Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: III/2VY_32_inovace_233

Výstižný popis způsobu využití, případně metodické pokyny: Jméno autora: Mgr. Bartošíková Hana Třída/ročník: 3. (7.) Datum vytvoření: 6. 8. 2013 Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Tematická oblast: biochemie Předmět: Chemie Výstižný popis způsobu využití, případně metodické pokyny: Fotosyntéza – temnostní fáze Klíčová slova: Calvinův cyklus, Rubisco, Hatch-Slackův cyklus, C3, C4 a CAM rostliny Druh učebního materiálu: prezentace

Fotosyntéza – 3. část

Temnostní fáze fotosyntézy Nevyžaduje světelnou energii Dochází k biosyntéze sacharidů z CO2, při které se využívá NADPH (redukční činidlo) a ATP (zdroj energie) 3 skupiny rostlin: C3 rostliny – Calvinův cyklus C4 rostliny – Calvinův + Hatch-Slackův cyklus CAM rostliny – Calvinův + Hatch-Slackův cyklus

Calvinův cyklus Soubor reakcí fixujících CO2 1961 – Nobelova cena 3 fáze: Karboxylace Redukce Regenerace Fixace: 1 CO2 2 NADPH 3 ATP Obr. 1: Calvinův cyklus

Obr. 2: Fáze Calvinova cyklu

Enzym Rubisco - 1. Fáze calvinova cyklu Ribulosabisfosfátkarboxylasa(oxygenasa) Katalyzuje fixaci CO2 na ribulosabisfosfát za vzniku 2 molekul fosfoglycerátu (3C  C3 rostliny) Nehojnější protein na Zemi Je aktivován pomocí Mg2+ iontů a vzrůstem pH ve stromatu Obr. 3: Schématické znázornění 1. fáze Calvinova cyklu

2. Fáze calvinova cyklu - redukce 3 PG je pomocí ATP fosforylován, vzniká je 1,3 BP Následuje redukce pomocí NADPH na G3P Obr. 4: Schématické znázornění 2. fáze Calvinova cyklu

3. Fáze Calvinova cyklu - regenerace Regenerace ribulosa-1,5-bisfosfátu, aby mohl být fixován další CO2 Obr. 5: Schématické znázornění 3. fáze Calvinova cyklu

Stechiometrie Calvinova cyklu Rovnovážná rovnice Calvinova cyklu: 6 CO2 + 18 ATP + 12 NADPH + 12 H2O  C6H12O6 + 18 ADP + 18 Pi + 12 NADP+ + 6 H+ CC využívá k fixaci CO2 většina rostlin a řas – C3 rostliny.

Fotorespirace Rubisco má kromě karboxylásové i oxygenásovou aktivitu – O2 soutěží s CO2 o vazbu na Rubisco (3:1, závisí na teplotě) Omezení růstu rostlin Plýtvání ATP, NADPH Vznik AK Obr. 6: fotorespirace

C4 rostliny Kukuřice, cukrová třtina Dvojí fixace CO2 – potlačení fotorespirace, účinnější fixace v lokalitách s intenzivnějším zářením Hatch-Slackův cyklus: akceptorem CO2 je fosfoenolpyruvát, vzniká oxaloacetát (4C), z něj malát, který přenáší CO2 z mesofylových buněk do buněk cévních svazků

Obr. 7: Hatch-Slackův cyklus

CAM rostliny Pouštní sukulenty Adaptace na nedostatek vláhy - během dne uzavřeny průduchy v noci fixace CO2 PEPkarboxylasou, malát se hromadí ve vakuole Ve dne je z vakuoly uvolňován, dekarboxylován a CO2 fixován Calvinovým cyklem Místní i časové oddělení karboxylace

Použité zdroje Středoškolské učebnice chemie: MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia: 3. díl. 1. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc s. r. o., 2005. ISBN 80-7182-057-1. RŮŽIČKOVÁ, Květoslava a Bohumír KOTLÍK. Chemie II. v kostce. 3. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 2004. ISBN 80-7200-761-0

Obrázky Conscious. Commons.wikimedia.org: Calvin-cycle3.png[online].2006-06- 24 [cit. 2013-08-06]. Dostupný pod licencí Creative Commons Uveďte autora-Zachovejte licenci 2.5 Generic na www < http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Calvin- cycle3.png?uselang=cs >. Mayhaymate. Commons.wikimedia.org: Calvin cycle (cs).png [online].2011-12-11 [cit. 2013-08-06]. Dostupný volně na www < http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ACalvin_cycle_(cs).png >. Coxhead. Commons.wikimedia.org: Calvin cycle step 1.svg[online].2012- 02-28 [cit. 2013-08-06]. Dostupný volně na www < http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ACalvin_cycle_step_1.svg >. Coxhead. Commons.wikimedia.org: Calvin cycle step 2.svg[online].2012- 02-28 [cit. 2013-08-06]. Dostupný volně na www < http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ACalvin_cycle_step_2.svg >. Coxhead. Commons.wikimedia.org: Calvin cycle step 3.svg[online].2012- 02-28 [cit. 2013-08-06]. Dostupný volně na www < http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3ACalvin_cycle_step_3.svg >. Mayhaymate. Commons.wikimedia.org: Photorespiration cycle (cs).png[online].2011-12-15 [cit. 2013-08-06]. Dostupný volně na www < http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3APhotorespiration_cycle_( cs).png>. Janoušek. Commons.wikimedia.org: Hatch-Slack cycle (cs).png[online].2007-07-28 [cit. 2013-08-06]. Dostupný volně na www < http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AHatch- Slack_cycle_(cs).png>.