Fotosyntéza
9. 4. 2010
- metabolismus -> (látkový a energetický)
- fotosyntéza
- dýchání
- výživa rostlin
- autotrofní
- heterotrofní
- příjem a výdej látek
- voda
- minerální látky
- plynné látky
- produkty fotosyntézy
- ontogenetický vývoj (individuální), růst, vnější faktory
- pohyby rostlin
Metabolismus
- = přeměna
- látek nebo energie
- vzájemně propojené
- na přeměně se podílejí:
- anabolické dráhy (asimilační)
- skladné (syntetické)
- z jednoduchých složitější
- energie do chemických vazeb
- např. fotosynzéza
- katabolické dráhy
- rozkladné
- ze složitých jednodušší
- při štěpení se E uvolňuje
- např. dýchání
- anabolické dráhy (asimilační)
Fotosyntéza
- = anabolický proces, při kterém dochází k přeměně sluneční energie na energii chemickou (chemických vazeb) (= rostliny dokáží přeměnit sluneční E na chemickou E)
- = jev, při kterém dochází k tvorbě kyslíku
- = ASIMILACE
- pouze zelené rostliny (zelené barvivo)
- barviva:
- CHLOROFYLY = zelená barviva
- vyšší rostliny, zelené řasy - A, B
- hnědé řasy - A, C
- červené řasy - A, D
- KAROTENOIDY
- xantofyly
- karoteny
- FYKOBILINY
- fykoerythrin - červené
- fykocyanin - modré
- CHLOROFYLY = zelená barviva
- 6CO2 + 12H2O + light energy -> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
- součástí chlorofylu - centrálním atomem je HOŘČÍK (dále C, O, H, N, Mg)
- chlorofyl A (skupina CH3) x B (skupina COH)
- chlorofyl A
- 4 pyrolová jádra
- na 2. pyrolovém jádře CH3
- na 3. jádře izocyklický pentanový kruh
- na 4. jádře fytol
- fotolýza vody -> O2 vzniká z vody
- rostliny využívají pouze viditelné světlo (záření) - 400-750 nm
- pro fotosyntézu významná fotosyntetická (asimilační) barviva v chloroplastech
- chlorofyl A: nejdůležitější = reakční centrum
- chlorofyl B + karotenoidy (xantofyl, karoten) -> antény (světlosběrný komplex) = chlorofylové pasti
- fce: přenesení energie fotonu do reakčního centra
- fykobiliny: např. u řas
- fotosyntetická barviva - absorbují červenou a modrou barvu, odrážejí zelenou
- 2 fáze:
- I. fáze - fotochemická (světelná, primární)
- II. fáze - syntetická (temnostní, sekundární)
- FOTOCHEMICKÁ FÁZE
- závisí na světle
- dochází k přeměně ze sluneční energie na chemickou
- probíhá na membráně tylakoidů (tvořená dvouvrstvou fosfolipidů, na jejím povrchu jsou fotosystémy)
- součástí je fotolýza vody
- tvořena 2 fotosystémy (představovány fotosyntetickými barvivy)
- fotosystém I (PS I, P700)
- pomocná barviva zachytí energii fotonů a přenášejí ji do reakčního centra (chlorofyl A)
- molekula chlorofylu A poté co přijme energii, přejde do excitovaného stavu -> uvolní excitovaný elektron -> vrátí se do základního stavu
- uvolněný elektron přenášen přenašeči (např. ferredoxin), uvolňuje se z něj energie a je přenesen zpátky do PS I
- energie elektronu je využívána na tvorbu ATP
- elektron s sebou bere i vodíkové kationty - vodíky jsou přenášeny do thylakoidu -> vrací se do stromatu a v tom místě na membráně vzniká z ADP ATP
- tvorba ATP v rámci fotosystému I - cyklická fosforylace (elektrony se vrací)
- fotosystém II (PS II, P680)
- tvořen barvivy
- až po uvolnění excitovaného elektronu postup stejný jako u fotosystému I
- tvorba ATP - necyklická fosforylace (elektron nejde zpátky do PS II, ale do PS I)
- dochází zde k fotolýze vody
- H2O -> 2H+ + 2e- + 1/2 O2
- elektrony přenášeny do PS I
- vodíky se navážou na NADP+ + 2H+ -> NADPH + H+ (energií elektronu)
- doplňování elektronů z fotolýzy vody
- SYNTETICKÁ FÁZE
- navazuje na fotosyntetickou fázi
- může probíhat i bez světla
- probíhá ve stromatu chloroplastů
- tzv. Calvinův cyklus
- výsledkem tvorba glukosy C6H12O6
- a) karboxylace
- -> CO2 se zabuduje do 5-uhlíkaté sloučeniny ribulóza-1,5-bifosfát pomocí enzymu RubisCo
- -> vzniká 6-uhlíkatá molekula, která se dělí na 2 3-uhlíkaté molekuly kyseliny 3-fosfoglycerové (triózy) => C3 rostliny
- b) redukce
- -> dojde k redukci kyseliny 3-fosfoglycerové na 3-fosfoglyceraldehyd (využito NADPH a ATP)
- -> z aldehydu vzniká glukosa (C6)
- -> dojde k redukci kyseliny 3-fosfoglycerové na 3-fosfoglyceraldehyd (využito NADPH a ATP)
- c) obnova výchozí látky ribulóza-1,5-bifosfát
- fotorespirace:
- RubisCo místo CO2 váže O2
- když je CO2 nedostatek
- nevzniká glukóza, stav nevýhodný
- u C3 rostlin
- faktory ovlivňující fotosyntézu
- -> vnitřní
- množství chloroplastů (chlorofylu)
- stáří rostliny
- celkový stav rostliny
- -> vnější
- množství CO2
- teplota
- světlo (zdroj E, I. fáze na něm závislá)
- H2O
- -> vnitřní
- rostliny podle vázání C (řešení dilema otevřených průduchů, zda radši ztratit vodu a přijmout oxid uhličitý nebo naopak):
- a) C3
- 1x karboxylace
- RubisCo váže CO2 na 5-uhlíkatou sloučeninu, vzniká 2x 3-uhlíkatá
- b) C4
- mají kolem cévní svazků pochvu
- 2x karboxylace
- 1. Hatch-Slackův cyklus
- v mesofylu (= palisádový + houbový parenchym)
- meziprodukt - 4-uhlíkatá sloučenina (malát)
- odštěpí se CO2 a vzniká pyruvát (C3)
- 2. Calvinův cyklus
- v buňkách pochvy
- = efektivní mechanismus (CO2 zabudovaný v molekulách, může se opět uvolnit)
- např. kukuřice, cukrová třtina, proso, bambus
- cykly prostorově oddělené
- 1. Hatch-Slackův cyklus
- c) CAM
- 2x karboxylace
- v noci (kdy je teplota menší a ztráty vody nižší) otevřené průduchy, zabudují C do malátu
- ve dne průduchy uzavřené + Calvinův cyklus
- časově oddělené karboxylace
- např. kaktusy, netřesk
- a) C3
Komentáře
Přehled komentářů
Zatím nebyl vložen žádný komentář