ფოტოსინთეზისა და სუნთქვის შედარებითი დახასიათება ასისტ. პროფესორი ნაზი თურმანიძე

თემის მიზანს I. შეადგენს გავაკეთო მოკლე დახასიათება მცენარეში მიმდინარე ორი მნიშვნელოვანი სასიცოცხლო პროცესზე–ფოტოსინთეზზე და სუნთქვაზე უჯრედულ დონეზე (მიტოქონდრიალური სუნთქვა). ავხსნა მათი ქიმიური მექანიზმები ციტოპლაზმურ ორგანოიდებში–ქლოროპლასტებში, მიტოქონდრიებში, და აქედან გამომდინარე გამოიკვეთოს მათ შორის ძირითადი პრინციპული განსხვავებანი.

ფოტოსინთეზი მცენარეში უზრუნველყოფს ნახშირბადოვან კვებას, მცენარეს ამარაგებს ელემენტ ნახშირბადით,რომელიც ყველა ორგანული ნივთიერებების შემადგენელი ნაწილია. ეს კი უზრუნველყოფს დედამიწაზე ცოცხალი ორგანიზმების კვებას ჰეტეროტროფულად.გარდა საკვები ნივთიერებებით უზრუნველყოფისა ფოტოსინტეზი ატმოსფეროს,ნიადაგს,წყალს და ა.შ. ავსებს ჟანგბადით,რომელიც აუცილებელია როგორც ცოცხალ, ისე არაცოცხალ ბუნებაში მიმდინარე ჟანგვითი პროცესებისა.

მიტოქონდრიალური სუნთქვა მცენარეში–რადგან ამ პროცესით მცენარის უჯრედი უზრუნველყოფილია ენერგიით მდიდარი ნივთიერებით–ატფ. ეს ნივთიერება კი უჯრედში მიმდინარე სასიცოცხლო პროცესების მთავარი მამოძრავებელი ძალაა და ის ითვლება უჯრედში, როგორც ენერგეტიკული ვალუტა.

მწვანე მცენარეებს აქვთ უნარი მიაღწიონ განსაკუთრებულ გაძლიერებულ ზრდას, ხასიათდებიან რა მათ შემადგენლობაში შემავალ ნივთიერებათა განუწყვეტელ დაგროვებას ზრდადამთავრებული მცენარე მილიონ და მილიარდჯერ აღემატება წონაში იმ თესლს, საიდანაც ეს მცენარეა მიღებული.

დადგენილია მცენარის მშრალი მასის 45 % ნახშირბადია, 42 %–ჟანგბადი, 6,5 %–წყალბადი, 1,5 % აზოტი და დაახლოებით 5 % ნაცარი (მინერალური მარილები). ნახშირბადს მცენარე სწორედ ღებულობს ნახშირბადოვანი კვებით, რასაც ფოტოსინთეზი ეწოდება. ფოტოსინთეზის შეჯამებული განტოლებაა: 6CO2 + 12 H2O + light energy → C6H12O6 + 6O2+ 6H2O

მცენარეში ძირითადი მაფოტოსინთეზირებელი ორგანო ფოთოლია, ის ანატომიურად და ფიზიოლოგიურად ევოლუციის პროცესში შეგუებული არის იმას,რომ მოახდინოს არა მარტო ტრანსპირაცია, არამედ ფოტოსინთეზს.

ქლოროპლასტების ქიმიურ შემადგენლობაში შედის 75 %–წყალი, 25 %–მშრალი ნივთიერება. ამ მშრალი ნივთიერებიდან კი ყველაზე მეტი ცილაა–35-55 %, ცხიმი 20-30 %, ნახშირწყლები-10 %, რნმ–2-3 %, დნმ–0,5 %, ქლოროფილები–9 %, კაროტინოიდები–4,5 %. გარდა ამისა ქლოროპლასტები შეიცავენ მაკრო– და მიკროელემენტებს: რკინას, თუთიას, სპილენძს, მანგანუმს და ა.შ. აღსანიშნავია აგრეთვე დამჟანგველ–აღმდგენელი ფერმენტები, რომლებიც სწორედ ფოტოსინთეზში მონაწილეობენ.

განარჩევენ ქლოროფილების 10 ჯგუფს: ქლოროფილები: a, b, c, d და ბაქტერიოქლოროფილებს: a, b, c, d.

ქლოროფილი და ჰემოგლობინი

ფოტოსინტეზში მონაწილე კაროტინოიდები,როგორიცაა კაროტინი, ქსანტოფილი, ლუტეინი, ზეაქსანტინი, ვიოლაქსანტინი და ა.შ

ფოტოსინთეზი მოიცავს გარკვეულ ეტაპებს: ფოტოფიზიკური, ფოტოქიმიურ ეტაპს (სინათლის ფაზა) და სიბნელის ფაზას.

ფოტოქიმიურ რეაქციებში მიმდინარეობს წყლის ფოტოლიზი,გამოიყოფა თავისუფალი ჟანგბადი, წყალბად–იონები და ენერგიით მდიდარი ნივთიერებები: ნად–H2, ატფ. სწორედ ფოტოსინთეზის პროცესში ფოტოსისტემებს შორის ელექტრონების ტრანსპორტირებისას ელექტრონის ენერგია განიცდის აკუმულაციას ატფ ენერგიად და ამ პროცესს ფოტოსინთეზური ფოსფორილირება ეწოდება, განსხვავებით ჟანგვითი და სუბსტრატული ფოსფორილირებისგან, რომელიც მიმდინარეობს სუნთქვის დროს მიტოქონდრიებში. გარდა ამისა სინათლის ფაზაში ინგლისელმა მეცნიერმა ხილლიმ გვიჩვენა,რომ ამ ფაზაში მიმდინარეობს წყლის მოლეკულის წარმოქმნა, ამ წყალს ბიოსინთეზური წყალი ჰქვია, განსხვავებით მცენარის ფესვების მიერ ნიადაგიდან შეწოვილი წყლისა.

სიბნელის ფაზის პროცესი შეისწავლა აფრიკელმა მეცნიერმა კალვინმა და ის ცნობილია კალვინის ციკლის სახელწოდებით. ეს იგივეა (C3 გზა). კალვინის ციკლი მოიცავს რიგ რეაქციათა სერიას, რომელიც პირობითად დაყოფილია სამ ეტაპად:

კალვინის ციკლი მოიცავს რიგ რეაქციათა სერიას, რომელიც პირობითად დაყოფილია სამ ეტაპად: კარბოქსილირება, აღდგენა რეგენერაცია

Energy Tally 36 ATP for aerobi vs. 2 ATP for anaerobic Glycolysis 2 ATP Kreb’s 2 ATP Electron Transport 32 ATP 36 ATP Anaerobic organisms can’t be too energetic but are important for global recycling of carbon

მცენარეთა სუნთქვა მცენარეთა სუნთქვა განიხილება,როგორც უჯრედული სუნთქვა,რაც მიმდინარეობს მიტოქონდრიებში ენერგეტიკული ცვლის გზით. სუნთქვის პროცესი არის ფოტოსინთეზის საწინააღმდეგო პროცესი.ის მოკლედ განტოლებით ასე გამოიხატება:   C6H12O6+6O2--------6CO2+6H2O

თუ შევადარებთ ფოტოსინთეზსა და სუნთქვას ერთმანეთს შეგვიძლია გავაკეთოთ შემდეგი დასკვნები: ფოტოსინთეზი წმინდა ჟანგვა–აღდგენითი პროცესია,რომლის დროსაც ნახშიროჟანგი აღდგება ნახშირწყლამდე, ხოლო წყალი იჟანგება ჟანგბადამდე. სუნთქვა არის წმინდა ჟანგვა–აღდგენითი პროცესი,რომლის დროსაც ნახშირწყლები იჟანგება ნახშიროჟანგამდე, ხოლო ჟანგბადი აღდგება წყლამდე. ფოტოსინთეზი მიმდინარეობს მწვანე ფერის პიგმენტე–ქლოროფილზე ქლოროპლასტებში მხოლოდ სინათლეზე. სუნთქვითი პროცესები მიმდინარეობს ნებისმიერ მცენარეში ნებისმიერ მომენტში, თუ სუნთქვისათვის საჭირო პირობები არის. სუნთქვა და ფოტოსინთეზი მნიშვნელოვანი სასიცოცხლო პროცესებია მცენარეში მიმდინარე სხვა პროცესებთან ერთად,რომლებიც მიმდინარეობ ფერმენტებით, ერთი მიეკუთვნება ენერგეტიკულ ცვლას, ხოლო მეორე პლასტიკურ ცვლას, რომლებიც განაპირობებენ მცენარის როგორც ერთ მთლიან სიცოცხლეს.  

გმადლობთ ყურადღებისათვის