Өсімдіктер аутотрофты организмдер тобына жатады. Тікелей аудармасы «өзін-өзі қоректендіруші организмдер». Аутотрофтық өмір сүру тәсіліне электрондардың қажеттігі, оларды қүрушы бөліктерінің табиғатынан көрінеді.
СО2, Н20, ЖЭГ, 80«» және басқа заттардың көмірсуларға, белоктарға, липидтерге және басқа биологи-ялық компоненттерге айналдыру үшін электрондардың көп мөлшері керек.
Жабайы системаларда аутотрофтык тотықсыздандыру НАДН қатысында жүреді, яғни катаболизмдік тотығудағы коферменттер мен жануарлардағы гликолиз де осы жолмен жүреді. Биологиялық тотықсыздандыруға табиғат ерекше кофермент жасаған, осымен анаболизмді катаболизмнен бөлген. НАД-тың фосфорланған туындысы болып санала-тын осы коферментті НАДФ (никотинамидадениндинуклео-тид фосфат) деп атайды.
НАДФ НАД-қа үксас болғанымен қызметі өзге. Қазіргі аутотрофтық бактериялардың көпшілігі тиобактериялар (гректің іһеіоп — күкірт) тобына жатады.
Биологиялық фотоэлектрлік бірліктердің негізгі қызметі энергиясы аз донорлардан электронды қабылдап, оларды жарықтың көмегімен жоғары энергиялық деңгейге көтеру және сәйкес акцепротларға тапсыру. Хлорофиллге тәуелді жабайы комплекстер фотосинтездеуші қызыл және жасыл күкірт бактерияларында байқалады. Бүл организм-дер күкірттік компоненттер жинағы электрондар донорлары ретіңде пайдаланады.
Фотосинтез — көптеген қосылыстар қатысатын өте күрделі процесс. Фотосинтезде басты рөлді хлорофилл атқарады. Жануарлар клеткасының электрондарды тасы-малдаушы системасы митохондрияларда орналасқан болса, өсімдіктер клеткасының электрондарды тасымалдаушы фо-тосинтездік система хлоропластының мембраналық струк-тураларында орналасқан. Хлоропластар митохондриялар сияқты сыртқы және ішкі мембраналардан, ішінде ДНҚ, рибосомалар мен қосьшдылар орналасқан матрикстен (не-месе стромадан) түрады. Сонымен бірге хлоропластларда тилакоидтар (гректің Іһуіакоз — қапшық) деп аталатын бір мебрана мен қоршалған жалпақ қапшыктар — арнаулы фотосинтездеуші структуралар болады. Хлоропластың мат-риксінде тилакоидтер жеке-жеке орналасуы мүмкін немесе бірнеше телакоидтар жиналып грана деп аталатьга цилиндр тәрізді структура қүрайды. Түрлі клеткалардың гранала-рындағы тилакоидтардың саны бірдей болмайды. Сол сияқты хлоропластлардағы гранулалардың саны да әр түрлі болады. Әрбір жеке хлоропласт көбінесе түтік тәрізді байланыстырғыштармен жалғасқан бірнеше граналардан түрады. Хлоропластлардың структурасы жарыққа, мине-ралдық қорекке, қанттардың ағысына, гормондардың болу-ына және жыл маусымына байланысты. Тилакоидтардың мембраналарында фотосинтездеуші тізбектің барлық ком-поненттері болады, атап айтқанда жарық сезгіш пигмент-тер, электрондарды тасымалдаушы ферменттер және онымен байланысты форфорлау ферменттері. Хлоропла-стың матриксінде кемір қышқыл газын фиксациялайтын ферменттер, фотосинтездің қараңғылық фазасына қажет Кальвин циклының ферменттері орналасқан. Фотосинтездік фосфорлау процесі митохондрияларда жүретін тотықтырып фосфорлау процесіне белгілі дәрежеде үқсас келеді. Жа-рықты сіңірудің нәтижесінде хлорофилдің электроңцары біршама жоғары энергиялық деңгейге көтеріледі: бүл энер-гия АДФ-таң АТФ-ты қүрауға жүмсалады немесе кофер-менттерді қалпына келтіру үшін колданылады.
Электрондық-микроскопиялық зерттеулер хлоропласт-лардың граналарында квантосомалар деп аталған үсақ «суб’структуралардың» бар екенін байқаған. Бүл суб’бірліктердің қалыңдығы 10 нм тең, ауданы 18,5×15,5 нм. Квантосомаларда хлорофилл мен каротиноидтер, хи-нондар және түрлі липидтер болады. Сонымен электро-ндарды тасымалдаушы ферменттер, митохондриялардың тыныс алу ансамбльдері сияқты, тилакоидтардың мембра-наларында орналасқан. Тилакоидтар мембраналарьшда ми-тохондриялардың саңырауқүлақ тәрізді денешіктеріне үқсас, жүмыр бөлшектердің болатыны байқалған. Электро-нды тасымалдау фотосинтез процесінің бір бөлігі, атап айтқанда жарықтык реакциялармен байланысты бөлігі, екінші бөлігі жарыққа тәуелсіз қараңғылық реакциялары. Қараңғьшық фазасы кезінде жарықтық реакцияларда пай-да болатын сутегінің атомдары көмірқышқыл газының кемірсуларға дейін тотықсыздануы үшін пайдаланылады, фотосинтездін жалпы теңдеуіне сәйкес.
6С02 + 12Н20 ■* С6Ні206 + 6Н20
Бүл жағдайда синтезделген кемірсудың әрбір мольына 672000 ккал. энергия жиналады.
Хлоропластың мембраналық системасыңца фотосин-тездің жарықтық реакциялары жүреді және АТФ пен НАДН түзіледі. Хлоропластың стромасыңца көміртегінің тотықсыздану циклінің ферменттері, порфириндер, майлар, каротиндер және полисахаридтер синтезіне қатысатын бар-лық ферменттер болады.
Егер есімдік жарықта болса, онда оның хлоропластла-рында крахмал жиналады, ал егер караңғы жерге ауыстырса оңда жинаған крахмал сахарозаға дейін ыды-райды. Сахароза хлоропластан шығып клетканың басқа беліктеріне барады. Жасыл есімдіктердің клеткаларындағы фотосинтездің жеделдігі клетканың тыныс алуының же-делдігінен шамамен 10-15 есе жоғары. Сонымен, есімдік клеткасы езінің энергиясының негізгі белігін фотосинтездің жарықтық реакциялары арқылы алады. Өсімдіктің клетка-сы хлоропластларының жалпы ауданы митохондриялық мембраналар ауданынан артық. Қараңғылық жағдайдың өзінде де есімдік клеткалары хлоропластларда және цитоп-лазмалық матриксте жүретін кейінгі гликолиздегі крахмал ыдырауьшың нәтижесінде пайда болатын мол энергияны алады. Тотықтырып фосфорлауға қарағанда гликолиз кезінде АТФ анағүрлым аз пайда болады. Хлоропластларда пайда болған АТФ, митохондриялық АТФ сияқты клетка-ның қалған барлық учаскелеріне жеткізілетін болуы керек.
Хлоропластларда да митохондриялардағы сияқты бело-кты синтездейтін аппарат болады, бүған дәлел хлоропласт-ларда рибосомалар, РНҚ-ның түрлі типтері және аминқышқылдарын активтеуге қажет ферменттер болады. Хлоропластлар цитохром С синтездей алмайды, себебі ол цитоплазма рибосомаларында синтезделеді. Хлоропластлар, митохондриялар сияқты жартылай автономиялы структура. Хлоропластлардың толық генді аппараты бар. Митохоңдри-ялық аппаратына қарағанда хлоропластардың аппараты то-лық болмағанымен, белоктардың аздаған белігі синтезделуін ғана бақылайды. Митохондриялардағыдай, хлоропластлар аппаратында бактерияларға тән касиеттер болады. Хлоропластларда бөліну арқылы кебейеді. ДНҚ-ның формасы сақина тәрізді болады, үзындығы 40 мкм-дей. Әрбір жеке хлоропластларда 10-нан 50-ге дейін ДНҚ молекуласы болады. Сүт қоректілердің митохондриялық ДНҚ-на қарағанда хлоропластлар ДНҚ-сы шамамен 8 есе кеп. Сондықтан ол кем дегенде 100-ден 150-ге дейін бело-ктарды кодтай алады. Жалпы айтқанда, хлоропластларда 30-ға жуық белоктар синтезделеді.