Sekundární procesy fotosyntézy

Prezentace na téma: "Sekundární procesy fotosyntézy"— Transkript prezentace:

1 Sekundární procesy fotosyntézy
nepotřebují přímé dodávky světla probíhají souběžně s primární fází fotosyntézy potřebují ale produkty primárních procesů – ATP a NADH+H probíhají ve stromatu chloroplastů mají cyklický charakter vznik monosacharidů známé 3 typy – C3, C4 a CAM rostliny

2 jedním z nejdůležitějších sekundárních procesů fotosyntézy můžeme nazvat jako Calvinův cyklus
Metabolická dráha, ve které rostliny inkorporují CO2 a tvoří sacharidy, byla objasněna mezi léty 1946 až 1953 M. Calvinem a A. Bensonem. Z hlediska toku energie, jejího uložení do stabilních chemických vazeb a její využitelnosti pro další životní děje je tato reakce jednou z nejvýznamnějších reakcí na naší planetě. Vznik 3-fosfoglycerátu při fixaci CO2 v chloroplastu lze považovat za nejdůležitější, neboť vede ke zvýšení množství organicky vázaného uhlíku.

3

4 Calvinův cyklus podrobně
1. fáze katalyzována enzymem Rubisco (ribulóza-1,5- bisfosfátkarboxyláza/oxygenáza)

5 3-fosfoglycerát + ATP → 1,3-bisfosfoglycerát + ADP
redukce 3-fosfoglycerátu na 3-fosfoglyceraldehyd probíhá ve 2 krocích První krok je fosforylace atomu C v pozici 1, při níž se spotřebuje 1 ATP a vzniká 1,3- bisfosfoglycerát 3-fosfoglycerát + ATP → 1,3-bisfosfoglycerát + ADP Reakce je katalyzována enzymem 3-fosfo-glycerát kinázou, ΔG0´= +18,8 kJ.mol-1. Reakce je aktivována vysokým poměrem substrátu (3-PGA a ATP) k produktu (1,3- P2GA)

6 NADH+H + 1,3-bisfosfoglycerát → 3-fosfoglyceraldehyd + NAD+ + Pi
1,3-bisfosfoglycerát je v dalším kroku redukován na 3-fosfoglyceraldehyd (3-PGAld). Při redukci se spotřebuje NADPH a uvolní se anorganický fosfát Pi. Reakce je katalyzována izoenzy-mem 3-P- glyceraldehyddehydrogenázy, který je specifický pro plastidy a k redukci může použít jen NADH. NADH+H + 1,3-bisfosfoglycerát → 3-fosfoglyceraldehyd + NAD+ + Pi

7 produkt 3-fosfoglyceraldehyd je izomerizován v ketonickou formu, vzniká dihydroxyacetonfosfát, reakce je katalyzována triosafosfoizomerázou

8 Vzniklé fosforylované triózy, především však dihydroxyaceton-P, jsou transportovány z chloroplastu do cytoplazmy. V tomto kompartmentu mohou vstoupit do různých metabolických cest. V cytoplazmě mohou být fosforylované triózy v reakcích glykolýzy, Krebsova cyklu a procesech dýchacího řetězce ve vnitřní membráně mitochondrie zdrojem NADPH, ATP a řady meziproduktů důležitých pro syntézu dalších látek, např. Aminokyselin. Z trios mohou v cytoplasmě vznikat hexozy, z nich pak sacharoza sloužící k transportu sacharidů do jiných částí rostliny (kořenů, pupenů, květů...)

9 Fotorespirace

10

11 Rubisco má také schopnost katalyzovat navázání kyslíku
Rubisco váže kyslík na stejné vazebné místo jako CO2 a na stejný substrát (karboxylace a oxygenace se tedy vzájemně vylučují). Oxygenázová aktivita Rubisco navozuje jinou metabolickou cestu, která se nazývá fotorespirace po navázání kyslíku na ribulóza-1,5-bisfosfát vzniká nestálý meziprodukt s 5 C nestálý meziprodukt se rozpadá na dva produkty: 3-fosfoglycerát, který vstupuje do Calvinova cyklu a sacharidového metabolismu, a 2-fosfoglykolát, který má 2 C 2-fosfoglykolát je defosforilován a transportérem ve vnitřní membráně chloroplastu přenesena do cytoplazmy, kde patrně difúzí vstupuje do jiné buněčné organely, do peroxizomu

12 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-bifosfát prvním stabilním meziproduktem asimilace je tříuhlíkatý 3- fosfoglycerát  C3-rostliny

13

14

15

16

17

18 Faktory ovlivňující fotosyntézu
Světlo: jeho intenzita zvyšuje rychlost, ale jen do určité míry (světelná saturace) světlomilné r. ... stepní druhy, kulturní rostliny stínomilné r. ... lesní druhy Voda: vodní deficit uzavírá průduchy  nedostatek CO2 Oxid uhličitý: pro potřeby rostlin je jeho koncentrace v ovzduší nízká Teplota: optimum kolem 20°C