فتوسنتز

[ارغنون]

فتوسنتز فرایندی است که طی آن انرژی خورشیدی جذب شده به انرژی شیمیایی تبدیل می شود و به صورت کربوهیدرات ذخیره می گردد. این فرایند در حضور کلروفیل که رنگیزه سبز رنگ برگ هاست روی می دهد و برای راه اندازی این فرایند نیاز به انرژی نورانی است. مراحل نورگیری تحت عنوان واکنش های تاریکی اطلاق می شود زیرا این واکنش ها از زمانی که انرژی نورانی توسط شبکه های ملکولی جذب و در ترکیبات مناسب ذخیره می شوند، می تواند در تاریکی انجام شود. کل فرایند فتوسنتز در برگ های سبز را می توان با معادله زیر شرح داد :

کلروپلاست

کلروپلاست ها اندامک های سیتوپلاسمی محتوی رنگیزه های فتوسنتزی بوده و محل انجام علم فتوسنتز می باشد. هرچند فعالیت عمده کلروپلاست ها انجام عمل فتوسنتز است ولی بسیاری از فراینده های مربوط به بیوسنتز اسید توکلئیک، پروتئین و متابولیسم مواد لیپیدی نیز در آن ها انجام می گیرد و نیز به مثابه مخزنی برای املاح معدنی و بخشی از فرآورده های فتوسنتزی از جمله هیدرات های کربن اند.

تعداد کلروپلاست در یاخته های بافت نرده ای برگ های سبز گیاهان دو لپه ای در مقایسه با یاخته های بافت اسفنجی به مراتب زیادتر است. در یاخته های بافت نرده ای تا 200 کلروپلاست در هر یاخته نیز یافت می شود. یاخته های پارانشیمی غلاف آوندی که در اغلب گیاهان تک لپه ای مشاهده می شود نیز دارای کلروپلاست اند. یاخته های محافظ روزنه ای هم کلروپلاست دارند.

برخی از فعالیت های متابولیسمی کلروپلاست ها در منطقه تیغه ای و برخی دیگر در مایع استروما انجام می گیرد. برای مثال سیستم تیغه ای محتوی کلروفیل و کارتنوئیدها و محل استقرار سیستم های فتو شیمیایی دستگاه فتوسنتری است، فرایندهای مربوط به تصاعد اکسیژن، فسفریله شدند نوری و تولید NADPH نیز در سیستم تیغه ای انجام می پذیرد. استرو ما محتوی آنزیم های مربوط به جذب دی اکسید کربن و سنتز اسیدهای آمینه، لیپیدها و پروتئین هاست.

برگ های گونه های گیاهی مانند ذرت و نیشکر از نظر تشریحی با گیاهان دو لپه تفاوت زیادی دارند زیرا در برگ گیاهان اخیر یاخته های پارانشیمی ویژه ای یافت می شود که در اطراف سیستم های آوندی قرار دارند و به یاخته های پارانشیمی غلاف آوندی موسومند.

یاخته های پارانشیمی غلاف آوندی حاوی کلروپلاست های ویژه ای هستند که در سایر یاخته ها دیده نمی شود. یاخته های غلاف آوندی تنها در اطراف رگبرگ های فرعی یافت می شوند که غالبا کلروپلاست هایی حاوی نشاسته و بدون ساختمان گرانومی اند. کلروپلاست های یاخته های مزوفیلی مجاور آوندی(مجاور یاخته های غلاف آوندی) در مقایسه با کلرو پلاست های غلاف آوندی، کوچک تر بوده و نیز ساختمان گرانومی دارند. در این کلروپلاست ها گاهی مقادیر کمی نشاسته یافت می شود. باید اشاره کرد که فرآورده های فتوسنتزی دو نوع کلروپلاست اخیر و نیز کلروپلاست های یاخته های اسفنجی مزوفیلی و یاخته های بافت نرده ای با یکدیگر تفاوت دارند.
متابولیسم کربن فتوسنتزی

همان طور که قبلاً اشاره شد، فرایندهای فتوسنتزی در دو مرحله انجام می گیرند. در مرحله اول یا مرحله فرایندهای نوری، انرژی نورانی به انرژی شیمیایی تبدیل می شود و ATP و NADPH به وجود می آید. این دو ماده برای انجام فرآیندهای مرحله دوم فتوسنتز یا فرایندهای تاریکی لازم اند. در نور، گیاه سبز دی اکسید کربن ابتدا منجر به تشکیل نخستین فرآورده های پایدار فتوسنتز می شود و سپس به تدریج سایز فرآورده ها به وجود می آیند. فرآیندهای احیای دی اکسید کربن و تبدیل آن به کربوهیدرات ها در گیاهان سبز فتوسنتز کننده به صورت چرخه ای است که به چرخه متابولیسم کربن موسوم است.

چرخه متابولیسم کربن فتوسنتزی در همه گیاهان یکسان نیست. به طور عمده امروزه سه نوع چرخه متابولیسمی برای متابولیسم کربن در فتوسنتز شناخته شده است. اولین چرخه به چرخه کالوین(یا چرخه فتوسنتزی احیای کربن یا چرخه احیای پنتوز فسفات در فتوسنتز و یا چرخه متابولیسم در گیاهان C) موسوم است. پذیرنده دی اکسید کربن در این چرخه، کربوهیدراتی پنج کربنی به نام ریبولوز، 1 و5ـ ببس فسفات یا به اختصار RuBP است. نخستین فرآورده نسبتاً پایدار فتوسنتزی در این چرخه اسید آلی سه کربنی به نام اسید

3ـ فسفر گلیسیریک است. آنزیم مسئول اضافه شدن CO به RuBP یا انجام کربوکسیلاسیون در گیاهان، ریبولوز بیس فسفات کربوکسیلاز نام دارد.

چرخه دوم به چرخه اسید دو کربوکسیلی C یا چرخه متابولیسم کربن در گیاهان C و یا به اختصار به چرخه C موسوم است. پذیرنده دی اکسید کربن در این چرخه یک اسید سه کربنه آلی به نام اسید فسفوانول پیرو یک یا به اختصارPEP است که در نتیجه کربوکسیله شدن آن با دی اکسیدکربن، نخستین فرآورده فتوسنتزی به صورت یک اسید آلی چهار کربنی به نام اسیداگزالوستیک به وجود می آید. آنزیم کربوکسیلاز مربوطه، فسفوانول پیرویک کربوکسیلاز یا به اختصارPEP ـ کربوکسیلاز است. در فتوسنتز گیاهان C، چرخه متابولسییم کربن پس از طی مراحل به چرخه کالوبن منتهی می شود. در واقع درگیاهان C مقدم بر چرخه کالوین، چرخه دیگری یافت می شود که هر دو توأماً به چرخه C موسوم اند.

چرخه سوم، متابولیسم کربن فتوسنتزی اسید کراسولاسه ای یا متابولیسم نوع کراسولاسه ای(CAM) است. گیاهان دارای این چرخه در نواحی خشک و کویری می رویند. روزنه های برگ در این گیاهان در روز بسته است و در شب باز می شوند. گیاه در طول شب دی اکسید کربن مورد نیاز دستگاه فتوسنتزی را جذب می کند. ماده پذیرنده دی اکسید کربن اسید فسفوانول پیرویک (PEP) است که پس از کربوکسیله شدن به صورت ماده ای چهار کربنی به نام اسید مالیک ظاهر می شود.

آنزیم مسئل کربوکسیله شدن، PEP کربوکسیلاز است. در روز اسید مالیک به اسید پیرویک و دی اکسید کربن تبدیل می شود و دی اکسید کربن حاصله به چرخه ای مشابه چرخه کالوین وارد می شود و فرآورده های فتوسنتزی را به وجود می آورد.

http://shaheduni.blogfa.com