Məlumat

Bioloji proseslərdə günəş işığından istifadə

Bioloji proseslərdə günəş işığından istifadə


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Günəş işığı yaşıl bitkilər tərəfindən fotosintezdə istifadə olunur, eyni zamanda heyvanlar tərəfindən D vitamini sintezində də istifadə olunur. İki proses arasında oxşarlıqlar varmı və əslində işıq enerjisi necə istifadə olunur?


Günəşdən almırıq, sintez olunur.

İnsan bunu ala bilər...

  • qidalanma yolu ilə.
  • UV radiasiyasından asılı olan dəridə sintez yolu ilə. Günəş onun əsas mənbəyidir (vitamin deyil, radiasiya) və dəridəki əsas vitamin mənbəyidir. Bununla birlikdə, bioaktiv olmaq üçün qaraciyərdə və ya böyrəkdə daha çox dəyişiklik edilməlidir. Ultrabənövşəyi şüalanma zəruridir və birbaşa xolesterol molekulunun quruluşunun açılmasına səbəb olur, xolesterini D3 previtamininə çevirir.

Daha ətraflı məlumat üçün https://en.wikipedia.org/wiki/Vitamin_D ünvanındakı 'Biosintez' bölməsinə baxın.


Oxşarlıqlar

Böyük ümumi fərqlərə baxmayaraq, iki prosesdə bəzi əsas oxşarlıqlar var:

  • İşıq enerjisi bir elektronu daha yüksək enerji səviyyəsinə qaldırır.
  • Elektron başqa yerə hərəkət edərkən kovalent rabitə pozulur. Bu prosesə 'fotoliz' deyilir və tamamilə kimyəvi olur.

Fərqlər

Fərq həyəcanlanmış elektronun nə baş verməsində və hüceyrə zülallarının və lipidlərin iştirak dərəcəsindədir:

  • D vitamini sintezində elektron, əmələ gələn yeni molekuldakı başqa bir bağa 'özbaşına' hərəkət edir. İşin sonu budur və fermentlər bu reaksiyada iştirak etmirlər.
  • Fotosintez zamanı işıq əvvəlcə fotoreseptorlar tərəfindən tutulur və fotoliz sahəsinə ötürülür. Fotolizdən sonra bir çox zülalın bir membran-bağ sistemi daxilində mürəkkəb bir prosesdə əməkdaşlığı həyəcanlanan elektronun NAD-a ötürülməsini təmin edir.+karbon dioksidin fosfogliserata daha sonra çevrilməsi üçün azaldıcı güc olan NADH əmələ gətirir. (ADP-nin ATP-yə çevrilməsinə imkan verən elektrokimyəvi membran potensialı da yaranır, onun hidrolizi fosfogliseratın C-C bağlarının formalaşması üçün istifadə olunur.)

D vitamini sintezi

D vitamini sintezində fotoliz mərhələsi aşağıda göstərilmişdir:

Sələf molekulu bir sıra enzim reaksiyalarında xolesteroldan əmələ gəlir və istehsal olunan Vitamin D3 (əslində ilkin məhsul molekulunun kortəbii yenidən qurulması nəticəsində yaranır) fermentativ proseslərdə daha da metabolizə oluna bilər (bax: Berg və b. ətraflı məlumat üçün). Bununla birlikdə, qırmızı ilə göstərilən bağın fotolizi sırf kimyəvi maddədir.

Niyə başqa heç bir elektronun daha yüksək enerji səviyyəsinə qaldırılmadığını və əlaqəli bağların qırıldığını soruşmaq olar. Digər elektronlar həyəcanlı ola bilər, ancaq daha aşağı termodinamik sərbəst enerjinin birləşməsinə uyğun bir reaksiya yolu olmadıqda, elektron öz istiliyini azad edərək orijinal enerji səviyyəsinə qayıdır. 7-dehidroxolesterin vəziyyətində, əlaqələndirilmiş ikiqat bağ sistemi, daha aşağı sərbəst enerji məhsuluna uyğun bir reaksiya yolu təmin edir. Reaksiyanın aktivləşmə enerjisini təmin edən işıq (uyğun dalğa uzunluğunda) haqqında düşünmək olar (reaksiya ara maddəsinin daha yüksək sərbəst enerjisi nəticəsində yaranan enerji maneəsini aşmaq).

Fotosintez

İşıq enerjisindən istifadə edən fotosintez reaksiyaları (“işıq reaksiyaları” adlanır) standart mətnlərdə təsvir olunan iki mürəkkəb fotosistemi əhatə edir, məsələn. Berg və b.. Sadələşdirilmiş diaqram yalnız ümumi fotolitik prosesdən bəhs edir.

Burada fotoliz keçirən molekul sudur - iki H -O bağı qırılır və oksigen əmələ gəlir. Ancaq bu vəziyyətdə, məhsulun elektronun NAD azaltmasına imkan verməsi təsadüfdür+. (Kimyəvi oksidləşmə elektronların çıxarılması və onların əlavə edilməsinin azalmasıdır.) Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, bu kompleks reaksiyalar seriyası da xloroplastın içərisində elektrokimyəvi bir qradiyentlə nəticələnir. Hidrogen ionlarının xloroplast stromasının tilakoid membranında ATP sintaza vasitəsilə hərəkəti ADP-ni ATP-yə çevirir (oksidləşdirici fosforlaşmaya bənzər şəkildə).

Bu vəziyyətdə fotolizin nəticəsi molekulyar reduksiya gücü və "enerji"nin təmin edilməsidir ki, bu da 1-C karbon dioksidi 3-C reduksiya edilmiş şəkərə çevirmək üçün istifadə ediləcək, ayrı-ayrı reaksiyalar seriyasında işıq enerjisi iştirak etmir. (bunlara “qaranlıq reaksiyalar” deyilir, baxmayaraq ki, onların qaranlıqda baş verməsi lazım deyil).

Coda

D vitamini və ya şəkər istehsal etmək üçün istifadə olunan işıq enerjisinə tez -tez rast gəlinməsə də, bu olduqca yanıltıcı ola bilər. İşıq enerjisinin əldə etdiklərini kimyəvi baxımdan ifadə etməyi və sonra bunu müvafiq sintetik proses kontekstində yerləşdirməyin daha yaxşı olduğunu təklif edərdim.


Günəş işığının bioloji proseslərdə istifadəsi - Biologiya

Bitkilərin yaşaması üçün günəş işığına ehtiyacı olduğunu heç görmüsünüzmü? Qəribə görünür, elə deyilmi? Günəş işığı necə qida növü ola bilər? Yaxşı, günəş işığı enerjidir və fotosintez bitkilərin günəş işığından enerji almaq və karbon qazını və suyu qidaya çevirmək üçün istifadə etdiyi prosesdir.

Bitkilərin yaşaması üçün üç şey lazımdır

Bitkilərin yaşaması üçün üç əsas şeyə ehtiyacı var: su, günəş işığı və karbon qazı. Bitkilər də oksigenlə nəfəs aldığımız kimi karbon qazından da nəfəs alırlar. Bitkilər karbondioksidi nəfəs aldıqda oksigenlə nəfəs alırlar. Bitkilər Yer planetində əsas oksigen mənbəyidir və bizi yaşatmağa kömək edir.

İndi bilirik ki, bitkilər günəş işığından enerji kimi istifadə edirlər, yağışdan su alırlar və nəfəs alaraq karbon qazı alırlar. Bu üç əsas maddəni qida halına gətirmək prosesinə fotosintez deyilir.

Bitkilər günəş işığını necə tutur?

Bitkilər günəş işığını xlorofil adlı bir birləşmədən istifadə edərək tutur. Xlorofil yaşıldır, buna görə bir çox bitki yaşıl görünür. Əvvəlcə yaşıl işığı udmaq və istifadə etmək istədiyi üçün yaşıl olduğunu düşünə bilərsiniz. Halbuki, işığı araşdırmamızdan bilirik ki, gördüyümüz rəng əslində əks olunan işığın rəngidir. Beləliklə, xlorofil yaşıl işığı əks etdirir və mavi və qırmızı işığı udur.

Fotosintez haqqında ətraflı məlumat

Bitki hüceyrələrinin içərisində xloroplastlar adlanan quruluşlar var. Xlorofilin məskunlaşdığı bu strukturlardadır.

Fotosintez prosesinin iki əsas mərhələsi var. Birinci mərhələdə günəş işığı xloroplastlar tərəfindən tutulur və enerji ATP adlı kimyəvi maddədə saxlanılır. İkinci mərhələdə ATP şəkər və üzvi birləşmələr yaratmaq üçün istifadə olunur. Bunlar bitkilərin yaşamaq və böyümək üçün istifadə etdiyi qidalardır.

Prosesin ilk mərhələsində günəş işığı olmalıdır, ancaq ikinci mərhələ günəş işığı olmadan və hətta gecə də baş verə bilər. İkinci mərhələ Calvin Cycle adlanır, çünki onu alim Melvin Calvin kəşf edib təsvir etmişdir.

Bitkilərin yaşaması üçün günəş işığına və suya ehtiyacı olsa da, fərqli bitkilərin hər birinin fərqli miqdarda ehtiyacı var. Bəzi bitkilərin bir az suya ehtiyacı var, digərlərinə isə çox ehtiyac var. Bəzi bitkilər bütün gün birbaşa günəş işığında olmağı xoşlayır, bəziləri isə kölgəyə üstünlük verirlər. Bitkilərin ehtiyaclarını öyrənmək, onları həyətinizə harada əkəcəyinizi və çiçəklənmələri üçün ən yaxşı şəkildə necə suvaracağınızı öyrənməyə kömək edə bilər.

İndi bilirik ki, bitkilərin yaşaması üçün günəş işığına, suya və karbon qazına ehtiyacı var. Bu üç komponenti götürürlər və enerji üçün istifadə etdikləri qidaya və nəfəs aldıqları və bizim yaşamaq üçün istifadə etdiyimiz oksigenə çevirmək üçün xlorofildən istifadə edirlər. Bütün bitkilər fotosintezdən istifadə edir, buna görə hamısının günəş işığına ehtiyacı var.


Günəş işığının bioloji proseslərdə istifadəsi - Biologiya

Bioloji və Ətraf Tədqiqatları (BER) proqramı, ölkənin enerji və infrastruktur təhlükəsizliyini inkişaf etdirmək məqsədi ilə kompleks bioloji, yer və ətraf mühit sistemlərinin proqnozlaşdırılan anlayışına nail olmaq üçün elmi tədqiqatları və imkanları dəstəkləyir. Proqram, bitkilərin və mikrobların ətraf mühitlərinə reaksiya verərkən və dəyişdirərkən əsas biologiyasını kəşf etməyə çalışır. Bu məlumat mikrobların və bitkilərin enerji və digər tətbiqlər üçün yenidən mühəndisləşməsinə imkan verir. BER tədqiqatı həmçinin atmosfer, quru kütlələri, okean, dəniz buzu və yeraltı proseslər də daxil olmaqla Yer sistemini modelləşdirmək üçün lazım olan dinamik proseslərin anlaşılmasını inkişaf etdirir.

Son otuz ildə BER, bioloji və Yer sistemi elmlərini dəyişdirdi. Biz insan genomunun xəritəsini tərtib etməyə və müasir biotexnologiyanın əsasını qoymağa kömək etdik. Atmosfer və okean sirkulyasiyasına dair ilkin araşdırma apardıq ki, nəticədə iqlim və Yer sistemi modellərinə səbəb oldu. Son on ildə BER araşdırması, yenilənə bilən biokütlədən bioyanacaqların və bioproduksiyaların istehsalını dəstəkləyən biologiyada əhəmiyyətli irəliləyişlər əldə etdi, genom sıralaması və genom elmində irəliləyişlərə imza atdı və dünyanın ən sürətli kompüterlərindən istifadə edərək ekosistemin və qlobal miqyaslı modellərin proqnozlaşdırma qabiliyyətlərini gücləndirdi.

BER, üç DOE Elm Bürosu istifadəçi qurğusunu, Atmosfer Radiasiya Ölçümü (ARM) istifadə qurğusunu, Ətraf Molekulyar Elmlər Laboratoriyasını (EMSL) və Birgə Genom İnstitutunu (JGI) dəstəkləyir. Bu qurğular, bütün tədqiqat ictimaiyyətinin rəqabət qabiliyyətli bir araşdırma əsasında əldə edə biləcəyi dünya səviyyəli bənzərsiz elmi alətlərə və qabiliyyətlərə malikdir. Bundan əlavə, bio-əsaslı məhsullar, təmiz enerji və yeni nəsil bioenerji texnologiyaları üzrə innovativ ilkin mərhələdə tədqiqatları davam etdirmək üçün dörd DOE Bioenerji Tədqiqat Mərkəzi yaradılmışdır.


Canlılar Enerjini Necə Alır və İstifadə Edir?

Bitkilər günəşdən enerji alır və şəkər şəklində enerji istehsal etmək üçün fotosintez adlanan prosesdə karbon qazı və suyu istifadə edirlər. Heyvanlar adenozin trifosfat (ATP) şəklində enerji istehsal etmək üçün bitkilər və digər orqanizmlər tərəfindən təmin edilən şəkərlərdən istifadə edirlər.

Bütün canlı orqanizmlər maddə və enerjisini ətraf mühitdən alırlar, istər havadan, istər torpaqdan, istər sudan, istərsə də yeməkdən. Alimlər enerjinin qida zəncirində necə hərəkət etdiyini izah etmək üçün Enerji Piramidasını yaratdılar. Piramida istehsalçıları, əsas istehlakçılar, ikincil istehlakçılar və üçüncü istehlakçıları ehtiva edir. Bitkilər kimi istehsalçılar piramidanın altındadır. İstehsalçılar enerji üçün başqa orqanizmləri istehlak etmirlər. Əsas istehlakçılar enerjilərinə görə bitkilərə, ikincilər isə enerjilərinə görə əsas istehlakçılara güvənirlər. Piramidanın üst hissəsində ikincili istehlakçılardan enerji alan üçüncü dərəcəli istehlakçılar və ya parçalananlar var. Parçalayanlar enerji əldə etmək üçün çürüyən orqanizmləri parçalayırlar. Canlı orqanizmlərin hüceyrələri öz strukturlarını və funksiyalarını qorumaq, həmçinin böyümək və çoxalmaq üçün enerji tələb edir. Canlı orqanizmlər də elektrik enerjisi istehsal edir və ATP istifadə edərək DNT molekullarının surətini çıxara bilirlər. Enerji həmçinin əzələləri hərəkət etdirmək və beyindən müxtəlif sinirlərə siqnal ötürmək üçün istifadə olunur.


UV-nin mənfi (zərərli) təsiri

Dəri xərçənginə səbəb olur – UV ətraf mühitin insan kanserogenidir. Ətrafımızda xərçəng yaradan ən görkəmli və universal vasitədir. Dəri xərçənginin üç əsas növünün (bazal hüceyrəli karsinoma, skuamöz hüceyrəli karsinoma və melanoma) hər birinin günəşə məruz qalması nəticəsində meydana gəldiyinə dair çox güclü sübutlar vardır. Tədqiqatlar göstərir ki, dəri xərçənglərinin 90% -i ultrabənövşəyi radiasiyaya bağlıdır.

Günəş yanığına səbəb olur - UV dərini yandırır. Günəş yanığı dəri hüceyrələri zədələndikdə meydana gələn bir yanıqdır. Dərinin bu zədələnməsinə UV şüalarından alınan enerjinin udulması səbəb olur. Təmir etmək üçün zədələnmiş dəriyə əlavə qan axır, bu səbəbdən günəş yanığı zamanı dəriniz qırmızıya çevrilir.

İmmunitet sistemini zədələyir – UV radiasiyaya həddindən artıq məruz qalma immunitet sisteminə zərərli təsir göstərir. Alimlər hesab edirlər ki, günəş yanığı günəşə məruz qaldıqdan sonra 24 saat ərzində insanlarda xəstəliklərlə mübarizə aparan ağ qan hüceyrələrinin paylanmasını və funksiyasını dəyişə bilər. Ultrabənövşəyi radiasiyaya təkrar-təkrar həddindən artıq məruz qalma orqanizmin immunitet sisteminə daha çox zərər verə bilər. İmmunitet sistemi orqanizmi bakteriyalardan, mikroblardan, viruslardan, toksinlərdən və parazitlərdən (xəstəlik və infeksiyalardan) qoruyur. İmmunitet sisteminin nə qədər təsirli olduğunu bir şeyin öldüyü və immunitet sisteminin fəaliyyətini dayandırdığı zaman nə qədər tez çürüməsinə baxaraq görə bilərsiniz.

Gözləri zədələyir – Uzun müddət UV şüalarına və ya yüksək intensivliyə məruz qalma (məsələn, günəş çarpayılarında) göz toxumalarını zədələyir və göz səthinin “qar korluğu” və ya fotokeratit adlanan “yanmasına” səbəb ola bilər. Təsirlər adətən bir neçə gün ərzində yox olur, lakin sonrakı həyatda daha da ağırlaşmalara səbəb ola bilər. 1998-ci ildə Amerika Tibb Assosiasiyasının jurnalı az miqdarda günəş işığının belə katarakt (müalicə edilmədikdə korluğa səbəb olacaq), pterjiyum və pinqekula kimi göz zədələnməsi riskini artıra biləcəyini bildirdi. Gözlərə ultrabənövşəyi ziyan kümülatifdir, buna görə gözləri qorumağa başlamaq heç vaxt gec deyil.

Yaşlı dəri - UV dərinin qocalmasını sürətləndirir, çünki UV dərinin üst qatının altında olan kollageni və bağ toxumasını məhv edir. Bu, qırışlara, qəhvəyi "qaraciyər" ləkələrinə və dəri elastikliyinin itirilməsinə səbəb olur. Bir insanın qolunun alt hissəsindəki dəri tonu, qırışlar və ya piqmentasiya ilə eyni qolun üst tərəfindəki fərq, günəş işığının dəriyə təsirini göstərir. Adətən, qolun üst tərəfi günəşə daha çox məruz qalır və daha çox günəş zədəsi göstərir. Dərinin foto qocalması məcmu olduğu üçün bir insanın günəşdən qorunma proqramına başlaması heç vaxt gec deyil. Əks halda, qaralmaq indi yaxşı görünsə də, daha sonra qırışlı dəri və ya dəri xərçəngi ilə bunun əvəzini ödəmiş ola bilərsiniz.

Plastikləri zəiflədir – İstehlak mallarında istifadə olunan bir çox polimerlər (plastiklər, neylon və polistirol daxil olmaqla) UV işığına məruz qalması səbəbindən parçalanır və ya gücünü itirir.

Rəngləri soldur – Bir çox piqmentlər (qida, kosmetika, parça, plastik, boya, mürəkkəb və digər materialların rənglənməsi üçün istifadə olunur) və boyalar UV şüalarını udur və rəngini dəyişir. Parçaların, mebellərin və rəsmlərin rəng dəyişikliyi və ya itkisinin qarşısını almaq üçün UV (floresan lampalar və günəş işığı) şüalarından qorunması lazımdır.


Hesablama biologiyası fikirləri fərziyyəyə çevirir

Nəhayət, kompüterlər qeyri -səlis anlayışları ciddi və sınanabilir hala gətirərək biologiyanı yenidən formalaşdırdı. Öz tədqiqatımdan bir nümunə: onilliklər ərzində xərçəng tədqiqatçıları eyni şişdəki hüceyrələr arasında genetik heterojenliyin xərçəngin müalicəyə davamlı olmasına kömək etdiyi fikrini müzakirə ediblər [6]. Sadə bir fikirdir: hüceyrə populyasiyası nə qədər müxtəlifdirsə, bir hüceyrə qrupunun müalicəyə davamlı olması və digər hüceyrələr öldürüldükdən sonra şişin yenidən böyüməsi ehtimalı daha yüksəkdir.

Bəs "genetik heterojenliyi" tam olaraq necə ölçə bilərsiniz və müqavimətin inkişafına təsiri nə qədər böyükdür? Bu suallara cavab vermək üçün ideyanı sınaqdan keçirilə bilən fərziyyəyə çevirməli olduq. Bir xəstədə fərqli yerlərdə xərçəng genomundakı dəyişiklikləri ölçmək üçün genomik yanaşmalardan istifadə etdik və sonra müalicənin müqavimətinə dair klinik məlumatlarla statistik olaraq müqayisə edilə bilən heterojenliyin kəmiyyət ölçülərini təyin etdik. Və həqiqətən də, heterojenliyin müqaviməti müəyyən etdiyi ilkin fikri dəstəkləyən dəlillər tapdıq [7].

Bu, qeyri -səlis fikri yoxlanıla bilən bir fərziyyəyə çevirmək üçün kəmiyyət hesablama yanaşmasının lazım olduğu bir çox nümunələrdən biridir. Hesablama biologiyası, böyük miqdarda mürəkkəb məlumatları yaş laboratoriyada sınaqdan keçirilə bilən bir şeyə damıtmaqda üstündür və beləliklə, təcrübi təqibi formalaşdırır və istiqamətləndirir.


Bu mövzular niyə vacibdir?

Günəş radiasiyasının Yerin iqlim sistemindəki rolunu anlamaq aşağıdakı kimi vacib anlayışları anlamağımıza kömək edə bilər:

Fəsillərin səbəbləri.

Mövsümlər Yer oxunun əyilməsindən qaynaqlanır. Əyilmiş ox, Yerin şimal və cənub hissələrinin bərabər miqdarda günəş radiasiyasını (vahid başına düşən enerji) almaması deməkdir. Cənub yarımkürəsi günəşə doğru əyildikdə, cənub yarımkürəsində yay, şimal yarımkürəsində qış olur. (Prinsip 1c)

Buz dövrlərinin meydana gəlməsinin səbəbi.

Buz dövrləri Yer səthində qəbul edilən günəş radiasiyasının paylanmasının dəyişməsi nəticəsində yarandı. Yerin orbitinin yolu sabit deyil. Yerin orbital yolundakı dəyişikliklər Yer səthinin istənilən nöqtəsinə çatan günəş radiasiyasının dəyişməsinə səbəb olur. (Prinsip 1d)

Günəşdən yayılan enerji miqdarı (günəşin parlaqlığı) zamanla necə dəyişir.

Günəşin çıxışı sabit deyil. Onun parlaqlığı (günəşin yaydığı ümumi enerji) geoloji vaxt ərzində artıb və daha qısa zaman miqyasında bir qədər dəyişir.

Niyə son iqlim istiləşməsi günəş enerjisinin artımına səbəb olmadı.

Günəşin enerji çıxışı son onilliklər ərzində eyni vaxtda müşahidə olunan temperatur artımlarını nəzərə almaq üçün kifayət qədər dəyişməyib. (Prinsip 1e)

İnsanların istifadə etdikləri enerji növlərinin əksəriyyəti günəş enerjisindən qaynaqlanır.

İnsanların istifadə etdikləri bir çox enerji növləri qida, karbohidrogenlər (neft və təbii qaz kimi), külək enerjisi, hidroelektrik enerjisi və əlbəttə ki, günəş enerjisi kimi günəş radiasiyasından qaynaqlanır.


Biosferin təkamülü

Yerin uzun tarixi ərzində həyat formaları biosferin kimyəvi tərkibini kəskin şəkildə dəyişmişdir. Eyni zamanda, biosferin kimyəvi tərkibi Yer kürəsində hansı canlı formalarının yaşadığına təsir etdi. Keçmişdə qida maddələrinin bir kimyəvi formadan digərinə çevrilmə sürəti həmişə onların orijinal formasına çevrilməsinə bərabər olmurdu. Bu, biosferdə karbon qazı və oksigen kimi kimyəvi maddələrin nisbi konsentrasiyasının dəyişməsi ilə nəticələndi. Zamanla meydana gələn karbon qazının azalması və atmosferdəki oksigenin artması, tənəffüsdən daha sürətli bir şəkildə meydana gələn fotosintezin nəticəsidir. Atmosferdə karbon qazı kimi mövcud olan karbon indi qalıq yanacaq yataqlarında və əhəngdaşı qayalarında yerləşir.

Elm adamları, atmosferdəki oksigen konsentrasiyasının artmasının həyatın təkamülünə təsir etdiyinə inanırlar. Oksigen bu gün Yer üzündə olduğu kimi yüksək konsentrasiyalara çatana qədər bizim kimi çoxhüceyrəli orqanizmlər təkamül edə bilərdi. Yüksək tənəffüs dərəcələrimizi təmin etmək üçün yüksək oksigen konsentrasiyasına ehtiyacımız var və biosfer bizdən əvvəl gələn orqanizmlər tərəfindən dəyişdirilməsəydi yaşaya bilməyəcəkdik.


STEMvisions Blogu

Ac olduğunuz zaman soyuducudan və ya kilerinizdən qəlyanaltı götürürsünüz. Bəs bitkilər ac qalanda nə edə bilər? Yəqin ki, siz bitkilərin böyüməsi üçün günəş işığına, suya və evə (torpaq kimi) ehtiyacı olduğunu bilirsiniz, bəs onlar qidalarını haradan alırlar? Bunu özləri edirlər!

Bitkilərə işıqdan gələn enerjini sintez etmək və ya öz qida mənbəyi etmək üçün istifadə edə bildikləri üçün avtotroflar deyilir. Bir çox insanlar bir bitkini torpağa qoyduqda, suladıqda və ya günəşin kənarına qoyanda "bəslədiklərinə" inanırlar, lakin bunların heç biri qida hesab edilmir. Əksinə, bitkilər günəş işığından, sudan və havadakı qazlardan istifadə edərək bitkilərin yaşaması üçün lazım olan şəkər forması olan qlükoza əmələ gətirirlər. Bu proses fotosintez adlanır və bütün bitkilər, yosunlar və hətta bəzi mikroorqanizmlər tərəfindən həyata keçirilir. Fotosintezi həyata keçirmək üçün bitkilərin üç şeyə ehtiyacı var: karbon qazı, su və günəş işığı.

Köklərdən su (H2O), havadan karbon qazı (CO2) və Günəşdən gələn işıq enerjisini alaraq bitkilər qlükoza (şəkər) və oksigen (O2) yaratmaq üçün fotosintez edə bilərlər. KREDİT: mapichai/Shutterstock.com

Sizin kimi bitkilərin də yaşaması üçün qazları qəbul etməsi lazımdır. Heyvanlar tənəffüs adlanan bir proses vasitəsilə qazları qəbul edirlər. Tənəffüs prosesi zamanı heyvanlar atmosferdəki bütün qazları nəfəs alır, lakin saxlanılan və dərhal çıxarılmayan yeganə qaz oksigendir. Ancaq bitkilər karbon qazını qəbul edir və istifadə edirlər
fotosintez üçün. Karbon qazı bitkinin yarpaqlarında, çiçəklərində, budaqlarında, gövdələrində və köklərindəki kiçik dəliklərdən daxil olur. Bitkilər də qida hazırlamaq üçün suya ehtiyac duyurlar. Ətraf mühitdən asılı olaraq, bitkinin suya çıxışı dəyişir. Məsələn, bir kaktus kimi çöl bitkilərində bir gölməçədəki lilypaddan daha az su var, lakin hər fotosintetik orqanizm su yığmaq üçün hazırlanmış bir növ adaptasiyaya və ya xüsusi quruluşa malikdir. Əksər bitkilər üçün köklər suyun udulmasından məsuldur.

Fotosintez üçün son tələb mühümdür, çünki o, şəkər istehsal etmək üçün enerji verir. Bitki karbon qazı və su molekullarını necə alıb qida molekulunu əmələ gətirir? Günəş! İşıq enerjisi, karbon qazı və suyun molekullarını parçalayan və şəkər (qlükoza) və oksigen qazı meydana gətirmək üçün yenidən təşkil edən kimyəvi bir reaksiyaya səbəb olur. Şəkər istehsal edildikdən sonra mitokondriya tərəfindən parçalanaraq böyümək və təmir etmək üçün istifadə edilə bilər. İstehsal olunan oksigen, karbon qazının daxil olduğu eyni kiçik dəliklərdən sərbəst buraxılır. Hətta sərbəst buraxılan oksigen başqa bir məqsədə xidmət edir. Digər orqanizmlər, məsələn, heyvanlar, sağ qalmalarına kömək etmək üçün oksigendən istifadə edirlər.

Fotosintez üçün bir düstur yazsaydıq, bu belə olardı:

Bütün fotosintez prosesi enerjinin Günəşdən bitkiyə ötürülməsidir. Yaradılan hər bir şəkər molekulunda, bitkinin daha sonra istifadə edə biləcəyi və ya saxlaya biləcəyi bir az Günəş enerjisi vardır.

Bir noxud bitkisi təsəvvür edin. Bu noxud bitkisi yeni qabıqlar əmələ gətirirsə, böyümək üçün çoxlu miqdarda şəkər enerjisi lazımdır. Bu, hündürləşmək və güclənmək üçün yemək yeməyinizə bənzəyir. Lakin noxud bitkisi mağazaya gedib ərzaq almaqdansa, şəkər yaratmaq üçün enerji əldə etmək üçün günəş işığından istifadə edəcək. Noxud qabığı olanda
tam yetişdirildikdə, bitki artıq şəkərə ehtiyac duymayacaq və hüceyrələrində saxlayacaq. Ac bir dovşan gəlir və bitkinin bir hissəsini yeməyə qərar verir ki, bu da dovşanın öz evinə hoppanmasına imkan verən enerjini təmin edir. Dovşanın enerjisi haradan gəldi? Fotosintez prosesini nəzərdən keçirək. Noxud qabığı karbon qazı və suyun köməyi ilə şəkər molekullarını qurmaq üçün günəş işığından gələn enerjini istifadə edirdi. Dovşan noxud qabığını yedikdə, dolayı yolla bitkinin şəkər molekullarında saxlanılan günəş işığından enerji alırdı.

Çörək üçün fotosintezə təşəkkür edə bilərik! Buğda dənələri, şəkildəki kimi, nəhəng sahələrdə yetişdirilir. Toplandıqda un kimi tanıya biləcəyimiz bir toz halına gətirilir. KREDİT: Elena Schweitzer/Shutterstock.com

İnsanlar, digər heyvanlar, göbələklər və bəzi mikroorqanizmlər avtotroflar kimi öz bədənlərində qida hazırlaya bilmirlər, amma yenə də fotosintezə güvənirlər. Günəşdən bitkilərə enerjinin ötürülməsi ilə bitkilər, insanların gündəlik fəaliyyətlərimizi idarə etmək üçün istehlak etdikləri şəkərləri yaradır. Toyuq və ya balıq kimi şeylər yedikdə belə, Günəşdən bədənimizə enerji ötürürük, çünki bir nöqtədə bir orqanizm fotosintetik orqanizmi (məsələn, balıq yosun yeyirdi) istehlak etmişdir. Beləliklə, növbəti dəfə enerjinizi doldurmaq üçün qəlyanaltı götürsəniz, bunun üçün Günəşə təşəkkür edin!

Bu əsərdən bir parçadır Quruluş və funksiya kurikulum məhsul xəttimizin vahidi, Elm və Texnologiya Konseptləri TM (STC). Ətraflı məlumat üçün lütfən, Carolina Biological nəşriyyatımıza baş çəkin.

[MÜƏLLİMLƏRƏ BONUS] Şagirdlərin fotosintezdəki maddə və enerji haqqında yanlış təsəvvürlərini araşdırmaq və onları həll etmək və ya üzərində qurmaq üçün tələbə fikirləri yaratmaq strategiyalarını öyrənmək üçün "Fotosintez: İşıq Körlüyü" nə baxın.


Milli Yem və Otlaqlar Kurikulumu

Yem bitkiləri də daxil olmaqla bütün bitkilərin düzgün böyüməsi və inkişafı üçün nisbətən çox miqdarda azot (N) lazımdır. Bioloji azot fiksasiyası (BNF), azot qazının (N2) atmosferdən müəyyən bitkilərin toxumasına daxil olur. Yalnız seçilmiş bitki qrupu torpaq mikroorqanizmlərinin köməyi ilə N-i bu yolla əldə edə bilir. Yem bitkiləri arasında paxlalı bitkilər (Fabaceae botanika ailəsinə aid bitkilər) kimi tanınan bitkilər qrupu, hava N -dən N əldə edə bilməsi ilə məşhurdur.2.

Yem istehsalında bu proses çox vacib ola bilər, çünki bu o deməkdir ki, çox ehtiyac duyulan N-i üç mənbədən əldə etmək olar: BNF vasitəsilə atmosfer, torpaq və gübrələrdən. BNF vasitəsilə atmosferdən əldə edilən N miqdarını maksimum dərəcədə artırmağın yollarını tapan yem istehsalçıları torpağın münbitliyini, yüksək səviyyədə yem zülalını və yüksək məhsulu saxlamaqla gübrə xərclərini azalda biləcəklər.

Bəzi yem bitkilərinin N -ni daxil edə biləcəyi proses2 havadan toxumalarına bir ana bitki (makrosimbiont olaraq da bilinir) daxildir. Məsələn: yonca və ev sahibi bitki ilə əlaqəli bir mikroorqanizm (eyni zamanda mikrosimbiont olaraq da bilinir), simbioz əlaqəsi və ya simbioz adlanan funksiyanı yerinə yetirir. Simbiyotik bir əlaqə, iki orqanizmin qarşılıqlı faydalı bir əlaqə qurmasıdır. Əksər yem bitkilərində ikinci orqanizm təbii olaraq torpaqda meydana gələn bir bakteriyadır. Yem bitkiləri ilə ən çox məşğul olan bakteriyalar xalq arasında rizobiya kimi tanınır, çünki o, bakteriya cinsinin bir hissəsi kimi təsnif edilir. Rhizobium.

Bu torpaq bakteriyaları bitkinin köklərinə yoluxur və nodül kimi tanınan strukturlar əmələ gətirir. Kimyəvi reaksiyalar, yəni BNF olaraq bilinən proses, düyünlərdə baş verir.

Proses bir sıra kompleks biokimyəvi reaksiyaları əhatə etsə də, aşağıdakı tənlik ilə nisbətən sadə bir şəkildə ümumiləşdirilə bilər:

Yuxarıdakı tənlik bir azot qazının molekulunu (N2) səkkiz hidrogen ionu (proton olaraq da bilinir) (8H+) ilə birləşərək iki ammiak molekulu (2NH) əmələ gətirir.3) və iki molekul hidrogen qazı (2H2). Bu reaksiya nitrogenaza kimi tanınan bir ferment tərəfindən aparılır. ATP -nin 16 molekulu (ATP = Adenozin Trifosfat, enerji saxlayan birləşmə) BNF reaksiyasının baş verməsi üçün lazım olan enerjini təmsil edir. Biokimyəvi baxımdan 16 ATP nisbətən böyük miqdarda bitki enerjisini təmsil edir. Beləliklə, BNF prosesi enerji istifadəsi baxımından zavoda "bahalıdır". BNF üçün lazım olan bu enerjinin son mənbəyi nədir? Günəş, fotosintez prosesi ilə. Ammonyak kimi (NH3) əmələ gəldikdə glutamin kimi bir amin turşusuna çevrilir. Amin turşularındakı azot, bitki tərəfindən böyüməsi və inkişafı üçün zülal sintez etmək üçün istifadə edilə bilər.


Videoya baxın: Həkimlər günəş şualarından qorunmaq üçün nələri məsləhət görür? (Oktyabr 2022).