ფოტოსინთეზი

მწვანე მცენარე თვითონ ამზადებს საკუთარ საკვებს ქიმიური პროცესის – ფოტოსინთეზის საშუალებით.

მზიდან მომავალი სინათლის ენერგია გარდაიქმნება ქიმიურ ენერგიად შაქარ გლუკოზაში.

სინათლის ენერგიის აბსორბცია ხდება მწვანე ნივთიერება ქლოროფილში, რომელსაც ზოგიერთი მცენარის უჯრედში არსებული ქლოროპლასტები შეიცავს.

მცენარის უჯრედები, რომლებშიც ფოტოსინთეზის პროცესი ინტენსიურად მიმდინარეობს (მაგალითად, ფოთლის მესრისებური უჯრედები), მრავალ ქლოროპლასტს შეიცავენ და დიდი ოდენობით სინათლეს შთანთქავენ.

სურათზე სქემატურად არის გამოსახული მესრისებური უჯრედი.

ენერგია საჭიროა, რათა ნახშირორჟანგი და წყალი გარდაიქმნას გლუკოზად და ჟანგბადად.

ნახშირორჟანგს ფოთლები ჰაერიდან შეითვისებენ.

წყალს მცენარე ნიადაგიდან ფესვების მეშვეობით იღებს.

რეაქცია ჯამურად შემდეგი სიტყვიერი ტოლობით შეგვიძლია გამოვსახოთ:

ფოტოსოსინთეზის პროდუქტები განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ყველა სხვა ორგანიზმისთვის.

ჟანგბადს მცენარეები და ცხოველები სუნთქვისთვის იყენებენ.

გლუკოზა ენერგიის წყაროა ცხოველური ორგანიზმებისთვის.

გლუკოზის მოხმარება

წარმოქმნილი გლუკოზის ნაწილს მცენარეები სუნთქვისთვის გამოიყენებენ.

გამოთავისუფლებული ენერგია მცირე ზომის მოლეკულებიდან დიდი მოლეკულების წარმოქმნას ხმარდება:

• ჭარბი გლუკოზა უხსნად სახამებლად გარდაიქმნება და ამ ფორმით ინახება
• შაქრები უჯრედის კედელში შემავალ ცელულოზად გარდაიქმნება
• შაქრები, ნიტრატები და სხვა საკვები ნივთიერებები გარდაიქმნებიან ამინომჟვებად, რომლებისგანაც შემდეგ ცილის მოლეკულები წარმოიქმნება
• შაქრები ლიპიდებად (ცხიმებად და მცენარეულ ზეთებად) გარდაიქმნება, რომლებიც მცენარის თესლებში სამარაგო ნივთიერებების სახით გროცდება

მოთხოვნილება მინერალებზე

ნორმალური ზრდა–განვითარებისათვის მცენარეებს ესაჭიროებათ მინერალური მარილები.

მცენარე მათ მინერალთა იონების სახით შეითვისებს ნიადაგიდან.

ექსპერიმენტები ფოტოსინთეზზე

შესაძლებელია ჩატარდეს ექსპერიმენტები იმის სადემონსტრაციოდ, რომ ფოტოსინთეზისათვის საჭიროა: სინათლე, ნახშირორჟანგი და ქლოროფილი.

ამ სამი კომპონენტიდან რომელიმეს არარსებობის შემთხვევაში მცენარე ფოტოსინთეზს ვერ აწარმოებს.
 

ამის სადემონსტრაციოდ, მოვაცალოთ მცენარეს ფოთოლი და შევამოწმოთ – წარმოიქმნა თუ არა სახამებელი. 

• ადუღებულ წყალში მოთავსებით ფოთოლს კლავე . ამის შედეგად, ფოთოლში მიმდინარე ყველა ქიმიური რეაქცია ჩერდება.
• რამდენიმე წუთით ცხელ ეთანოლში მოთავსებით ფოთოლს აშორებენ მწვანე ქლოროფილს.
• ფოთოლი რბილი ხდება. მას თბილ წყალში გადაიტანენ ეთანოლის ჩამოსარეცხავად.
• ფოთოლს აწვეთებენ იოდის ხსნარს მასში სახამებლის აღმოსაჩენად.

ფოთოლი აჭრელდება. ცდის შედეგი ასე აიხსნება:.

ქლოროფილს შეიცავდა მხოლოდ ფოთლის ცენტრალური ნაწილი. ამიტომ, იოდის დაწვეთებისას შავად შეიღება ფოთლის მხოლოდ ეს უბანი. ამ ექსპერიმენტიდან ჩანს, რომ ქლოროფილი აუცილებელია ფოტოსინთეზისათვის.

ფოტოსინთეზის სიჩქარე

ფოტოსინთეზის სიჩქარეზე გავლენას ახდენს რამდენიმე ფაქტორი. ესენია:

• სინათლის ინტენსივობა – რაც მეტია სინათლე, მით უფრო მაღალია სიჩქარე.
• ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია გარემოში – რაც მეტია ნახშირორჟანგი, მით უფრო მაღალია სიჩქარე.
• ტემპერატურა – შედარებით მაღალი ტემპერატურა აჩქარებს ფოტოსინთეზს, რადგან მისი მიმდინარეობა ფერმენტებით კონტროლირდება. მაგრამ ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე ფერმენტები დენატურაციას განიცდიან და ფოტოსინთეზის სიჩქარე დაბლა ეცემა.

რომელიმე ამ ფაქტორის დეფიციტი აქვეითებს ფოტოსინთეზის სიჩქარეს. 

A მრუდი გრაფიკზე აჩვენებს, რომ სინათლის ინტენსივობის გაზრდა იწვევს ფოტოსინთეზის დაჩქარებას.

საბოლოოდ, მიაღწევს რა გარკვეულ ზღვარს, სინათლის ინტენსივობის გაზრდა აღარ ახდენს გავლენას ფოტოსინთეზის სიჩქარეზე.

მაგრამ, B მრუდის მიხედვით, ტემპერატურის გაზრდით შესაძლებელია ფოტოსინთეზის სიჩქარის კიდევ გაზრდა. მაშასადამე, ტემპერატურა უთუოდ უნდა იყოს შემზღუდველი ფაქტორი.