ENYIMÉ

AZ ÓZON ÉS AZ ÉLET

__KELETKEZÉS__ Az ózon a Föld légkörében az ultraibolya sugárzás hatására keletkezik. Az UV-sugarak a légköri oxigén molekuláit (O2) különálló (naszcensz) oxigén atomokra bontják. Ezek az atomok más oxigénmolekulákkal egyesülve ózont (O3) hoznak létre. Az ózonmolekula instabil, ultraibolya sugárzás hatására szintén szétbomlik, egy oxigénmolekulára és egy oxigénatomra. Ez a folytonos ciklus hozza létre az ózonréteget, biztosítva az ózonmennyiség állandóságát. A sértetlen sztratoszférában ez az érték 10 ppm, vagyis minden százezer molekulából egy ózon.

__ Vastagsága __ Az ózonréteg vastagsága jelentősen változik világszerte. Az Egyenlítő felett a réteg vastagabb, a sarkok felett a legvékonyabb. Az északi félteke felett az ózonszint körülbelül 4%-kal csökken évente.

__ Eloszlása a sztratoszférában __ Az ózonréteg vastagsága évszakos és földrajzi szélesség szerinti változást is mutat. A trópusok feletti sztratoszférában a legmagasabb, a sarkvidékeken pedig a legalacsonyabb az ózonkoncentráció. Az évszakos változásban pedig nyáron a legmagasabb, télen pedig a legalacsonyabb a koncentráció.

__Az ózonjuk__ A legnagyobb antarktiszi ózonlyuk 2006 szeptemberében. Mérete megközelítőleg 29,5 millió km². Meghatározás szerint az ózonlyukat úgy kell értelmezni, mint az atmoszféra azon területét, ahol az ózonkoncentráció 220 Dobson-egység alá esik.

A FOTOSZINTÉZIS ÉS AZ OXIGÉN

Felfedezésének története
A fotoszintézist **Jan Ingenhousz** orvos fedezte fel. Jan Ingenhousz 1730-ban született Bredában, Hollandiában. 1774-ben Joseph Priestley felfedezte az oxigént  és kísérletezni kezdett ezzel az új, láthatatlan gázzal. Egyik kísérletében meggyújtott gyertyát egy lezárt üvegbe helyezett (amibe előzőleg tiszta oxigént töltött), és megvárta, amíg a láng elfogyasztja az oxigént és kialszik. Anélkül, hogy a burába friss levegő mehetett volna, egy friss mentaágat  tett (amit előzőleg egy pohár vízbe állított), és azt várta, hogy a növény ebben a „rossz” levegőben el fog pusztulni. Ehelyett a növény tovább élt. Két hónap múlva Priestley egy egeret tett ugyanebbe a burába, és az egér is életben maradt, bizonyítva ezzel, hogy a növény valamiképpen „helyreállította” a burában a levegőt, ami az élethez szükséges. De a kísérlet nem volt mindig sikeres. Priestley belenyugodott a rejtélybe, és mást kezdett tanulmányozni.

Színanyagok [ [|szerkesztés] ]
Többféle pigmentet találhatunk a különböző fotoszintetizáló [|szervezetekben]. Minden fotoszintetikus rendszer elsődleges pigmentje valamilyen [|klorofill] -forma. A klorofillok egy tetrapirrol származékok, melyek magnéziumot központi atomot tartalmaznak porfiringyűrű közepén. Kovalens kötéssel kapcsolódik a tetrapirrol-fejhez egy hidrofób oldallánc, amelynek segítségével a klorofillok a membránokhoz képesek kapcsolódni. A zöld növények klorofill a-t és b-t tartalmaznak, a cianobaktériumok többsége csak klorofill-a-t. A színes moszatok klorofill-b-t nem, de klorofill-c-t, d-t és e-t tartalmazhatnak. A bíbor és zöld baktériumok klorofillját bakterioklorofilloknak nevezik, ezek a makrociklus oldalláncaiban eltérnek a klorofilloktól, és ez az abszorpciós spektrumban is változást okoz. A klorofillok 450 nm körül és 650-750 nm-nél abszorbeálják a fényt; a bakteriális klorofillok 800-1000 nm–nél abszorbeálnak. A fotoszintetikus apparátus általában tartalmaz [|karotinoidokat]. Ezek fénygyűjtő pigmentekként szolgálnak, a kék-zöld spektrális régióban, 400-550 nm között abszorbeálva a fényt.

A fotoszintézis általános folyamata
A fényreakció a klorofill-a jelenlététől függ, amely az elsődleges pigment a fotoszintetikus szervezetek membránjában. A fénykvantum abszorpciója a klorofillban a vörös  és  kék  tartományban egy  elektron  áthelyeződését okozza. Az elvesztett elektront a fotoszintetikusan aktív klorofill-molekulák egy elektrondonorról származó elektronnal pótolják. Az elektron áthelyeződése energiafelszabadulással jár, miközben keresztülhalad a [|membránban] a fotoszintetikus elektron transzport rendszerben. Az elektron átadása közben a membránban a protonok  áthelyeződése miatt töltéskülönbség jön létre, ami az energiatermelés hajtóereje.

A növények oxigéntermelő fotoszintézise [ [|szerkesztés] ]
A növények esetében a fotoszintézis nagyon leegyszerűsített egyenlete: 6CO2 + 12H2O + fényenergia = C6H12O6 (szénhidrát) + 6O2 + 6H2O. A plasztiszok a növények fotoszintetikus [|endoszimbionta] organellumai. A plasztiszok közül a kloroplasztiszban folyik a fotoszintézis. A kloroplasztiszok lencse vagy gömb alakúak, kettős membránnal határoltak, belsejüket színtelen plazma (sztróma) tölti ki. A belső teret kettős membránok (tilakoidok) töltik ki. A tilakoid membránok a fotoszintézis fényreakciójának helyei. A fotoszintézis fényhez kapcsolódó folyamatai – a fényenergia kémiai energiává történő átalakítása – a tilakoidmembránokhoz kötöttek, melyek a kloroplasztiszban helyenként korongszerűen összefekvő gránumokat, illetve ezeket összekötő membránokat, sztrómatilakoidokat alkotnak. A tilakoidok proteinkomplexekben gazdag képződmények. A folyamatok lebonyolításához szükséges proteinkomplexek az I. és II. fotokémiai rendszer (//**PSI**//, illetve //**PSII**//), ezek fénygyűjtő komplexei (antennakomplexek: //**LHCI**//, //**LHCII**// [light harvesting complex]), valamint a citokróm b6/f komplex és az ATP-szintáz.

Az I. fotokémiai rendszer [ [|szerkesztés] ]
A //**PSI**//-core felépítésében a PSII-höz hasonlóan számos protein vesz részt. Központi részét egy heterodimer protein komplex (PsaA,B) alkotja, amin a P700, egy fotoaktív [|klorofill] a- [|klorofill] a’ [|dimer] is kötődik. A két fehérjén összesen ~100 [|klorofill] a, 22 [|β-karotin] és 2 [|fillokinon], valamint egy Fe4S4-centrum (Fx) található. E kofaktorok közül egyesek a PSI elektrontranszport komponensei: a P700, két járulékos [|klorofill] a, az elsődleges elektron akceptor A0 (két [|klorofill] a), a másodlagos elektron akceptor A1 (két fillokinon) és a Fe4S4-centrum (1. ábra). A plasztocianintól a [|ferredoxinig] terjedő elektrontranszportban még fontos szerepe van a PsaC proteinen kötött két további Fe4S4-centrumnak, valamint a plasztocianin kötődését elősegítő PsaF,N proteineknek. A NADP+-re való elektrontranszport a ferredoxin és a ferredoxin- [|NADP] +-oxidoreduktáz közreműködésével valósul meg, amelyek a PsaD és PsaE proteineken keresztül kötődnek a PSI-hez. A kis proteinek közül egyesek [|klorofill] a-t kötve az energia transzferben is szerepet játszanak (PsaH,J,K,L,M,X), a struktúrát stabilizálják, valamint a külső antennát kapcsolják a központi részhez (PsaG,K). A PSI [|disztális] antennája, az //**LHCI**//, amely a PSI-ben található összes [|klorofill] b-t tartalmazza. Az LHCI-t négyféle [|klorofill] a/b-protein építi fel (Lhca1-4), amelyek felépítésükben az Lhcb proteinekhez hasonlók, de [|klorofill] a/b arányuk magasabb (2-3 körüli). Nem [|trimereket], hanem [|dimereket] képeznek, amelyeket a [|fluoreszcencia] emissziójuk alapján LHC I-680 és LHC I-730-ként is említenek.

A II. fotokémiai rendszer (PSII) [ [|szerkesztés] ]
A //**PSII**// a fotoszintetikus apparátus azon komponense, amely képes a fényenergia abszorpciójára, gerjesztett állapotban redoxipotenciálja révén a víz oxidálására és a [|plasztokinon] redukálására, valamint transzmembrán potenciál létrehozására. A komplexben több mint 20-féle [|protein] található. A reakciócentrumban központi helyet foglal el a D1 és D2 (PsbA és PsbD) heterodimer [|protein]. Ezeken kötődnek az elektrontranszport kofaktorai, a P680 ( [|klorofill] a dimer), 4 [|klorofill] a molekula, két [|feofitin] a, 2 [|β-karotin], az elsődleges (QA) és másodlagos (QB) kinon akceptorok és egy nem-hem [|Fe] -atom, valamint egy 4 [|Mn] és 1 [|Ca] [|atomból] álló Mn-centrum, ami a víz bontásában játszik szerepet. A vízbontáshoz szükséges [|Cl] --ionokat egy hidrofil proteinekből álló, ún. reguláló sapka biztosítja (PsbO,P,Q,R). A reakciócentrumban lévő cit b559 (PsbE,F) fotoprotektív szerepet tölt be, részt vesz a PSII ciklikus elektrontranszportjában, amely a PSII egyik fontos relaxáló mechanizmusa lehet gátolt elektrontranszport esetén. A reakciócentrumhoz kapcsolódnak a [|proximális], kapcsoló és [|disztális] antennák, valamint számos kis protein. Ez utóbbiak elsősorban stabilizáló szerepet töltenek be. A [|proximális] antennák, a CP47 (PsbB) és a CP43 (PsbC), [|klorofill] a tartalmúak. A PSII [|disztális] antennarendszere, az //**LHCII**// háromféle apoproteint (Lhcb1-3) tartalmaz, [|klorofill] a/b aránya 1,1-1,2. A [|disztális] antennát a [|proximálishoz] kapcsoló antenna is [|klorofill] a/b proteineket tartalmaz (Lhcb 4-6). A gerjesztett P680 a [|feofitin] és a QA kinon közvetítésével redukálja a tilakoidmembránban lokalizált plasztokinonok közül az éppen kötődőt (QB), majd elektronját a PSII vízbontó [|Mn] -centrumában éppen oxidálódó vízmolekulák [|O] -atomjáról származó elektronokból az Yz (D1- [|tirozin] ) közvetítésével kapja vissza. A redukált plasztokinonról az elektronok a citokróm b6/f-komplexre kerülnek.