවූ විට, වසර මිලියන සිය ගණනක් පවතින කාල පරිච්ඡේද, වේගවත් නිර්මාණාත්මක ජයග්‍රහණ අනුගමනය කරන ලද අතර එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස පෘථිවියේ මුහුණ රැඩිකල් ලෙස පරිවර්තනය විය. මෙම සෑම ජයග්‍රහණයක්ම යම් ආකාරයක අඩුපාඩුවක් මඟහරවා ගැනීමට ක්‍රමයක් සොයා ගැනීමත් සමඟ සිදු විය - පළමුව එය කාරක අඩු කිරීමේ ඌනතාවයක් වන අතර පසුව ඔක්සිකාරක කාරකයන්ගේ ඌනතාවයකි. මෙම එක් එක් "නව නිපැයුම්" වසර මිලියන සිය ගණනක් හෝ බිලියන ගණනක් බලා සිටීමට සිදු විය, එයින් අදහස් කරන්නේ ඒවා අහම්බෙන් සිදු වූ බවයි - ඕනෑම "අරමුණු" ඉංජිනේරු ක්‍රියාකාරකමක් වඩාත් ඵලදායී වනු ඇත. එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, පෘථිවියේ ජීවය ඉතාමත් හිඟ සම්පත් - ජලය, කාබන් ඩයොක්සයිඩ්, වායුගෝලීය නයිට්‍රජන් සහ ප්‍රධාන බලශක්ති ප්‍රභවය - පුනර්ජනනීය නොවන (!), නමුත් ප්‍රායෝගිකව නිම කළ නොහැකි, හිරු එළිය බවට පත් වී ඇත. සමහර විට පෘථිවියේ මුහුණත තවමත් වෙනස් වී නැති අතර, එය දැන් "බුද්ධිමත්" මානව ක්රියාකාරිත්වයේ ප්රතිඵලයක් ලෙස විය හැකිය. නමුත් එය කෙතරම් ප්‍රයෝජනවත් වනු ඇත්ද සහ එය අප දන්නා ස්වරූපයෙන් මිනිසාට සහ ජීවිතයට මරණය කරා ගෙන යනු ඇත්ද යන්න තවමත් ප්‍රශ්නයකි.

හයවන දේශනය අවසන් වේ. පළමුවැන්න ජීවිතය පිළිබඳ නිර්වචනය සඳහා කැප වූ අතර අනෙක් පහ සියලු වර්ගවල රසායන විද්‍යාව සඳහා කැප කරන ලදී. සහ එය හරි! අපි එදා පදිංචි වූ ජීවිතය පිළිබඳ නිර්වචනය සිහිපත් කරමු: පදාර්ථයේ නිරන්තර ප්‍රවාහය සහ ශක්ති ප්‍රවාහය හේතුවෙන් විශේෂ ව්‍යුහයන්ගේ ස්වරූපයෙන් පවතින ස්වයං-තිරසාර විවෘත පද්ධති සමූහයක් සහ වැඩි හෝ අඩු නිවැරදි ස්වයං ප්‍රජනනයකට හැකියාව ඇත.

මෙහි කියන බොහෝ දේ අප සාකච්ඡා කළ රසායනික මට්ටමින් සාක්ෂාත් වේ. සැකිලි ජෛව සංස්ලේෂණයට හැකියාව ඇති න්‍යෂ්ටික අම්ල වැඩි හෝ අඩු නිවැරදි ස්වයං ප්‍රජනනය සඳහා වගකිව යුතුය. ප්‍රභා පද්ධති සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන දාමය වැනි තරමක් සරල කාබනික අම්ල, විශේෂ නියුක්ලියෝටයිඩ, අතරමැදි කෝඑන්සයිම සහ වඩාත් සංකීර්ණ ප්‍රෝටීන්-වර්ණක පද්ධති ඇතුළත් එන්සයිම ප්‍රතික්‍රියා හරහා පදාර්ථයේ ප්‍රවාහය සහ ශක්ති ප්‍රවාහය සාක්ෂාත් වේ. සමහර විට, "විශේෂ ව්යුහයන් ආකාරයෙන්" යන වගන්තිය පමණක් අප සලකා බැලූ රසායන විද්යාවේ විෂය පථය ඉක්මවා යයි. සමාන අවස්ථා දෙකකදී, අපට දැනටමත් විශේෂ ව්‍යුහයන් අවශ්‍ය විය - පටලයකින් සීමා වූ අවකාශයක්, ප්‍රෝටෝන සාන්ද්‍රණයේ වෙනසක් නිර්මාණය වන ප්‍රතිවිරුද්ධ පැතිවල - ඔක්සිකාරක පොස්පරීකරණයේ ක්‍රියාවලියේදී මයිටොකොන්ඩ්‍රියන්හි අභ්‍යන්තර අවකාශය සහ තයිලකොයිඩ් අභ්‍යන්තර අවකාශය ප්රභාසංස්ලේෂණයේ ආලෝක අවධියේදී. ඇත්ත වශයෙන්ම, අපගේ සලකා බැලීමේ තිරය පිටුපස සෑම විටම අවම වශයෙන් සෛලයේ පිටත පටලය ඉතිරිව ඇති අතර, එමඟින් අපගේ රසායනික ප්‍රතික්‍රියාකාරකය බාහිර අවකාශයේ සිට විවිධ ද්‍රව්‍යවල සියුම් සාන්ද්‍රණයකින් සීමා කරන ලදී.

මේ අනුව, අපි එහි ව්‍යුහාත්මක සංවිධානය සමඟ පරිපූරණය කළ යුතු ජීවිතයේ සමස්ත සාරයම පාහේ සලකා බැලුවෙමු. ඇත්ත වශයෙන්ම ජෛව රසායන විද්‍යාවෙන් ඔබ්බට ඇති සියලුම ජීව විද්‍යාව ජීව විද්‍යාත්මක ව්‍යුහයන් පිළිබඳ විද්‍යාව වන බැවින් අපි ඊළඟ දේශනයේදී මෙය වෙත යමු. අපි සෛලීය මට්ටම ලෙස හඳුන්වන ව්යුහයන් සමඟ ආරම්භ කරමු.

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය වැනි සංකීර්ණ ක්‍රියාවලියක් කෙටියෙන් සහ පැහැදිලිව පැහැදිලි කරන්නේ කෙසේද? තමන්ගේම ආහාර නිපදවිය හැකි එකම ජීවියා ශාක වේ. ඔවුන් එය කරන්නේ කෙසේද? වර්ධනය සඳහා, ඔවුන් පරිසරයෙන් අවශ්ය සියලු ද්රව්ය ලබා ගනී: වාතයෙන්, ජලයෙන් සහ පසෙන් කාබන් ඩයොක්සයිඩ්. ඔවුන්ට සූර්ය කිරණවලින් ලැබෙන ශක්තියද අවශ්‍ය වේ. මෙම ශක්තිය කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සහ ජලය ග්ලූකෝස් (ආහාර) බවට පරිවර්තනය වන අතර ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය වන ඇතැම් රසායනික ප්‍රතික්‍රියා ඇති කරයි. මෙම ක්රියාවලියේ සාරය පාසල් වයසේ දරුවන්ට පවා කෙටියෙන් හා පැහැදිලිව පැහැදිලි කළ හැකිය.

"ආලෝකය සමග"

"ප්‍රභාසංස්ලේෂණය" යන වචනය ග්‍රීක වචන දෙකකින් පැමිණේ - "ඡායාරූප" සහ "සංශ්ලේෂණය", එහි සංයෝජනය "ආලෝකය සමඟ" යන්නයි. සූර්ය ශක්තිය රසායනික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වේ. ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ රසායනික සමීකරණය:

6CO 2 + 12H 2 O + ආලෝකය = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

මෙයින් අදහස් කරන්නේ ග්ලූකෝස් නිපදවීමට කාබන් ඩයොක්සයිඩ් අණු 6 ක් සහ ජල අණු දොළහක් (හිරු එළිය සමඟ) භාවිතා කරන අතර ඔක්සිජන් අණු හයක් සහ ජල අණු හයක් ඇති වන බවයි. ඔබ මෙය වාචික සමීකරණයක් ලෙස නියෝජනය කරන්නේ නම්, ඔබට පහත දේ ලැබේ:

ජලය + හිරු => ග්ලූකෝස් + ඔක්සිජන් + ජලය.

සූර්යයා ඉතා බලවත් බලශක්ති ප්රභවයකි. විදුලිය උත්පාදනය කිරීම, නිවාස පරිවරණය කිරීම, ජලය උණු කිරීම යනාදිය සඳහා මිනිසුන් සෑම විටම එය භාවිතා කිරීමට උත්සාහ කරයි. වසර මිලියන ගණනකට පෙර සූර්ය ශක්තිය භාවිතා කරන්නේ කෙසේදැයි ශාක "හඳුනා ගත්තේ" එය ඔවුන්ගේ පැවැත්ම සඳහා අවශ්ය වූ බැවිනි. ප්‍රභාසංස්ලේෂණය කෙටියෙන් සහ පැහැදිලිව මෙසේ පැහැදිලි කළ හැකිය: ශාක සූර්යයාගේ ආලෝක ශක්තිය භාවිතා කර එය රසායනික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කරයි, එහි ප්‍රති result ලය සීනි (ග්ලූකෝස්), එහි අතිරික්තය කොළ, මුල්, කඳේ පිෂ්ඨය ලෙස ගබඩා වේ. සහ ශාකයේ බීජ. සූර්යයාගේ ශක්තිය ශාකවලට මෙන්ම මෙම ශාක අනුභව කරන සතුන්ටද මාරු වේ. ශාකයක වර්ධනය සහ අනෙකුත් ජීව ක්‍රියාවලීන් සඳහා පෝෂ්‍ය පදාර්ථ අවශ්‍ය වූ විට, මෙම සංචිත ඉතා ප්‍රයෝජනවත් වේ.

ශාක සූර්යයාගෙන් ශක්තිය අවශෝෂණය කරන්නේ කෙසේද?

ප්රභාසංස්ලේෂණය ගැන කෙටියෙන් හා පැහැදිලිව කතා කිරීම, සූර්ය ශක්තිය අවශෝෂණය කර ගැනීමට ශාක කළමනාකරණය කරන්නේ කෙසේද යන ප්රශ්නයට අවධානය යොමු කිරීම වටී. මෙය සිදු වන්නේ කොළ වල විශේෂ ව්‍යුහය නිසා වන අතර එයට හරිත සෛල ඇතුළත් වේ - ක්ලෝරෝප්ලාස්ට්, ක්ලෝරෝෆිල් නම් විශේෂ ද්‍රව්‍යයක් අඩංගු වේ. මෙය කොළ වලට කොළ පැහැය ලබා දෙන අතර හිරු එළියෙන් ශක්තිය අවශෝෂණය කර ගැනීම සඳහා වගකිව යුතුය.

බොහෝ කොළ පළල සහ පැතලි වන්නේ ඇයි?

ශාක පත්‍ර වල ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය සිදුවේ. පුදුම සහගත කරුණ නම්, සූර්යාලෝකය ග්රහණය කර ගැනීමට සහ කාබන් ඩයොක්සයිඩ් අවශෝෂණය කිරීමට ශාක ඉතා හොඳින් අනුගත වීමයි. පුළුල් මතුපිටට ස්තූතියි, වැඩි ආලෝකයක් අල්ලා ගනු ඇත. සමහර විට නිවාසවල වහලය මත සවි කර ඇති සූර්ය පැනල ද පළල් සහ පැතලි වන්නේ මේ හේතුව නිසා ය. පෘෂ්ඨය විශාල වන තරමට අවශෝෂණය වඩා හොඳය.

ශාක සඳහා තවත් වැදගත් වන්නේ කුමක්ද?

මිනිසුන් මෙන්, ශාක ද නිරෝගීව සිටීමට, වර්ධනය වීමට සහ ඔවුන්ගේ වැදගත් කාර්යයන් හොඳින් ඉටු කිරීමට ප්‍රයෝජනවත් පෝෂ්‍ය පදාර්ථ අවශ්‍ය වේ. ඔවුන් පසෙන් ජලයේ දියවන ඛනිජ ලවණ ඔවුන්ගේ මුල් හරහා ලබා ගනී. පසෙහි ඛනිජ පෝෂක නොමැති නම්, ශාක සාමාන්යයෙන් වර්ධනය නොවේ. ගොවීන් බොහෝ විට පස පරීක්ෂා කරන්නේ බෝග වර්ධනය වීමට ප්‍රමාණවත් පෝෂ්‍ය පදාර්ථ ඇති බව සහතික කර ගැනීම සඳහා ය. එසේ නොමැති නම්, ශාක පෝෂණය හා වර්ධනය සඳහා අත්යවශ්ය ඛනිජ අඩංගු පොහොර භාවිතයට යොමු වන්න.

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය එතරම් වැදගත් වන්නේ ඇයි?

ළමුන් සඳහා ප්රභාසංස්ලේෂණය කෙටියෙන් හා පැහැදිලිව පැහැදිලි කිරීම සඳහා, මෙම ක්රියාවලිය ලෝකයේ වඩාත්ම වැදගත් රසායනික ප්රතික්රියා වලින් එකක් බව පැවසීම වටී. එවැනි උස් හඬින් ප්‍රකාශ කිරීමට හේතු මොනවාද? පළමුව, ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයෙන් ශාක පෝෂණය වන අතර එමඟින් සතුන් සහ මිනිසුන් ඇතුළු පෘථිවියේ අනෙකුත් සියලුම ජීවීන් පෝෂණය වේ. දෙවනුව, ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ශ්වසනයට අවශ්‍ය ඔක්සිජන් වායුගෝලයට මුදා හැරේ. සියලුම ජීවීන් ඔක්සිජන් ආශ්වාස කරන අතර කාබන් ඩයොක්සයිඩ් පිට කරයි. වාසනාවකට මෙන්, ශාක ප්‍රතිවිරුද්ධ දෙය කරයි, එබැවින් ඒවා මිනිසුන්ට සහ සතුන්ට ඉතා වැදගත් වේ, මන්ද ඒවා හුස්ම ගැනීමේ හැකියාව ලබා දෙයි.

පුදුම ක්රියාවලිය

ශාක, එය හැරෙනවා, හුස්ම ගන්නා ආකාරය ද දන්නා නමුත්, මිනිසුන් සහ සතුන් මෙන් නොව, ඔවුන් ඔක්සිජන් නොව වාතයෙන් කාබන් ඩයොක්සයිඩ් අවශෝෂණය කරති. පැලත් බොනවා. ඔබ ඔවුන්ට වතුර දැමිය යුත්තේ එබැවිනි, එසේ නොවුවහොත් ඔවුන් මිය යනු ඇත. මූල පද්ධතියේ ආධාරයෙන්, ජලය සහ පෝෂ්‍ය පදාර්ථ ශාක ශරීරයේ සියලුම කොටස් වෙත ප්‍රවාහනය කරනු ලබන අතර, කොළ මත කුඩා සිදුරු හරහා කාබන් ඩයොක්සයිඩ් අවශෝෂණය වේ. රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවක් ආරම්භ කිරීමේ ප්‍රේරකය වන්නේ සූර්යාලෝකයයි. ලබාගත් සියලුම පරිවෘත්තීය නිෂ්පාදන පෝෂණය සඳහා ශාක භාවිතා කරයි, ඔක්සිජන් වායුගෝලයට මුදා හරිනු ලැබේ. ප්‍රභාසංශ්ලේෂණ ක්‍රියාවලිය සිදුවන ආකාරය කෙටියෙන් සහ පැහැදිලිව පැහැදිලි කළ හැක්කේ එලෙසිනි.

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය: ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ ආලෝකය සහ අඳුරු අවධීන්

සලකා බලනු ලබන ක්රියාවලිය ප්රධාන කොටස් දෙකකින් සමන්විත වේ. ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ අදියර දෙකක් ඇත (විස්තරය සහ වගුව පහතින්). පළමුවැන්න ආලෝක අවධිය ලෙස හැඳින්වේ. එය සිදු වන්නේ ක්ලෝරෝෆිල්, ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහන ප්‍රෝටීන සහ ATP සින්තේටේස් එන්සයිමයේ සහභාගීත්වය ඇති තයිලකොයිඩ් පටලවල ආලෝකය පවතින විට පමණි. ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය සඟවන්නේ තවත් මොනවාද? දිවා රාත්‍රී ප්‍රගතිය (කැල්වින් චක්‍ර) ලෙස ආලෝකය සහ එකිනෙකා ප්‍රතිස්ථාපනය කරන්න. අඳුරු අවධියේදී, එම ග්ලූකෝස් නිෂ්පාදනය, ශාක සඳහා ආහාර, සිදු වේ. මෙම ක්රියාවලිය ආලෝකය ස්වාධීන ප්රතික්රියාවක් ලෙසද හැඳින්වේ.

නිගමනය

ඉහත සියල්ලෙන්, පහත නිගමන උකහා ගත හැකිය:

• ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය යනු සූර්යයාගෙන් ශක්තිය නිපදවන ක්‍රියාවලියකි.
• සූර්යයාගෙන් ලැබෙන ආලෝක ශක්තිය ක්ලෝරෝෆිල් මගින් රසායනික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වේ.
• ක්ලෝරෝෆිල් ශාකවලට හරිත වර්ණය ලබා දෙයි.
• ප්‍රභාසංස්ලේෂණය සිදුවන්නේ ශාක පත්‍ර සෛලවල ක්ලෝරෝප්ලාස්ට් වලය.
• ප්‍රභාසංශ්ලේෂණය සඳහා කාබන්ඩයොක්සයිඩ් සහ ජලය අවශ්‍ය වේ.
• කාබන් ඩයොක්සයිඩ් කුඩා සිදුරු හරහා ශාකයට ඇතුළු වන අතර ඒවා හරහා ඔක්සිජන් පිටවේ.
• ජලය එහි මුල් හරහා ශාකයට අවශෝෂණය වේ.
• ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයෙන් තොරව ලෝකයේ ආහාරයක් නොමැත.

ATP සංශ්ලේෂණයක්‍රම තුනකින් සිදු කෙරේ: ප්‍රභාසංස්ලේෂණ පොස්පරීකරණය, ඔක්සිකාරක පොස්පරීකරණය (ශ්වසන දාමය දිගේ ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහනය හා සම්බන්ධ) සහ උපස්ථර පොස්පරීකරණය.

පළමු ක්‍රියාවලි දෙකේදී, ඉලෙක්ට්‍රෝන ගලායාමත් සමඟ ලැබෙන ශක්තිය ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වීම ATP හි ෆොස්ෆොස්ටර් බන්ධනවිශේෂ එන්සයිමයක් මගින් සිදු කරනු ලැබේ - ATP සින්තටේස්. මෙම එන්සයිමය බලශක්ති පරිවර්තනයට සම්බන්ධ සියලුම පටලවල (බැක්ටීරියා, මයිටොකොන්ඩ්‍රියා සහ ක්ලෝරෝප්ලාස්ට් පටල) පවතී. ATP සින්තටේස් ADP වලට අකාබනික පොස්පේට් (Pn) එකතු කිරීම උත්ප්‍රේරණය කරයි, එය සෑදීම ඇඩිනයිලේට් කයිනාස් (AMP + ATP = 2 ADP) මගින් සිදු කෙරේ. ATP සින්තටේස් ක්රියාකාරිත්වය ATP ජල විච්ඡේදනයේ ප්‍රතිලෝම ප්‍රතික්‍රියාව මගින් හඳුනාගත හැක: ATP + H20 = ADP + Fn + H+. පොස්පරීකරණයේ ප්‍රතික්‍රියාවේ ප්‍රතිවර්තනය හේතුවෙන්, සමුච්චිත ATP ප්‍රෝටෝන අනුක්‍රමණයක් නිර්මාණය කිරීමට භාවිතා කළ හැකි අතර, එය ධජ චලනය සහ ඔස්මොටික් වැඩ සඳහා ශක්තිය සපයයි. බැක්ටීරියා අකාබනික ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිත්‍යාගශීලීන් (S03, N03, Fe2+, ආදිය) භාවිතා කරන විට nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) අඩු කිරීම සඳහා අවශ්‍ය ප්‍රතිලෝම ඉලෙක්ට්‍රෝන හුවමාරුව සඳහා ද ශක්තිය භාවිතා වේ.

ප්රභාසංස්ලේෂණ ක්රියාවලිය හරහා ශක්තිය ලබා ගැනීම. ෆොටෝට්‍රොෆික් බැක්ටීරියා. ප්රභාසංස්ලේෂණ ප්රතික්රියා.

ප්රභාසංස්ලේෂණ ක්රියාවලිය හරහා ශක්තිය ලබා ගැනීම. පෘථිවියේ ජීවය සඳහා ප්‍රධාන ශක්ති ප්‍රභවය සූර්යයා වන නමුත් බැක්ටීරියා ලෝකයේ හුදකලා කිරීමේ ශක්තිය කෙලින්ම භාවිතා කළ හැක්කේ බැක්ටීරියා කිහිපයකට පමණි. phototrophic බැක්ටීරියා[ග්‍රීක භාෂාවෙන් ඡායාරූප, ආලෝකය, + කුසලාන, ආහාර]. ශාක වැනි ප්‍රභාසංස්ලේෂක බැක්ටීරියා, දෘශ්‍ය ආලෝක ශක්තිය ප්‍රෝටෝන විභවය බවට පරිවර්තනය කරයි බලශක්ති පරිවර්තන පටලය. පසුව, භාවිතා කිරීම ATP සින්තටේස්ශක්තිය ATP තුළ ගබඩා වේ. ශාක හා සයනොබැක්ටීරියා වල ඇති ප්‍රභාසංස්ලේෂණ ප්‍රතික්‍රියා වලින් දම් සහ කොළ බැක්ටීරියා වල ප්‍රභාසංස්ලේෂණ ප්‍රතික්‍රියා වෙන්කර හඳුනා ගන්නා ප්‍රධාන ලක්ෂණය වන්නේ ඔක්සිජන් මුදා හැරීමක් නොමැති වීමයි (ඔවුන් ජලය භාවිතා නොකරන නමුත් H2S හෝ කාබනික ද්‍රව්‍ය ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිත්‍යාගශීලියෙකු ලෙස භාවිතා කරයි). බැක්ටීරියා වලට ශාක සෛල ක්ලෝරෝප්ලාස්ට් වල ප්‍රතිසමයක් ඇත - වර්ණදේහඅඩංගු හරිතප්රදසහ කැරොටිනොයිඩ් වර්ණක.

මේ අනුව, යටතේ ප්රභාසංස්ලේෂණයආලෝක ශක්තිය ජෛව රසායනිකව ලබා ගත හැකි ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කිරීම (තයිලකොයිඩ් සහ ක්ලෝරෝප්ලාස්ට් වල ප්‍රෝටෝන අනුක්‍රමය, ATP) සහ NADPH + හි අඩු කිරීමේ බලය මෙන්ම ප්‍රකාශන ජීවීන්ගේ සෛල තුළ සිදුවන සෛලීය සංරචකවල ආශ්‍රිත සංශ්ලේෂණය තේරුම් ගන්න. ප්රභාසංස්ලේෂණ ප්රතික්රියාතුලට ගලා යයි අදියර දෙකක් (ආලෝකය සහ අඳුරු අවධීන්).

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ ආලෝක අවධිය. ෆෝටෝනවල බලපෑම යටතේ, වර්ණදේහයේ ඉලෙක්ට්‍රෝනය සක්‍රිය වේ, පසුව එය එහි මුල් තත්වයට පැමිණේ. මෙය ප්‍රෝටෝන අනුක්‍රමණයක් නිර්මාණය කිරීමට භාවිතා කරන ශක්තිය මුදාහරින අතර පසුව ATP සංස්ලේෂණය කර නිකොටිනාමයිඩ් ඇඩිනීන් ඩයිනියුක්ලියෝටයිඩ පොස්පේට් (NADP) NADPH+ දක්වා අඩු කරයි. ATP පරිභෝජනය සමඟ ප්‍රතිලෝම ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිවහනය හේතුවෙන් දෙවැන්න සිදුවිය හැක.

ප්‍රභාසංශ්ලේෂණයේ අඳුරු අවධිය. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන අධි ශක්ති සංයෝග CO2 ග්ලූකෝස් බවට අවශෝෂණය කර ගැනීම සඳහා යොදා ගැනේ. ග්ලූකෝස් වල සැලකිය යුතු ශක්තියක් (690 kcal/mol) අඩංගු වේ, එය විෂම බැක්ටීරියා භාවිතා කරයි, ග්ලූකෝස් දිරාපත් කර විශ්වීය ගබඩාවේ ශක්තිය ගබඩා කරයි - ATP.