Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Dýchací řetězec Viz též přednášky prof. Kodíčka (další materiály na webu)

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Dýchací řetězec Viz též přednášky prof. Kodíčka (další materiály na webu)"— Transkript prezentace:

1 Dýchací řetězec Viz též přednášky prof. Kodíčka (další materiály na webu)

2 Odbourávání glukosy (včetně substrátových fosforylací) C 6 H 12 O 6 + 6O 2 -->6 CO 2 + 6H 2 O + 38 ATP

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20 systém oxidoreduktas a mobilních přenašečů atomů vodíku nebo elektronů, který v biologické membráně zajišťuje reoxidaci redukovaných kofaktorů (viz aktivní vodík) a na úkor této exergonické reakce aktivně transportuje vodíkové protony, čímž generuje proton-motivní sílu. U eukaryot je tento systém lokalisován ve vnitřní membráně mitochondrie, u prokaryot v cytoplazmatické membráně. U savců je dýchací řetězec tvořen enzymy ubichinon-reduktasa (kotvený komplex I), který katalysuje přenos vodíku z NADH na ubichinon (viz koenzym Q) (NADH + H + + Q → NAD + + QH 2 ), cytochrom-c-reduktasa (kotvený komplex III) (QH cytochrom-c(Fe 3+ ) → Q + 2 cytochrom-c(Fe 2+ ) + 2 H + ) a cytochrom-c- oxidasa (kotvený komplex IV) (4 cytochrom-c(Fe 2+ ) + O H + → 4 cytochrom- c(Fe 3+ ) + 2 H 2 O). Tyto tři kotvené komplexy (integrální membránové enzymy) zajišťují endergonický transport protonů z matrix mitochondrie přes vnitřní membránu (úhrnem přibližně 12 H + na oxidaci jednoho NADH); kotvený komplex II je tzv. postranní vstup do dýchacího řetězce. Konečným akceptorem elektronů u aerobních organismů je kyslík (viz respiarace aerobní), u respirujících anaerobních chemoorganotrofů je to jiné oxidační činidlo přijímané z vnějšího prostředí (viz respirace anaerobní). Dýchací řetězec - souhrn

21

22 Fotosynthesa

23 Celkově zjednodušeně: 6 CO H 2 O → C 6 H 12 O O 2

24 Fotosynthesa

25

26 CO [H]  -CH(OH)- + H 2 O Potřebujeme: - energii: ADP + P i + h  ATP + H 2 O - redukční činidlo: NADP + + H 2 D + h  NADPH + H + + D (D = donor) Fotosynthesa

27

28 • anoxygenní • oxygenní ANOXYGENNÍ fotosynthesu uskutečňují gramnegativní bakterie (purpurové sirné a nesirné, zelené sirné bakterie) Donorem vodíku jsou jiné anorganické látky než voda (např. H 2 S) a žádným z vedlejších produktů není kyslík. Všechny fotosynthetické procesy probíhají za anaerobních podmínek. Dva základní typy fotosynthesy OXYGENNÍ fotosynthesu uskutečňují sinice a rostliny. K redukci CO 2 je vždy využíván vodík uvolněný pri fotolyse vody a vedlejším produktem je kyslík. Oxygenní fotosynthesa je hlavním zdrojem kyslíku v atmosfére. V podstatě veškerý atmosférický kyslík pochází z činnosti fotosynthetisujících organismu.

29 Fotosynthesa  proces, kterým se v zelených rostlinách světelná energie mění na energii chemických vazeb; dvě fáze, tj. světelnou a temnostní  CO 2 je pomocí tohoto procesu asimilováno, a zabudováno do organických sloučenin, produktem jsou sacharidy (škrob, cukry)  sumárně lze fotosyntézu vyjádřit rovnicí: 6 CO H 2 O + 2,7 kJ  C 6 H 12 O 6 + 6O 2  vázána u vyšších rostlin na chloroplasty - cca v 1 buňce, 2 biomembrány; semiautochtonní; stroma a síť tylakoidů = trubičky a polštářky, orientované v grana, tj. granální x agranální thylakoidy tylakoidy - vnější stěna: bílkovinná struktura, vnitřní stěna: lipidická struktura; obsahují fotosyntecká barviva (vázané na tzv. fotosystémy), přenašeče elektronů a enzymy (1. světelná fáze fotosyntézy)

30 Fotosynthesa probíhá ve dvou fázích: primární (světelné) a sekundární (temnostní), přičemž každá v jiné části chloroplastu. U eukaryot se reakce světelné fáze uskutečňují na membránách tylakoidu, fáze temnostní ve stromatu chloroplastu. Fotosynthesa

31

32

33 Chlorofyly

34 stroma - obsahuje enzymy Calvinova cyklu (2. temnostní fáze), DNA, RNA, škrob.

35  předpokladem fotosyntézy, tj. transformace světelné energie v energii chemických vazeb, je schopnost zelených rostlin absorbovat energii fotonů světla svými elektrony ve fotosyntetických pigmentech - využívají pouze tzv. fotosynteticky účinnou část světla ležící v oblasti viditelného záření o vlnové délce (  ) nm Princip: molekula chlorofylu zachytí kvantum zářivé energie  excitace e - na vyšší orbital; excitovaný e - má za normálních podmínek krátkou životnost (  s) a vrací se zpět na původní energetickou hladinu a část absorbované E se vyzáří do okolí (termální depopulace, fluorescence)  na membránách tylakoidů dochází k zvláštnímu fyzikálně-chemickému jevu, tj. k otočení spinu (spinového čísla) excitovaného e -, vznik tzv. tripletového stavu, prodloužení doby excitace s  možnost metabolického využití absorbované světelné E

36 B) excitovaný elektron je na základě vysoké elektronegativity vypuzen z molekuly donoru a zachycen akceptorem, donor přechází v KATIONT  po doplnění elektronu se vrací do energeticky neutrálního stavu. Výsledek: v obou případech je stejný; dochází k zřetězení jednotlivých elektronových přenašečů s postupně klesajícím elektrochemickým potenciálem, tzv. štafetové předávání elektronů

37  pigment-proteinové komplexy situované na granálních membránách tylakoidů v chloroplastech; fce: vazba fotosyntetických pigmentů, tj. hlavní a doplňková barviva: FOTOSYSTÉMY (PS I a PS II)

38 PS II – vázán na vnitřní (lipidickou) část membrány, reakční centrum absorbuje světlo o vlnové délce 680 nm, místo fotolýzy H 2 O PS I – vázán na vnější (proteinovou) část membrány, reakční centrum absorbuje světlo o vlnové délce 700 nm, místo vzniku ATP, NADPH+ H +  chlorofyl „a“ je vázán na reakční centrum, dále antenální molekuly doplňkových pigmentů, účinnost je až 95%

39

40 Schéma světlé fáze fotosyntesy

41 Primární (světelná) fáze fotosynézy Reakce: 1. fotolýza vody; 2. tvorba ATP, redukovaných koenzymů NADPH+H + ; 3. předávání elektronů v rámci kaskády redoxních přenašečů, odstupňovaných hodnotami klesajícího elektrochemického potenciálů. fotofosforylace cyklická fotofosforylace acyklická

42 Základní procesy: a) produkce H+ a jejich hromadění v tylakoidním prostoru, vznik H + gradientu a ATP; b) transport elektronů přes tylakoidní membránu, pomocí tzv. kaskády redoxních přenašečů na NADP Výsledek: ATP, NADPH+H +, O 2 Primární (světelná) fáze fotosynézy

43 (1) absorpce slunečního záření fotoreceptorem a excitace elektron u fotoreceptoru (2) fotolýza vody: H 2 O 2H + + 2e - + 1/2O 2 (3) fotoredukce NADP + : NADP + + 2H + + 2e - NADPH + H + Protony (2H+) v této reakci pocházejí z fotolýzy vody, z níž byly uvolněny po proběhlých procesech uvedených v bod e (1). (4) fotofosforylace: ADP + Pi ATP + H 2 O gradient protonový Primární (světelná) fáze fotosynézy

44

45 Calvinův cyklus sekundární (temnostní) fáze fotosyntézy - není vázána na světlo, probíhá ve stromatu chloroplastů

46 1) 2)

47

48 Syntesa látek z produktů Calvinova cyklu Sacharosa: vznik mimo chloroplasty; 2GAP  F-1,6DP  F-6P  G-1P (opačná glykolysa); G-1P + UTP  UDPG + F-6P  sacharosafosfát Škrob: vznik ve stromatu; F-6P  G-1P + ATP  ADPG (1,4 vazba), podobně vzniká i amylopektin (1,6 vazba)  polymerace. Fruktany: vznik ve stromatu; ve vodě rozpustné polymery fruktosy, rychlý zdroj energie (vakuoly). Biosyntéza sacharózy

49 Problémy fixace CO 2  RUBISCO může fungovat jako karboxylasa (váže CO 2, Calvinův cyklus) nebo jako oxidoreduktasa (vazba s O 2 ), v poměru 3:1 =fotorespirace  O 2 + RUBP  PGA + 2P glykolát, problematické a energeticky náročné zpracování produktů fotorespirace, ve 3 různých organelách (chloroplast, peroxisom, mitochondrie)  při  teplotě a intenzitě ozáření se snižuje koncentrace CO 2 v chloroplastech a zvyšuje se poměr fotorespirace

50 V C4 rostlinách jsou prostorově separovány děje Calvinova cyklu od dějů Hatchova-Slackova cyklu. Buňky mezofylu, lokalizované blízko povrchu listů, neobsahují RubisCO a proto nemohou zapojit přijatý CO 2 do Calvinova cyklu. Přijatý CO 2 je v těchto buňkách konvertován v Hatchově-Slackově cyklu na malát (případně jinou čtyřuhlíkatou sloučeninu), který je transportován přes plazmodezmy do hlouběji uložených buněk pochev cévních svazků, kde je dekarboxylován. Tyto buňky obsahují RubisCO a proto za jeho katalytického účinku může být uvolněný CO 2 zapojen do Calvinova cyklu. Regenerovaný pyruvát může být transportován zpět do buněk mezofylu a po fosforylaci na fosfoenolpyruvát využit v dalším Hatchově-Slackově cyklu. C4-rostliny

51

52  zástupci čeledí Crasulaceae, Liliaceae, Cactaceae, Orchideaceae Princip - časově izolovaná dvojí karboxylace: 1. noc = otevřené průduchy, fixace CO 2 na PEP (fosfoenolpyruvát) vznik malátu, aktivní transport do vakuol (spotřeba 1 ATP) + obnova RUBP (ribulosabisfosfát) (spotřeba 1 ATP). 2. den = zavřené průduchy, malát do Calvinova cyklu. CAM rostliny

53

54 FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ FOTOSYNTÉZU  koncentrace CO 2, teplota, H 2 O, minerální výživa, imise (rozklad chlorofylu)

55 Srovnání fotosynthesy a respirace


Stáhnout ppt "Dýchací řetězec Viz též přednášky prof. Kodíčka (další materiály na webu)"

Podobné prezentace


Reklamy Google