Фотосинтез ( к?не грекше : φ??  ? "жары?" ж?не σ?νθεσι? ? " синтез ") - жасыл жапыра? органоидтер? , я?ни хлоропласт ар?ылы к?н с?улес? энергиясыны? химиялы? байланыс энергиясына айналу процес?. Фотосинтез н?тижес?нде жер ж?з?ндег? ?с?мд?ктер жыл сайын 100 миллиард тоннадан астам органикалы? заттар т?зед? (м?ны? жартысынан к?б?н те??з, м?хит ?с?мд?ктер? т?зед?) ж?не б?л кезде олар 200 миллиардтай СО ₂ с???р?п, оттег? б?лед?.

Фотосинтезд? ал?аш зерттеуш?лер Швейцария ?алымдары Ж.Сенебье, Н.Соссюр ж?не нем?с химиг? Ю.Майер болды. 19 ?асырды? 2-жартысында К.А.Тимирязев к?н с?улес? энергиясы фотосинтез процес?нде хлорофилл ар?ылы с???р?лет?н?н аны?тады. 20 ?асырды? басында фотосинтезд?? физиологиясы мен экологиясына арнал?ан ма?ызды зерттеулер ж?рг?з?лед? ( В.В.Сапожников , С.П.Костычев, В.Н.Любименко, А.А.Ничипорович т.б.). 20 ?асырды? орта кез?нен бастап фотосинтезд? зерттеуде жа?а ?д?стер (газ анализ?, радиоизотопты ?д?с спектроскопия. Электронды? микроскоп т.б.) дамыды.

Жо?ары сатыда?ы жасыл ?с?мд?ктер, балдырлар (к?п жасушалы жасыл, ?о?ыр, ?ызыл, сондай-а? б?р жасушалы эвглена , динофлагеллят , диатом балдырлар) фотосинтез?нде сутек доноры ж?не шы?арылатын оттек к?з? су, ал сутек атомны? нег?зг? акцепторы ж?не к?м?ртек к?з? ? к?м?р?ыш?ыл газ. Фотосинтезге тек СО ₂ мен Н ₂ О пайдаланылса к?м?рсу т?з?лед?. Фотосинтез процес?не ?с?мд?к к?м?рсу т?зумен ?атар ??рамында азоты ж?не к?к?рт? бар амин?ыш?ылдарын , белок , молекуласы ??рамында азот болатын хлорофилл де т?зед?. Б?л жа?дайда к?м?р?ыш?ыл газбен ?атар сутек атомыны? акцепторы ж?не азот, к?к?рт к?з? нитрат ж?не сульфат болады. Фотосинтездеуш? бактериялар молекула оттект? пайдаланбайды, оны б?л?п шы?армайды (б?ларды? к?б? анаэробтар ). Б?л бактериялар су орнына донор рет?нде электрондарды не органикалы? емес ?осылыстарды (к?к?ртт? сутек, тиосульфат, газ т?р?зд? сутект?) немесе органикалы? заттарды ( с?т ?ыш?ылы , изопропил спирт?н) пайдаланады.

Фотосинтез аппаратыны? нег?з? ? жасуша ?ш?ндег? органелла-хлоропластар (к?к жапыра? жасушасында 20-100 болады). Балдырларды? к?пш?л?г?нде фотосинтезд?к аппарат ? жасуша ?ш?ндег? арнайы органелла-хроматофорлар, ал фотосинтездеуш? бактериялар мен к?к-жасыл балдырларда тилакоидтер. ?с?мд?к фотосинтез процес?н?? нег?з? ? тоты?у-тоты?сыздану. М?нда квант энергиясы ?сер?нен 4 электрон мен протон су д?режес?нен (оны? тоты?уы) углевод д?режес?не дей?н к?тер?лед?. (СО ₂ -ны? тоты?сыздануы). С?йт?п к?м?рсулар фотосинтез? былай ?тед?: СО ₂ +Н ₂ О С(Н ₂ О)+О ₂ +120 ккал/моль я?ни СО ₂ -ны? б?р молекуласыны? углевод д?режес?не дей?н тоты?сыздануыны? бос энергиясы 120 ккал/моль болады. Демек, ?с?мд?к фотосинтез? кез?нде кем дегенде 3 квант (≪?ызыл≫ кванттар энергиясы 40 ккал/моль) с???р?лу? ?ажет. ?р т?рл? жа?дайда жасал?ан т?ж?рибе СО ₂ -ны? ?р молекуласыны? тоты?сыздануына 8?10 квант ?ажет екен?н к?рсетт?. К?м?р?ыш?ыл газ да, су да, жары?ты т?келей с???рмейд?, б?л ?осылыстарды? квантпен байланыс?а т?су?н хлоропласт не хроматофор структурасында?ы хлорофилл а ?амтамасыз етед?. Фотосинтезд?? биосферада?ы ма?ызы да ?лкен. Жер ж?з?ндеге, мысалы, к?м?ртек, суттек, оттек, сондай-а? N, S, P, Mg, Ca т.б. элементтер айналымы процес?не ?атысы бар. Жер ?алыптас?аннан бер? фотосинтез н?тижес?нде ма?ызды элементтер мен заттар б?рнеше мы? рет толы? цикл айналымынан ?ткен. ?с?мд?к ?н?м?н арттыруды? б?р жолы - ?с?мд?кт?? фотосинтезд?к ?рекет?н ?дету. Б?л ?ш?н жапыра? к?лем?н ?лкейту, жапыра? т?рш?л?г?н ?зарту, ег?ст?ктег? ?с?мд?к жи?л?г?н реттеу керек. СО ₂ , ауа , су , топыра?та?ы ?орект?к элементтер жетк?л?кт? болуы ?ажет. Фотосинтез аппаратыны? активт?л?г? жапыра?ты? анатомиялы? ??рылысына, фермент ж?йес? активт?л?г?не, к?м?ртек метабализм? тип?не байланысты болады. ?с?мд?к селекциясыны?, я?ни СО ₂ ассимиляциясы тез ж?рет?н ?с?мд?к сорттарын шы?аруды?да ?лкен ма?ызы бар.

Пластикалы? ( анобализм ) алмасу сипатына с?йкес таби?атта?ы барлы? жасушалар ек? топ?а б?л?нед?. Хлорофил? бар ?с?мд?к жасушаларыны? т?р? таби?ат ?ш?н ма?ызы ?те зор, себеб? онда ?з?не т?н ерекше ?рекеттер (процестер) ж?р?п жатады. Ол ?рекеттер фотосинтез деген атпен ?ылым?а ?йг?л?. Фотосинтез деген?м?з к?н с?улес? энергиясын химиялы? байланыстар энергиясына айналдыратын к?рдел? механизмд? ?рекет.

А?залар тыныс ал?анда ?орект?к заттар толы? ыдырау ?ш?н оттег? ?ажет екенд?г? баршамыз?а белг?л?. Тыныс алуды? е? со??ы ?н?м? ? к?м?ртег? оксид? су жене бос энергия. Б?л со??ы ?н?мдер ? фотосинтезге ?ажеттi негiзгi ?осылыстар болып табылады. Сонды?тан, тыныс алу фотосинтез кезiндегi энергияны жо??а шы?арады. Алайда, тыныс алу кезiнде ж?мсал?ан пайдалы энергия фотосинтез кезiндегi алын?ан к?н энергиясынан аз болатынды?ын т?менгi тiзбектен к?руге болады.

Энергияны? е? к?бi ? к?н с?улесiнiкi, ?оректiк заттар одан аз, е? азы к?мiртек оксидi, су жене оттегi. Фотосинтез к?псатылы к?рделi ?рекет. М?нда к?н с?улесi энергиясын химиялы? байланыс энергиясына айналдыруда басты р?лдi хлоропластар ат?арады. Пластиттердi? ?ш т?рге б?л?нет?нд?гi белгiлi, олар: лейкопластар, хромопласт жене хлоропласт. Б?л ?шеуiнi? де негiзi ? строма деп аталатын а?уыз. Ал, фотосинтез ?рекетi хлорофилл пигментi (жасыл т?с беретiн) бар хлоропласт жасушасында ж?редi.

Биологияда?ы барлы? органоидтар сия?ты, хлоропласты? ??рамы оны? ?ызметiне сай к?рделi болады. Хлорофиллдер к?к ж?не ?ызыл т?ст? с?улелерд? ж?тып, жасылды ша?ылыстырады. Ол с?уле хлоропласт жасушасын жасыл ет?п к?рсетед?.

Хлоропластарда хлорофиллдерден бас?а сары, ?о?ыр, кыз?ылт сары т?стi каротиноидтар болады. Ол пигменттер ?зынды?ы бас?а тол?ында?ы с?улелердi ша?ылыстырып, ?з энергиясын хлорофиллдерге берiп, фотосинтездi? ж?рiсiн тездетедi. Каротиноидтар жасыл хлорофиллдермен б?ркенiп, к?рiнбейдi, бiра? к?зде , хлорофиллдер б?зыл?аннан кейiн, оны? жар?ыра?ан т?сi к?рiнедi. Сонды?тан да к?зде жапыра?тарды? т?сi сары жене ?ыз?ылт к?рiнiс бередi. Хлоропласта?ы хлорофилл пигментi граналарда орналас?ан. Граналар бiрiнi? ?стiне бiрiн жинап ?ой?ан к?мiс а?ша сия?ты та?ташалардан т?рады. Та?ташалар ?зара ш?ры?тармен байланысады да, ал фотосинтез ?рекетi б?кiл хлоропласт жасушасында емес осы граналарда ж?редi.

Кейбiр фотосинтезге ?атысатын молекулалар мен пигменттер хлоропласта?ы фотосинтетикалы? кабы?шаны ??растыру?а ?атысады. Фотосинтетикалы? ?абы?шаларды? строма немесе хлоропласты? негiзгi заты ?оршайды. Строманы? ?зi хлоропласт жене жасушаны? цитоплазмасын б?летiн ?абы?шадан т?рады. Фотосинтез ?рекетi кез?нде, АДФ-тi? а?заларда ат?аратын р?лi зор. АДФ ? а?залар деп отыр?анымыз АТФ синтезiне Н ? ?оймасында?ы энергияны пайдаланатын ферменттер.

Жасушаны? ?имылдауына, онда?ы жа?а а?уыз молекулаларыны? синтезделуi мен тасымалдануына, арты? заттарды? шы?арылуына, я?ни зат айналысыны? ?здiксiз ж?рiп т?руына осы АТФ-тi? энергиясы ж?мсалады. К?н энергиясыны? АТФ т?рiнде сактал?ан химиялы? энергияга айналуы фотосинтездегi ?оректiк заттарды? калыптасуында?ы ма?ызды кезе?. АТФ тiрi а?заларды? ?мiр с?руiндегi энергияны? орталы?ы болады.

Фотосинтез кезiнде ?сiмдiктер к?н энергиясын органикалы? заттарды? молекулаларында са?тайды, ал тыныс ал?анда ?оректiк заттарды? молекуласы ыдырап, онда?ы энергия босап шы?ады. Я?ни осы ??былыс АТФ-тi? синтезiне энергия екелетiнi жо?арыда к?рсетiлген. АТФ молекуласьины? ??рамында жо?ары энергетикалы екi фосфат тобы болады. Б?л екi байланыс ?зiлгенде бас?а кез келген коваленттi байланыспен салыстыр?анда к?п энергия болiнедi. АТФ молекуласында?ы фосфат тобыны? шеткi бiр молекуласы ?зiлгенде 40 кДж энергия болiнедi, б?л энергияны жасуша пайдаланады. Осы кезде АДФ (аденозиндифосфат ж?не боса?ан бейорганикалы? фосфат ?ыскаша Фн деп жазылады) пайда болады. ?айтадан АТФ пайда болу ?шiн АДФ пен фосфат тобы ?осылу керек. О?ан к?п энергия ж?мсалады, ол энергия фосфат тобыны? ыдырауынан ж?не тыныс алудан алынады. ^[1]

Сонымен АТФ-тi? пайда болуьины? бiр жолы ? ол АДФ-нiн бас?а молекулалардан фосфат ?осып алуы аркылы ж?редi екен. Гликолиз ?рекетi кезiнде к?птеген АТФ молекуласы т?зiледi, м?нымен катар АТФ-тi? негiзгi б?лiгi химио-осмос барысы кезiнде пайда болады. АТФ молекуласыны? синтезделу?н?? осы жолын алпысыншы жылдары химио-осмос ?рекетi деп атаган. Химио-осмос хлоропластарда фотосинтез ксзiнде ж?не митохондрияларда жасуша тыныс алг?анда ж?редi. Ол екi кезе?нен т?рады.

1. Энергияны? жиналуы.
2. Жинал?ан энергияны АТФ синтезiне пайдалану. Химио-осмос кез?нде пайдаланылатын энергия ? ол электрлiк заряды бар б?лшектер - иондарды? ?атысуына байланысты болатын электрхимиялык энергия ?арсы зарядтал?ан б?лшектер бiрiн-бiрi тартады. Егер осы белшектердi? ?осылуына кедергi жасалса, электрхимияльи? энергия жиналады:

Иондарды? арасында?ы кедерг?лерд? ашса, электрохимиялы? энергия ж?мыс ?стейд?.

Хемиосмос жо?арыда к?рсет?лген сызбан?с?аны? нег?з?нде ж?ред?. Хлоропластар мен митохондрияларда кедерг?н?? р?л?н органоидтар ?ш?ндег? жар?а?шалар ат?арады. ^{[2] [3]}

Т?нд?к де?гейде жо?ары сатыда?ы ?с?мд?ктердег? фотосинтез мамандандырыл?ан ?лпамен ?амтамасыз ет?лед? ? хлоренхима . Ол ?с?мд?к денес?н?? бет?не жа?ын орналас?ан, онда ол жетк?л?кт? жары? энергиясын алады. ?детте хлоренхима т?келей эпидермис астында болады. Жо?ары инсоляция жа?дайында ?сет?н ?с?мд?ктерде эпидермис пен хлоренхима арасында жары?ты? таралуын ?амтамасыз етет?н м?лд?р жасушаларды? б?р немесе ек? ?абаты (гиподерма) орналасуы м?мк?н. Кейб?р к?ле?ке с?йг?ш ?с?мд?ктерде эпидерма да хлоропластар?а бай (мысалы, саумалды? ). К?б?несе жапыра?ты? мезофилл паренхимасы палисадты (ба?аналы) ж?не борпылда? болып б?л?нед?, б?ра? ол б?ртект? жасушалардан т?руы м?мк?н. Дифференциация жа?дайында ба?аналы хлоренхимасы хлоропластар?а е? бай.

Б?л ма?аланы Уикипедия сапа талаптарына лайы?ты болуы ?ш?н уикиленд?ру ?ажет.