Fotosyntéza

Co to je? o Z řeckého fótos – „světlo“ a synthesis –„skládání“ o Biochemický proces, probíhá v chloroplastech (chlorofyl) o Mění přijatou energie světelného záření na energii chemickou o Z energeticky chudých anorganických látek vznikají energeticky bohaté organické sloučeniny o Má dvě fáze: světelnou a temnostní o Rovnice fotosyntézy: o 6 CO H 2 O → C 6 H 12 O O H 2 O o Vnitřní energie získaná fotosyntézou: ∆H = 2870 kJ/mol

Chloroplast

Světelná fáze o Podmíněna absorpcí slunečního záření chlorofylovými molekulami (fotoreceptory – organisovány v kvantosomech thylakoidů) o Nashromážděná energie je přenesena na molekulu chlorofylu v tzv. reakčním centru o Dojde k přeměně energie fotonů na energii excitovaných elektronů o Elektron přejde na energeticky vyšší hladinu, která se využije na syntézu ATP a NADPH + H + o Probíhá za účasti dvou fotosystémů: fotosystém I a II

Chlorofyl o Je zelený pigment o Řadí se mezi porfiny, obsahuje hořčík o Ve fotosyntéze chlorofyly a ; b, které se liší účinností v jiné oblasti záření

Fotosystém I o Chlorofyl s absorpcí 700 nm o Molekula reakčního centra P 700 přejde do excitovaného stavu, a dojde ke snížení oxidačněredukčního potenciálu o Uvolní se elektron o Elektron je transportován řetězcem oxidačně – redukčních systému : o Ferredoxin – malý protein vázaný v membránách,nebo je pohyblivý o Flavoprotein o Konečný příjemce: NADP + (k jeho redukci je potřeba 2 elektronů a dvou H + )

Redoxní potenciály v PI Prostorová strukturaRedoxní potenciál Fotosystém I (700)+0,45 V Fotosystém I (700)*-0,55 V FeSR-0,5 V Ferredoxin-0,45 V Flavoprotein, FP (NADP + reduktasa) -0,4 V NADP + -0,32 V NADPH + H + -0,42 V

Prostorové struktury v PI FerredoxinFerredoxin NADP reduktasa NADP Zdroj: portál e-projektu

Fotosystém II chlorofyl a absorpcí 680nm excitace elektronů, které redukují systém Q a řetězcem oxidačně-redukčních systémů putují k molekule P700 (fotosystém I).... energie těchto elektronů je využita k fosforylaci ADP → ATP plastochinon cytochrom f Plastokyanin chybějící elektrony jsou doplněny z fotolýzy vody

Redoxní potenciály v PII Prostorová strukturaRedoxní potenciál Fotosystém II (680)+1V Fotosystém II (680)*0V Komplex cyt b6/f+0,3V Komplex (Mn 2+ ) vyvíjející kyslík, OEC (Kokův cyklus) +0,82V Plastochinon, PQ+0,1V ATPasa (synthasa)-

Prostorové struktury v PII ATPasaKomplex cyt b6/f Zdroje: ; portál e-projektuhttp://en.wikipedia.org/wiki/File:1q90_opm.gif

Fotolýza vody o Doplňuje elektrony do molekuly P 680 v PII o Protony H+ jsou použity na redukci NADP + v PI o Ne zcela objasněná o Rozklad vody pomocí enzymů a světla na vodíkové kationty, kyslík a elektrony o Rovnice: H 2 O 2H+ + 2e - + ½ O 2 o Kokův cyklus o Hillova reakce o Enzym: kyslík vyvíjející komplex (OEC, z angl. „oxygen-evolving complex“)

Cyklická fotosyntéza o kvantum světla uvede chlorofyl fotosystému I (P700) do excitovaného stavu o vyrazí se elektrony o systém přenašečů je vrátí na původní místo o cestou předají energii na tvorbu ATP

Necyklická fotosyntéza o spojena s fotolýzou vody o propojení obou fotosystémů o kvantum světla uvede chlorofyl fotosystému I (P700) do excitovaného stavu o vyrazí se elektrony o spojují se s vodíkovými ionty  vodíkové radikály o ty reagují s koenzymem NADP + na NADPH + H + = redukční činidlo pro sekundární procesy o chybějící elektrony ve fotosystému I se doplní z fotosystému II (P680) po absorpci fotonů o ty cestou předají energii na tvorbu ATP o chybějící elektrony ve fotosystému II se doplní z iontů OH -  radikály OH  reagují mezi sebou za vzniku vody a uvolnění kyslíku

Necyklická Cyklická Zdroj:

Fotosyntézu ovlivňuje: o Oxid uhličitý: dnes jeho koncentrace ve vzduchu 0,039 % a stále pozvolna roste o Světlo: využitelná je pouze část světelného spektra (l = 400–700 nm) o Voda: nutná pro doplňování elektronů během fotolýzy o Teplo: optimum 15–20 °C, nejvíce 25–30 °C Rozdíl mezi C3, C4 a CAM rostlinami

Temnostní fáze – Calvinův cyklus Zdroj:

Energetické schéma

Náš model

Děkujeme za pozornost