Үндсэн ялгаа – Хүчилтөрөгч ба хүчилтөрөгчгүй фотосинтез
Фотосинтез гэдэг нь ногоон ургамал, замаг, цианобактерийн нарны гэрлийн энергийг ашиглан ус, нүүрстөрөгчийн давхар исэлээс нүүрс ус (глюкоз) нийлэгжүүлэх үйл явц юм. Фотосинтезийн үр дүнд хийн хүчилтөрөгч хүрээлэн буй орчинд ялгардаг. Энэ бол дэлхий дээр амьдрал оршин тогтнохын тулд маш чухал үйл явц юм. Фотосинтезийг хүчилтөрөгч үүсгэх үндсэн дээр хүчилтөрөгчийн болон хүчилтөрөгчгүй фотосинтез гэж хоёр төрөлд хувааж болно. Хүчилтөрөгчийн болон хүчилтөрөгчгүй фотосинтезийн гол ялгаа нь хүчилтөрөгчийн фотосинтез нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба уснаас элсэн чихэр нийлэгжих явцад молекулын хүчилтөрөгч үүсгэдэг бол хүчилтөрөгчгүй фотосинтез нь хүчилтөрөгч үүсгэдэггүй явдал юм.
Хүчилтөрөгчийн фотосинтез гэж юу вэ?
Нарны гэрлийн энерги нь фотосинтезээр химийн энерги болж хувирдаг. Гэрэл нь фотосинтезийн организмд агуулагддаг хлорофилл гэж нэрлэгддэг ногоон пигментүүдэд баригддаг. Энэхүү шингэсэн энергийг ашиглан фотосистемийн хлорофилийн урвалын төвүүд өдөөгдөж, өндөр энерги агуулсан электронуудыг ялгаруулдаг. Эдгээр өндөр энергийн электронууд нь хэд хэдэн электрон тээвэрлэгчээр дамжин урсаж, ус, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг глюкоз болон молекулын хүчилтөрөгч болгон хувиргадаг. Өдөөгдсөн электронууд нь цикл бус гинжин хэлхээгээр дамждаг ба NADPH дээр төгсдөг. Молекулын хүчилтөрөгч үүсдэг тул энэ үйл явцыг хүчилтөрөгчийн фотосинтез гэж нэрлэдэг ба мөн мөчлөггүй фотофосфоржилт гэж нэрлэдэг.
Хүчилтөрөгчийн фотосинтез нь PS I болон PS II нэртэй хоёр фотосистемтэй. Эдгээр хоёр фотосинтезийн аппарат нь P700 ба P680 хоёр урвалын төвийг агуулдаг. Гэрлийг шингээх үед P680 урвалын төв өдөөгдөж, өндөр энергитэй электронуудыг ялгаруулдаг. Эдгээр электронууд хэд хэдэн электрон тээвэрлэгчээр дамжиж, тодорхой хэмжээний энерги ялгаруулж, P700-д шилжүүлдэг. P700 нь энэ энергийн улмаас догдолж, өндөр энергийн электронуудыг ялгаруулдаг. Эдгээр электронууд дахин хэд хэдэн тээвэрлэгчээр дамжин урсаж эцэст нь электрон хүлээн авагчийн терминал NADP+-д хүрч, NADPH-ийн бууруулагч хүч болдог. Усны молекул нь PS II-ийн ойролцоо гидролиз болж, электронуудыг өгч, молекулын хүчилтөрөгчийг чөлөөлдөг. Электрон зөөвөрлөх гинжин хэлхээний явцад протоны хөдөлгөгч хүч үүсч, ADP-ээс ATP синтез хийхэд ашиглагддаг.
Хүчилтөрөгчийн фотосинтез нь дэлхийн анхдагч хүчилтөрөгчийн уур амьсгалыг хүчилтөрөгчөөр баялаг уур амьсгал болгон хувиргах үйл явц учраас маш чухал юм.
Зураг 01: Хүчилтөрөгчийн фотосинтез
Хүчилтөрөгчийн фотосинтез гэж юу вэ?
Хүчилтөрөгчийн фотосинтез нь гэрлийн энергийг молекулын хүчилтөрөгч үүсгэхгүйгээр химийн энерги болгон хувиргах үйл явц юм. Энэ үйл явц нь нил ягаан бактери, ногоон хүхэр ба хүхэргүй бактери, гелиобактери, хүчил бактери зэрэг хэд хэдэн бактерийн бүлэгт ажиглагддаг. Хүчилтөрөгч үүсгэхгүйгээр ATP нь эдгээр бактерийн бүлгүүдээр үүсгэгддэг. Усыг хүчилтөрөгчийн фотосинтезийн анхны электрон донор болгон ашигладаггүй. Ийм учраас энэ процессын явцад хүчилтөрөгч үүсдэггүй. Хүчилтөрөгчгүй фотосинтезд зөвхөн нэг фотосистем оролцдог. Тиймээс электронууд циклийн гинжин хэлхээнд зөөгдөж, ижил фотосистемд буцаж ирдэг. Иймээс хүчилтөрөгчгүй фотосинтезийг мөн цикл фотофосфоржилт гэж нэрлэдэг.
Хүчилтөрөгчийн фотосинтез нь хүчилтөрөгчийн фотосинтезд ашиглагддаг хлорофиллээс ялгаатай нь бактериохлорофиллээс хамаардаг. Нил ягаан өнгийн бактери нь P870 урвалын төвтэй I фотосистемийг эзэмшдэг. Бактериофеофитин зэрэг өөр өөр электрон хүлээн авагчид энэ үйл явцад оролцдог.
Зураг 02: Хүчилтөрөгчийн фотосинтез
Хүчилтөрөгч болон хүчилтөрөгчгүй фотосинтезийн ялгаа нь юу вэ?
Хүчилтөрөгч ба хүчилтөрөгчгүй фотосинтез |
|
| Хүчилтөрөгчийн фотосинтез нь молекулын хүчилтөрөгч үүсгэн тодорхой фотоавтотрофууд гэрлийн энергийг химийн энерги болгон хувиргах үйл явц юм. | Хүчилтөрөгчийн фотосинтез нь молекулын хүчилтөрөгч үүсгэхгүйгээр тодорхой бактериар гэрлийн энергийг химийн энерги болгон хувиргах үйл явц юм. |
| Хүчилтөрөгч үүсгэх | |
| Хүчилтөрөгч нь дайвар бүтээгдэхүүн болж ялгардаг. | Хүчилтөрөгч ялгардаггүй эсвэл үүсдэггүй. |
| Организм | |
| Хүчилтөрөгчийн фотосинтезийг цианобактери, замаг, ногоон ургамал харуулдаг. | Хүчилтөрөгчийн фотосинтезийг голчлон нил ягаан бактери, ногоон хүхрийн болон хүхрийн бус бактери, гелиобактери, хүчил бактериуд харуулдаг. |
| Электрон тээвэрлэх гинж | |
| Электронууд хэд хэдэн электрон тээвэрлэгчээр дамждаг. | Цикл фотосинтезийн электрон гинжээр дамждаг. |
| Электрон донор болох ус | |
| Усыг анхны электрон донор болгон ашигладаг. | Усыг электрон донор болгон ашигладаггүй. |
| Фотосистем | |
| Фотосистем I ба II нь хүчилтөрөгчийн фотосинтезд оролцдог | Фотосистем II нь хүчилтөрөгчгүй фотосинтезд байдаггүй |
| NADPH үүсгэх (чадлыг бууруулах) | |
| NADPH нь хүчилтөрөгчийн фотосинтезийн үед үүсдэг. | NADPH үүсэхгүй, учир нь электронууд систем рүү буцаж ирдэг. Тиймээс бууралтын хүчийг бусад урвалаас олж авдаг. |
Хураангуй – Хүчилтөрөгч ба хүчилтөрөгчгүй фотосинтез
Фотосинтез гэдэг нь фотосинтезийн организм гэрлийн энергийг химийн энерги болгон хувиргах үйл явц юм. Энэ нь хүчилтөрөгчийн фотосинтез ба хүчилтөрөгчгүй фотосинтез гэсэн хоёр аргаар явагддаг. Хүчилтөрөгчийн фотосинтез нь молекулын хүчилтөрөгчийг агаар мандалд ялгаруулдаг фотосинтезийн процесс бөгөөд хлорофилл агуулсан ногоон ургамал, агла, цианобактерид илэрдэг. Хүчилтөрөгчгүй фотосинтез нь молекулын хүчилтөрөгч үүсгэдэггүй фотосинтезийн процесс бөгөөд бактериохлорофилл агуулсан зарим бактерийн бүлэгт ашиглагддаг. Тиймээс хүчилтөрөгчийн болон хүчилтөрөгчгүй фотосинтезийн ялгаа нь хүчилтөрөгч үүсэхээс ихээхэн хамаардаг.
