FOTOSYNTÉZA. Princip, jednotlivé fáze

Transkript

1 FOTOSYNTÉZA Princip, jednotlivé fáze

2 FOTOSYNTETICKÉ PIGMENTY - chlorofyl a modrozelený - chlorofyl b žlutozelený + karoteny, xantofyly žluté a oranžové zbarvení

3 CHLOROFYL a, b

4 CHLOROFYL a - nejdůležitější fotosyntetický pigment - adsorbuje z viditelné oblasti světla červené a modrofialové záření

5

6 CHLOROPLAST chloroplasty v rostlinných buňkách

7 MECHANISMUS FOTOSYNTÉZY 2 fáze: 1. Světelná fáze 2. Temnostní fáze (Calvinův cyklus)

8 1.SVĚTELNÁ FÁZE - jedná se o děj, který světlem vyvolá transport elektronů - tento transport je spojený s fosforylací - tato fáze uskutečněna 2 pigmentovými fotosystémy - fotosystém I. a fotosystém II. - chlorofyly obou systémů se dostávají adsorpcí světla do excitovaného stavu

9 1.SVĚTELNÁ FÁZE Fotosystém I. adsorbuje světlo o vlnové délce 700 nm (pigment P 700) Fotosystém II. adsorbuje světlo o vlnové délce 685 nm ( pigmnet P 685) tento proces je spojen s FOTOLÝZOU VODY tento elektronový transport může probíhat : a) cyklicky (cyklická fosforylace) b) necyklicky (necyklická fosforylace)

10

11 CYKLICKÁ FOSFORYLACE - světelné kvantum (foton) excituje fotosystém I. - excitace se projeví prudkým vzrůstem energie jednoho z elektronů molekuly chloforylu - elektron je vymrštěn a systémem přenašečů elektronů je zachycen - nejznámějším přenašečem je FEREDOXIN (protein s vysokým obsahem Fe a S) - elektron uvolněný z feredoxinu se vrací přes CYTOCHROMY zpět do chlorofylu na výchozí energetickou hladinu

12 CYKLICKÁ FOSFORYLACE - jeho energie je využita pro tvorbu ATP - cyklická fosforylace v buňce hromadí ATP ADP + P UV, chlorofyl ATP + VODA

13 NECYKLICKÁ FOSFORYLACE - složitější proces spojený s fotolýzou vody (voda substrát chemických změn) - elektron uvolněný z chlorofylu je pomocí přenašečů předán koenzymem NADP+ - koenzym NADP+ se příjmem H. (radikálu vodíku) redukuje na NADPH, který je redukčním činidlem v Calvinově cyklu

14 NECYKLICKÁ FOSFORYLACE - do molekuly chloroplastu se na místo elektronu využitého k redukci NADP+ vrací elektron ze skupiny OH- disociované vody 4 OH. 2 H2O + O2 chloroplasty uvolňují jako vedlejší produkt kyslík z vody

15

16 SCHÉMA NECYKLICKÉ FOSFORYLACE 2 NADP+ + 2 ADP + 2P + 2H2O UV, chlorofyl 2 NADPH + 2 ATP + O2 + 2H+ H+ v konečné fázi fotosyntézy

17 2. TEMNOSTNÍ FÁZE CALVINŮV CYKLUS - v této fázi se do děje zapojuje CO2 Význam cyklu: 1. vznik hexózy z CO2 2. obnova ribulóza-1,5 bisfosfátu - podle mechanismu zapojení se CO2 do Calvinova cyklu rozeznáváme: C3 rostliny C4 rostliny CAM - rostliny

18 C3 - ROSTLINY - pro C3 rostliny je charakteristický Calvinův cyklus s akceptorem ribulóza-1,5-bisfosfát

19 C3 - ROSTLINY - většina rostlin mírného pásu - nevýhoda fixace CO2 - intenzivní fotorespirace ( parciální tlak CO2 v atmosféře a parciální tlak O2 ) ztráta 20-40% primárně zachyceného CO2

20 C4 - ROSTLINY - pro C4 rostliny je typický HATCH-SLACKŮV CYKLUS(cyklus dikarboxylových kyselin) - primárním akceptorem CO2 je FOSFOENOLPYRUVÁT, enzymem je fosfoenolpyruvátdekarboxyláza C4 dikarboxylové kyseliny vznikají - patří sem rostliny tropické a subtropické (cukrová třtina, proso, kukuřice,...)

21 C4 - ROSTLINY C4 rostliny: - mají odlišnou anatomickou stavbu listu - mají větší nároky na příjem CO2, světla a tepla - mají nižší rychlost transpirace - mají vyšší produkci sušiny - v mechanismu cyklu se vyskytuje dvojí dekarboxylace (v části listu prostorově oddělené) - mají velmi efektivní fotosyntézu (tj. vysoký podíl fotosynteticky fixovaného CO2, který není uvolněn dýchacími procesy)

22 CAM ROSTLINY (Crassulacean Acid Metabolism) - jedná se o proces v sukulentních rostlinách - v nadzemních částech rostliny v noci stoupá obsah kyselin, ve dne klesá - obsah škrobu má tendenci opačnou - odehrávají se zde dvě karboxylace, ale časově jsou oddělené: ( v noci fixují CO2, který vzniká odbouráváním škrobu a vzniká MALÁT do vakuol z vakuol je ve dne odveden a dekarboxylován jako u C4 rostlin

23

24 VLASTNOSTI CAM - ROSTLIN - stanoviště sucho, krátké a horké dny, chladné noci - velmi ekonomická regulace hospodaření s vodou chladné noci průduchy otevřeny, přes teplé a horké dny jsou naopak průduchy zavřeny

25 1. CO2 PODMÍNKY FOTOSYNTÉZY

26 PODMÍNKY FOTOSYNTÉZY 2. Intenzita a kvalita světla 3. Teplota 4. Voda

27 PODMÍNKY FOTOSYNTÉZY

28 FOTOCHEMICKÁ FÁZE