Fotosyntéza

Hlavní varianty metabolismu Varianty metabolismu organismů se rozlišují zejména z hlediska zdroje energie a stavebních organických látek Zdroj energie Světlo = fototrofní organismy Oxidace chemických látek = chemotrofní organismy Zdroj organických látek Organismus si je sám vyrábí z anorganických látek = autotrofní organismy Organismus je získává v potravě a upravuje je pro svou potřebu = heterotrofní organismy

Hlavní varianty metabolismu Zmíněné typy se mohou všemi způsoby kombinovat, takže existují čtyři výsledné varianty: Fotoautotrofní organismy = rostliny, sinice, některé bakterie Fotoheterotrofní organismy = některé bakterie Chemoautotrofní organismy = některé bakterie Chemoheterotrofní organismy = většina bakterií, živočichové, houby, prvoci

Přehled zpracování energie fotoautotrofní organismy typ chemoheterotrofní organismy rostliny příklad živočichové světlo zdroj energie organické látky v potravě fotosyntéza zpracování trávení glukóza produkt zpracování glukóza (glycerol, mastné kyseliny, aminokyseliny) buněčné dýchání / kvašení uvolňování energie ATP výsledný produkt

Tři nejdůležitější energetické procesy v buňkách Buněčné dýchání – rozklad glukózy (nebo jiných látek) a tvorba ATP za aerobních podmínek Kvašení – rozklad glukózy nebo jiných látek a tvorba ATP za anaerobních podmínek Fotosyntéza – získávání energie ze světla, syntéza sacharidů (glukózy) za využití světelné energie

Fotosyntéza Principem je využití světelné energie ke vzniku energeticky bohaté látky – sacharidu (glukózy) Využívá fotosynteticky aktivní záření (380 – 750 nm, zhruba se překrývá s viditelným zářením), nejvyšší účinnost v modré (kolem 400 nm) a v červené (kolem 700 nm) části spektra Probíhá v buňkách sinic, fototrofních bakterií, v eukaryotních buňkách s chloroplasty (buňky vyšších rostlin, řas) Dvě na sebe navazující fáze Primární pochody fotosyntézy Sekundární pochody fotosyntézy Celková „rovnice“ fotosyntézy: 6CO2 + 12H2O  C6H12O6 + 6H2O + 6O2

Fotosyntéza Primární pochody fotosyntézy – probíhají za přítomnosti světla na vnitřních membránách chloroplastu nebo prokaryotních buněk (na thylakoidech) cyklická fosforylace – cyklický transport elektronů, vstupuje energie světla, vystupuje energie vázaná na ATP necyklická fosforylace – necyklický transport elektronů, vstupuje energie světla a elektrony uvolněné z vodíku, vystupuje energie vázaná na ATP, transportované elektrony se spojují s protony a vzniklé atomy vodíku jsou zachyceny přenašečem NADPH + H+ fotolýza vody – rozklad molekuly vody na 2H+, 2e-, ½ O2, uvolněné elektrony vstupují do necyklické fosforylace 2. Sekundární pochody fotosyntézy základem je Calvinův cyklus – soubor reakcí, do kterého vstupuje CO2 a vystupuje z něho glukóza během Calvinova cyklu se využije vodík na přenašeči NADPH + H+ a energie na ATP, které přicházejí z primárních pochodů fotosyntézy

Srovnání fotosyntézy a dýchání Fotosyntéza Dýchání anabolismus katabolismus glukóza vzniká glukóza se rozkládá ATP je meziprodukt propojující primární a sekundární pochody ATP je konečný produkt probíhá v buňkách s chlorofylem probíhá ve všech (aerobních) buňkách v eukaryotních buňkách probíhá v chloroplastech v eukaryotních buňkách probíhá v mitochondriích

Obrazová příloha

ATP - hlavní přenašeč energie v buňce

NAD(P)+ - přenašeč vodíku

Chloroplast

Vznik chloroplastu endosymbiózou

Chloroplast

Srovnání chloroplastu a mitochondrie

Absorpce světla chlorofylem a

Absorpce světla chlorofylem a a dalšími barvivy

Primární pochody fotosyntézy Cyklická fosforylace modře Necyklická červeně

Primární pochody fotosyntézy

Primární pochody fotosyntézy

Sekundární pochody fotosyntézy Calvinův cyklus

Sekundární pochody fotosyntézy Calvinův cyklus

Sekundární pochody fotosyntézy Calvinův cyklus

C4 rostliny

C4 rostliny

CAM rostliny

Vliv koncentrace oxidu uhličitého na intenzitu fotosyntézy

Vliv světla na intenzitu fotosyntézy

Vliv světla na intenzitu fotosyntézy

Vliv teploty na intenzitu fotosyntézy

Vliv tepla na intenzitu fotosyntézy při různých koncentracích oxidu uhličitého

Použité zdroje a literatura ALBERTS, B. a kol.: Základy buněčné biologie. 1. vyd., Ústí nad Labem: Espero publishing. ISBN 80-902906-0-4 Obrázky převzaty z anglického vydání uvedené publikace, ze středoškolských učebnic biologie a z webových stránek: http://bealbio.wikispaces.com/Period%203%20photo http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-002_v1/hesla/mitochondrie.html http://www.wellesley.edu/Biology/Courses/Plant/chloro.html https://www.khanacademy.org/science/biology/photosynthesis-in-plants/the-calvin-cycle-reactions/a/calvin-cycle