EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Fotosyntéza – temnostní fáze Číslo vzdělávacího materiálu: ICT10/20 Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název sady vzdělávacích materiálů: Molekulární biologie jako prohloubení učiva a opakování k maturitě Autor: Jakub Siegl Datum vytvoření: Garant (kontrola): Mgr. Šárka Kirchnerová Ročník: ročník čtyřletého gymnázia (septima – oktáva) Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Biologie Téma: Fotosyntéza – temnostní fáze Metodika/anotace: Materiál navazuje na předchozí prezentaci „Fotosyntéza – světelná fáze“. Jedná se o druhou fázi procesu fotosyntézy, kdy již bez potřeby světla rostlina syntetizuje z předem připravených látek (NADPH a ATP) a látek z prostředí (CO 2 ) molekulu glukózy - primární organickou látku, která je tak důležitá pro potravní vztahy v přírodě. Materiál obsahuje i méně typické strategie. Časový rozvrh: 30 min Gymnázium Františka Křižíka a základní škola, s.r.o.

Fotosyntéza - opakování fotosyntézou rozumíme nejdůležitější proces (článek) v trofickém řetězci. produktem je potom sacharid (glukóza), který je základní organickou jednotkou dále přetvářenou metabolickými procesy uvnitř těl téměř všech organismů – jakožto energetická a stavební jednotka na jejím základě vzniká primární biomasa = základní trofická úroveň v potravní pyramidě

Jedná se o biochemický proces, při kterém je přetvářena energie světelného záření (fotonů) na energii chemické vazby uvnitř vznikající molekuly sacharidu. Donorem prvků se pak stává oxid uhličitý (CO 2 ), který dodává uhlík a kyslík, z vody je potom doplňován vodík. K procesu je zapotřebí mechanizmu, který přeměnu dokáže zrealizovat. Ten nacházíme v chloroplastu – zejména v jeho části, tylakoidu. Jedná se o autotrofní způsob výživy. Fotosyntéza - princip

Fotosyntéza běží ve dvou základních krocích: 1.Světelná fáze 1.Světelná fáze – dochází k zachycení energie a štěpným procesům (H 2 O) 2.Temnostní fáze 2.Temnostní fáze – syntetická fáze, kdy se již bez potřeby světla využívá zachycené energie a oxidu uhličitého k tvorbě glukózy Fotosyntéza - průběh

Temnostní fáze Obr. 1:

Temnostní fáze Temnostní fází rozumíme procesy vedoucí k syntéze glukózy z předem připravených produktů ze světelné fáze (NADPH a ATP) a z oxidu uhličitého, pomocí něhož se zapisuje chemická energie vázaná v přenašečích do nově vznikajících vazeb mezi uhlíky v sacharidu. V závislosti na podmínkách, ve kterých se rostlina vyskytuje, se vytvořily tři základní způsoby, kterými temnostní fáze běží: 1.C3 fáze (rostliny mírného pásma) – proces nazýváme také jako „Calvinův cyklus“ 2.C4 fáze (rostliny subtropů) – „Hatch-Slackův cyklus“ 3.CAM fáze (tučnolisté rostliny) – je obměnou H-S cyklu

C3 fáze – Calvinův cyklus Redukčním činidlem je vodík vázaný v NADPH Navázání oxidu uhličitého na pětiuhlíkatou sloučeninu. Vzniká nestabilní šestiuhlíkatý produkt, který se rozpadá na 2 x C3 Redukce probíhá na karboxylové skupině na finální karbonylovou skupinu Obr. 2:

Obr. 3: Primární tříuhlíkatý produkt Finální tříuhlíkatý produkt

C4 a CAM rostliny Temnostní fáze u těchto rostlin běží procesem, který umožňuje vytváření rezerv oxidu uhličitého v průběhu noci, jelikož jsou teploty v místech, kde se tyto rostliny vyskytují, vyšší, což komplikuje průběh fotosyntézy. Za vyšších teplot totiž začíná přebírat hlavní úlohu fotorespirace (dýchání rostlin za světla), která běží opačným směrem a tím snižuje výnosy fotosyntézy. U C4 rostlin je CO 2 fixován v mezofylových buňkách, u CAM pak ve vakuolách pomocí malátu. CO 2 je potom uvolňován do Calvinova cyklu ve světelné části dne.

C4 fáze Obr. 4:

CAM fáze Obr. 5:

Zdroje: (k ) Obr. 1: Obr. 2: Obr. 3: Obr. 4: Obr. 5: