Fotosyntéza 12 H2O + 6 CO2 + E  C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O Podstatou fotosyntézy je premena slnečnej energie na energiu chemických väzieb. Pri fotosyntéze dochádza k premene atmosferického CO2 na glukózu a sprevádzaná uvoľňovaním kyslíka s využitím svetelnej energie a asimilačných farbív.   12 H2O + 6 CO2 + E  C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Fotosyntéza Orgánom fotosyntézy je list. Pri fotosyntéze je potrebná prítomnosť asimilačných farbív : Fotosynteticky aktívny je Chlorofyl a, jeho doplnkom Chlorofyl b a karotenoidy (karotény – oranžový B-karotén a xantofyly). Fykobilíny sú farbivá siníc (fykocyanín) a rias (fykoerytrín). Pigmenty fungujú ako zberače fotónov, zachytávajú fotóny rôznej vlnovej dĺžky a prenášajú na chlorofyl a. Chlorofyl a je schopný využiť energiu fotónu a usmerniť ju do dejov fotosyntézy.

Fotosyntéza Fotosyntéza prebieha vo dvoch za sebou nasledujúcich fázach: Fotochemická fáza – svetelná fáza, prebieha len za svetla v rámci svetelnej fázy prebiehajú dva typy reakcií: Cyklická fotofosforilácia Necyklická fotofosforilácia Syntetická fáza – tmavá fáza, môže prebiehať za svetla, ale aj v tme (táto fáza nevyžaduje svetlo)

1. Fotochemická (svetelná) fáza Cyklická fotofosforylácia Svetelná energia ADP + P +E = ATP P 680 P 700 * 2e- 2e* FRS 2e- Chlorofyly tvoria sústavu – tzv fotosystém P700 a P680 Príjem 2 svetelných kvánt fotosystémom P 700 2 elektróny sa dostanú do vzbudeného (excitovaného) stavu Prechádzajú cez redoxné systémy, kde odovzdávajú energiu, ktorá sa použije na tvorbu ATP Energia sa ukladá do ATP, elektróny sa vracajú na pôvodnú energetickú hladinu a sú vrátené späť do P700

1. Fotochemická (svetelná) fáza Svetelná energia -2e- P 680 P 700 2e- -2e- 2e* FRS 2e- 2e* NADP+ + 2H+ + 2e* 2e- H2O 2H+ + O ½ O2* + ½ O2* O2 NADPH + H+ Fotolýza vody Výsledkom necyklickej fotofosforylácie je vytvorenie NADPH + H+ Ako „odpad“ vzniká molekula kyslíka, ktorá sa uvoľňuje do prostredia Necyklická fotofosforylácia

1. Fotochemická (svetelná) fáza Cyklická fotofosforylácia Svetelná energia ADP + P +E = ATP ADP + P +E = ATP P 680 P 700 2e- * 2e- * 2e* FRS FRS 2e- 2e* 2e* NADP+ + 2H+ + 2e* 2e- H2O 2H+ + O ½ O2* + ½ O2* O2 NADPH + H+ Necyklická fotofosforylácia

2. Syntetická (tmavá) fáza Táto fáza môže a väčšinou prebieha pri nedostatku svetla - v noci V tejto fáze sa do fotosyntézy zapája CO2 Cesta CO2 od vstupnej karboxylácie (naviazanie na špecifický akceptor) sa nazýva Calvinov cyklus (niekedy aj Calvin-Bensonov cyklus) Calvinov cyklus je cyklický dej pri, ktorého cieľom je: Vznik Glukózy (6 uhlíkatý cukor, hexóza) Obnova špecifického akceptora – Ribulóza-1,5 bisfosfátu (RuBP)

2. Syntetická (tmavá) fáza Calvinov cyklus ATP ADP + E kys. 3,fosfoglycerová C3 RuBP C5 CO2 + C6H12O6 RuBP V priebehu cyklu dochádza k využitiu uhlíka z CO2 a jeho zabudovaniu do vysokoenergetickej molekuly GLUKÓZY (C6H12O6 ) (Na redukciu CO2 sa využívajú produkty vzniknuté v primárnych dejoch) Energia chemických väzieb tohto cukru majú pôvod v svetelnej energii absorbovanej v primárnych dejoch (svetelnej fáze) a viazanej v ATP, NADPH + H+ Calvinov cyklus prebieha cez troj-uhlíkaté (C3) medziprodukty. Preto rastliny, ktoré na výrobu glukózy využívajú len Calvinov cyklus sa označujú ako C3 rastliny U C3 rastlín prebieha fotosyntéza pri otvorených prieduchoch a súčasne s fotosyntézou prebieha aj dýchanie – tzv. fotorespirácia. Pri fotorespirácii sa až 50% vzniknutých produktov (glukózy) hneď rozkladá a energia sa využíva na metabolické deje.

2. Syntetická (tmavá) fáza Hatch-Slackov cyklus (cyklus C4 dikarboxylových kyselín) U niektorých rastlín tropického pôvodu (cukrová trstina, kukurica, proso ...) prebieha tmavá fáza fotosyntézy trochu inak. Dôvodom je skutočnosť, že počas tmavej fázy u týchto rastlín sú prieduchy zatvorené a teda neprebieha fotorespirácia. Tieto rastliny si preto musia zabezpečiť dostatočné množstvo CO2 počas doby, keď sú prieduchy otvorené. Pri Hatch-Slackovom cykle nie je akceptorom CO2 Ribulózo 1,5 bisfosfát ale fosfoenolpyruvát (PEP). Tento cyklus prebieha pri otvorených prieduchoch. Malát C4 Zásoba CO2 Otvorené prieduchy CO2 + Fosfoenolpyruvát Oxálacetát Prieduchy sa zatvoria O2 Glukóza Calvinov cyklus Beží pri zatvorených prieduchoch Keďže u C4 rastlín neprebieha fotorespirácia, energetický efekt sa blíži ku 100%. Na druhej strane majú C4 rastliny pomerne vysoké nároky na svetlo a teplo.

Význam fotosyntézy