FOTOSYNTÉZA

Co je fotosyntéza? složitý biochemický proces nejvýznamnější anabolický proces mění se světelná energie na chemickou energii chemická energie se ukládá do vazeb organických látek organické látky vznikají z jednoduchých anorganických látek – vody a oxidu uhličitého

Kde fotosyntéza probíhá?

Jaké je složení slunečního záření? fotosynteticky aktivní záření 400 – 700 nm

Jaké fotosyntetické pigmenty rozlišujeme? chlorofyly – zelená barviva vyšší rostliny, zelené řasy: chlorofyly a, b hnědé řasy: chlorofyly a, c červené řasy: chlorofyly a, d bakterie: bakteriochlorofyly a, b karotenoidy – žlutooranžová xantofyly karoteny fykobiliny fykoerytrin – červenofialový fykocyanin – modrozelený

K čemu slouží fotosyntetické pigmenty? zachycují fotony z různých částí spektra jedině chlorofyl a transformuje světelnou energii na chemickou – aktivní chlorofyl ostatní pigmenty fotony usměrňují k chlorofylu a - fotonové pasti uloženy na membráně tylakoidů

Jak jsou uspořádány fotosyntetické pigmenty? do dvou fotosystémů fotosystém I – obsahuje chlorofyl a s absorpcí v oblasti spektra 700 nm  P 700 fotosystém II – obsahuje chlorofyl a s absorpcí v oblasti spektra 680 nm  P 680

Co jsou to přenašeči elektronů? (cytochromy, ferredoxin, plastochinon) přenašeč se přijmutím elektronu redukuje přenašeč se odevzdáním elektronu oxiduje přenašeče tvoří oxidoredukční systém uspořádány do řetězce předáváním elektronů klesají na nižší energetickou hladinu – uvolňuje se energie energie se hromadí ve formě ATP

Co je ATP (adenozintrifosfát)? makroergní vazby (50kJ)

Jak se mění ADP na ATP a obráceně?

Jak vypadá schéma fotosyntézy?

Jaká je rovnice fotosyntézy? ve skutečnosti velmi složitý soubor reakcí dělíme na procesy primární sekundární (světelné) (temnostní)

Co charakterizuje primární procesy? potřebují přímé dodávky světla probíhají na tylakoidech chloroplastů zahrnují cyklickou fotofosforylaci necyklickou fotofosforylaci fotolýzu vody

Jak probíhá cyklická fosforylace? kvantum světla uvede chlorofyl fotosystému I (P700) do excitovaného stavu vyrazí se elektrony systém přenašečů je vrátí na původní místo cestou předají energii na tvorbu ATP

Jaké je schéma cyklické fosforylace?

Jaký je význam cyklické fosforylace? hromadí se zásoby ATP při trvalém osvětlení by stačil zásobit organismus energií

Jak probíhá necyklická fosforylace? spojena s fotolýzou vody propojení obou fotosystémů kvantum světla uvede chlorofyl fotosystému I (P700) do excitovaného stavu vyrazí se elektrony spojují se s vodíkovými ionty  vodíkové radikály ty reagují s koenzymem NADP+ na NADPH + H+ = redukční činidlo pro sekundární procesy

Jak probíhá necyklická fosforylace? chybějící elektrony ve fotosystému I se doplní z fotosystému II (P680) po absorpci fotonů ty cestou předají energii na tvorbu ATP chybějící elektrony ve fotosystému II se doplní z iontů OH-  radikály OH  reagují mezi sebou za vzniku vody a uvolnění kyslíku

Jaké je schéma necyklické fosforylace?

Co je fotolýza vody (Hillova reakce)? rozklad vody účinkem světla je zdrojem uvolňovaného kyslíku poskytuje vodíkové ionty pro tvorbu redukčního činidla poskytuje elektrony pro fotosystém II rovnice reakcí: 2 H2O  2 H+ + 2 OH- 2 OH- - 2 e-  H2O + ½ O2

Jaký je význam necyklické fosforylace? tvoří se energetické konzervy ATP vzniká redukční činidlo NADPH + H+ pro sekundární procesy do atmosféry se uvolňuje kyslík

Co charakterizuje sekundární procesy? nepotřebují přímé dodávky světla probíhají souběžně s primárními procesy potřebují ale produkty primárních procesů  NADPH + H+, ATP probíhají ve stromatu chloroplastů mají cyklický charakter známé 3 typy (C3-, C4-, CAM-rostliny) nejznámější je Calvinův cyklus

Co je Calvinův cyklus? má 3 fáze fixace CO2 akceptorem (karboxylace) redukce navázaného CO2 za vzniku hexózy regenerace akceptoru

Jaké je schéma Calvinova cyklu?

Co jsou C3-rostliny? sekundární procesy realizují Calvinovým cyklem většina známých rostlin a řas (řepa, slunečnice, obiloviny) rostliny mírného pásu menší přírůstek biomasy – téměř polovinu produktů fotosyntézy prodýchají akceptorem CO2 je ribulóza -1,5-bisfosfát prvním stabilním meziproduktem asimilace je tříuhlíkatý 3-fosfoglycerát (3-fosfoglyceraldehyd)  C3-rostliny

Co jsou C4-rostliny? hlavně rostliny tropů a subtropů (kukuřice, ananas, agáve, cukrová třtina, proso) vyšší nároky na příjem CO2, potřebují hodně slunečního záření, jiná stavba listu prvotním akceptorem CO2 je fosfoenolpyruvát prvotními produkty jsou maláty, asparáty a oxalacetáty (cesta C4 – dikarboxylových kyselin) teprve CO2 z prvotních produktů přenášen na ribulóza -1,5-bisfosfát, pak stejně jako u Calvinova cyklu dvojí prostorově oddělená karboxylace (2 typy chloroplastů) větší přírůstek biomasy, protože mají nižší fotorespiraci

Jak vypadá C4 cyklus?

Co jsou CAM-rostliny? sukulentní rostliny (pouštní, tučnolisté) musí šetřit vodou  průduchy otevírají v noci  přijímají CO2 a fixují ho do malátu malát skladují ve vakuolách ve dne z malátu uvolňují CO2  vstupuje do Calvinova cyklu způsob vázání CO2 - denní cyklus organických kyselin dvojí časově oddělená karboxylace

Jak vypadá CAM cyklus?

Na čem závisí fotosyntéza? vnitřní faktory množství a kvalita chloroplastů množství chlorofylu stáří listů minerální výživa

Na čem závisí fotosyntéza? vnější faktory světlo – kvalita (400 – 700 nm); intenzita koncentrace CO2 – rostliny přizpůsobeny malé koncentraci (0,03%) velkou listovou plochou, zvýšení koncentrace (do 0,4%)  zvýšení fotosyntézy teplota – Gaussova křivka, optimum 25 - 30 °C, u C4-rostlin je vyšší voda – nutná pro fotolýzu, vliv na otevírání průduchů  příjem CO2

Jaký je význam fotosyntézy? udržuje život na Zemi přeměna světelné energie na chemickou produkce organických látek produkce kyslíku udržuje koncentraci CO2 v atmosféře existuje více než 2 miliardy let vytvořila energetické suroviny