Fotosintez kabi hayratlanarli va hayotiy muhim hodisaning kashf etilishi tarixi o'tmishda ildiz otgan. To'rt asrdan ko'proq vaqt oldin, 1600 yilda belgiyalik olim Yan Van - Helmont oddiy tajriba o'rnatdi. U 80 kg tuproq solingan qopga tol novdasini joylashtirdi. Olim tolning dastlabki og'irligini qayd etdi va keyin besh yil davomida o'simlikni faqat yomg'ir suvi bilan sug'ordi. Yan Van - Helmont tolni qayta tortganda ajablanib nima bo'ldi? O'simlikning vazni 65 kg ga oshdi va erning massasi atigi 50 grammga kamaydi! O‘simlik 64 kg 950 g ozuqani qayerdan olgani olim uchun sir bo‘lib qoldi!
Fotosintezni kashf qilish yo'lidagi navbatdagi muhim tajriba ingliz kimyogari Jozef Pristliga tegishli edi. Olim qalpoq ostiga sichqon qo'ydi va besh soatdan keyin kemiruvchi vafot etdi. Pristley sichqoncha bilan bir yalpiz novdasini qo'yganda va kemiruvchini qalpoq bilan qoplaganida, sichqon tirik qoldi. Bu tajriba olimni nafas olishga qarama-qarshi jarayon bor degan fikrga olib keldi. Yan Ingenhaus 1779 yilda o'simliklarning faqat yashil qismlari kislorodni chiqarishga qodir ekanligini aniqladi. Uch yil o'tgach, shveytsariyalik olim Jan Senebier quyosh nuri ta'sirida karbonat angidrid o'simliklarning yashil organellalarida parchalanishini isbotladi. Oradan atigi besh yil o'tgach, frantsuz olimi Jak Bussingo laboratoriya tadqiqotlarini olib borar ekan, o'simliklar tomonidan suvning so'rilishi organik moddalar sintezi jarayonida ham sodir bo'lishini aniqladi. 1864 yilda nemis botanigi Yuliy Saks tomonidan muhim kashfiyot qilingan. U iste'mol qilingan karbonat angidrid va chiqarilgan kislorod hajmi 1: 1 nisbatda sodir bo'lishini isbotlay oldi.
Fotosintez eng muhim biologik jarayonlardan biridir
Ilmiy tilda fotosintez (qadimgi yunoncha phῶs - yorug'lik va sōnthesos - bog'lanish, bog'lash) - yorug'likdagi karbonat angidrid va suvdan organik moddalar hosil bo'ladigan jarayon. Bu jarayonda asosiy rol fotosintetik segmentlarga tegishli.
Majoziy ma'noda aytganda, o'simlik bargini derazalari quyoshli tomonga qaragan laboratoriya bilan solishtirish mumkin. Aynan unda organik moddalar hosil bo'ladi. Bu jarayon Yerdagi barcha hayotning mavjudligi uchun asosdir.
Ko'pchilik oqilona savol tug'diradi: shaharda yashovchilar nima nafas oladi, bu erda nafaqat daraxtlar, balki kun davomida olov bilan o't pichoqlarini topa olmaysiz. Javob juda oddiy. Gap shundaki, quruqlikdagi o'simliklar o'simliklar tomonidan chiqariladigan kislorodning atigi 20% ni tashkil qiladi. Yosunlar atmosferaga kislorod ishlab chiqarishda katta rol o'ynaydi. Ular ishlab chiqarilgan kislorodning 80% ni tashkil qiladi. Raqamlar tili bilan aytganda, o‘simliklar ham, suvo‘tlar ham har yili atmosferaga 145 milliard tonna (!) kislorod chiqaradi! Dunyo okeanlari "sayyora o'pkasi" deb nomlanishi ajablanarli emas.
Fotosintezning umumiy formulasi quyidagicha:
Suv + Karbonat angidrid + Engil → Uglevodlar + Kislorod
Nima uchun o'simliklar fotosintezga muhtoj?
Biz tushunganimizdek, fotosintez Yerda insonning mavjudligi uchun zaruriy shartdir. Biroq, bu fotosintetik organizmlar atmosferaga kislorodni faol ravishda ishlab chiqarishining yagona sababi emas. Gap shundaki, suv o'tlari ham, o'simliklar ham har yili ularning hayotiy faoliyatining asosini tashkil etadigan 100 milliarddan ortiq organik moddalarni (!) hosil qiladi. Yan Van Helmont tajribasini eslab, biz fotosintez o'simliklarning oziqlanishining asosi ekanligini tushunamiz. Hosilning 95% fotosintez jarayonida o'simlik tomonidan olingan organik moddalar va 5% - bog'bon tuproqqa kiritadigan mineral o'g'itlar bilan aniqlanishi ilmiy jihatdan isbotlangan.
Zamonaviy yoz aholisi o'simliklarning tuproq bilan oziqlanishiga e'tibor berishadi, uning havo bilan oziqlanishini unutishadi. Agar bog'bonlar fotosintez jarayoniga e'tiborli bo'lsalar, qanday hosil olishlari noma'lum.
Biroq, na o'simliklar, na suv o'tlari, agar ularda ajoyib yashil pigment - xlorofill bo'lmasa, kislorod va uglevodlarni bu qadar faol ishlab chiqara olmaydi.
Yashil pigmentning siri
O'simlik hujayralari va boshqa tirik organizmlar hujayralari o'rtasidagi asosiy farq xlorofillning mavjudligidir. Aytgancha, u o'simliklarning barglari yashil rangga bo'yalganligining aybdoridir. Ushbu murakkab organik birikma bitta ajoyib xususiyatga ega: u quyosh nurini o'zlashtira oladi! Xlorofill tufayli fotosintez jarayoni mumkin bo'ladi.
Fotosintezning ikki bosqichi
Oddiy qilib aytganda, fotosintez - bu yorug'likda o'simlik tomonidan so'rilgan suv va karbonat angidrid xlorofill yordamida shakar va kislorod hosil qilish jarayonidir. Shunday qilib, noorganik moddalar mo''jizaviy ravishda organik moddalarga aylanadi. Olingan shakar o'simliklarning energiya manbai hisoblanadi.
Fotosintez ikki bosqichdan iborat: yorug'lik va qorong'i.
Fotosintezning yorug'lik bosqichi
Tilakoid membranalarda paydo bo'ladi.
Tilakoidlar membrana bilan chegaralangan tuzilmalardir. Ular xloroplast stromasida joylashgan.
Fotosintezning yorug'lik bosqichi hodisalarining tartibi:
- Yorug'lik xlorofill molekulasiga tushadi, keyinchalik u yashil pigment tomonidan so'riladi va uni hayajonlangan holatga keltiradi. Molekulaga kiritilgan elektron yuqoriroq darajaga ko'tariladi, sintez jarayonida ishtirok etadi.
- Suvning bo'linishi mavjud bo'lib, uning davomida elektronlar ta'siri ostida protonlar vodorod atomlariga aylanadi. Keyinchalik ular uglevodlar sinteziga sarflanadi.
- Yorug'lik bosqichining oxirgi bosqichida ATP (adenozin trifosfat) sintezlanadi. Bu biologik tizimlarda universal energiya akkumulyatori rolini o'ynaydigan organik moddadir.
Fotosintezning qorong'u bosqichi
Qorong'i fazaning joyi xloroplastlarning stromasidir. Aynan qorong'u fazada kislorod chiqariladi va glyukoza sintezlanadi. Ko'pchilik bu bosqich shunday nom oldi, deb o'ylaydi, chunki bu bosqichda sodir bo'ladigan jarayonlar faqat tunda amalga oshiriladi. Aslida, bu mutlaqo to'g'ri emas. Glyukoza sintezi kechayu kunduz sodir bo'ladi. Gap shundaki, aynan shu bosqichda yorug'lik energiyasi endi iste'mol qilinmaydi, bu shunchaki kerak emasligini anglatadi.
O'simliklar uchun fotosintezning ahamiyati
Biz allaqachon o'simliklar fotosintezga bizdan kam emasligini aniqladik. Fotosintez miqyosi haqida raqamlar tilida gapirish juda oson. Olimlarning hisob-kitoblariga ko'ra, faqat quruqlikdagi o'simliklar 100 yil ichida 100 megapolis foydalanishi mumkin bo'lgan quyosh energiyasini saqlaydi!
O'simliklarning nafas olishi fotosintezga qarama-qarshi jarayondir. O'simliklarning nafas olishining ma'nosi fotosintez jarayonida energiyani chiqarish va uni o'simliklar ehtiyojlariga yo'naltirishdir. Oddiy qilib aytganda, hosil fotosintez va nafas olish o'rtasidagi farqdir. Fotosintez qancha ko'p bo'lsa va nafas olish qanchalik kam bo'lsa, hosil shunchalik ko'p bo'ladi va aksincha!
Fotosintez - bu Yerda hayotni yuzaga keltiradigan ajoyib jarayon!