Biosyntéza sacharidů 1

S a c h a r id y p o tr a v y (š k r o b, g ly k o g e n, sa c h a r o sa, a j.) R e z e r v n í p o ly sa c h a r id y J in é m o n o sa c h a r id y Trávení (amylásy - sliny, pankreas) In te r - k o n v e r z e G lu k o sa -6 -fo sfá t Hexokinaza Mutasa Biosyntéza Fosforolytické štěpení G lu k o sa (k r e v ) G lu k o sa -1 -fo sfa t K a ta b o lis m u s B io s y n té z a 2

autotrofní sacharidy tvoří z CO 2 + H 2 O (anorg. látky) FOSYNTÉZA heterotrofní využívá pro tvorbu sacharidů C 3, C 4 uhlíkaté sloučeniny (pyruvát, laktát, glycerol) GLUKONEOGENESE 3

Fotosyntésa schopnost vyšších rostlin, zelených a hnědých řas, některých prokariontních org. jednoduché sinice, zelené a purpurové bakterie soubor chem. reakcí, v jejichž průběhu dochází k pohlcování E slunečního záření, která je využita k přeměně jednoduchých anorg. látek na látky organické 4

podstatou je přeměna energie slunečního záření na E chemickou 6 CO2 + 12 H 2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H 2O G = 2826 kj / mol nižší fotosyntetizující org. (fotos. bakterie) používají místo H 2 O např. H 2 S, H 2 nebo org. kyseliny nemohou produkovat O 2 5

primární (světelná) fáze absorpce a přeměna světelné E fotosyntéza sekundární (temnostní) fáze vstup CO 2 a jeho zabudování do sacharidů 6

Primární (světelná) fáze absorpce slunečního záření a její přenesení na chlorofyl a chlorofyl a umožňuje přeměnu energie fotonů slunečného záření na energii excitovaných elektronů, ta se využije na syntézu ATP a NADH+H + fotosyntéza využívá 2 fotosystémy I a II, liší se pigmentovým složením a účinností v jiné oblasti záření probíhá na membránách tylakoidu 8

Fotosystém I obsahuje hlavně dlouhovlnější formy chlorofylu a s absorpcí do 700 nm molekula označená P 700 absorbuje světelné kvantum excitovaný stav uvolní se e- se dále přenese na NADP + NADPH+H + (nutné 2e - a 2H + absorpce 2hν a excitace 2 molekul P 700 ) NADPH+H + využito ve II. fázy fotosyntézy Cyklická fotofosforylace e - uvolněný z P700 se může přes Z a plastochinon vrátit zpět do P 700, vzniká ATP, nevzniká NADPH+H + a neuvolňuje se O 2 Fotosystém II krátkovlnější formy chlorofylu a z 2P 680 se uvolní 2e - a redukují systém Q a odtud jsou transportovány k fotosystému I (P 700 ) nahradí e - a vrátí ho do původního stavu, uvolňuje se při tom molekula ATP necyklická fotofosforylace (necyklická = e - se nevrátí na místo odkud se uvolnil) Fotolýza H 2 O slouží k doplnění e - + ve fotosystému II (P 680 ) H 2O 2H + 2e + 1 2 O2 14

1/2 O 2 CO 2 hν produkce NADPH+H + cyklická a necyklická = ATP fosforylace Calvinův cyklus hexosy primární fáze sekundární fáze 17

Sekundární (temnostní) fáze dochází k biosyntéze sacharidů z CO 2, využívá se NADPH+H + (redukčníčinidlo) a ATP (zdroj E) probíhá v kapalnéčásti chloroplastu (stroma) a cytosolu známo několik metabolických drah 18

nejznámější Calvinův cyklus využívá ho většina rostlin a řas označujeme je jako C 3 rostliny (nejprve vzniká 3-fosfoglycerát) má 3 fáze : 1 fixace CO 2 v organické formě 2 redukce aktivovaného CO 2 za vzniku hexosy 3 regenerace akceptoru CO 2 má-li z CO 2 vzniknout glukosa musí cyklus proběhnout 6x 19

6 6 molekul CO 2 ze vzduchu 6 P ribulosa-1,5-bisfosfát P nestabilní meziprodukt obsahující 6 atomů uhlíku 6 ADP 6 ATP 12 3-fosfoglycerát P 12 NADPH+H+ 4 P 12 ATP 12 NADP + 12 ADP+P 10 P glyceraldehyd-3-fosfát 12 P glyceraldehyd-3-fosfát 2 2 P glyceraldehyd-3-fosfát glukosa-6-fosfát P P 20

fotorespirace mnohé rostliny jsou po ozáření schopny přijímat O 2 a uvolňovat CO 2 při c(co 2 ) a c(o 2 ) převládne fotorespirace nad fotosyntézou předpokládá se, že fotorespirace chrání před poškozením při c(co 2 ) C 4 rostliny kukuřice, cukrová třtina, plevele mají předcyklus, který koncentruje CO 2 a tím potlačuje fotorespiraci 25

oxalacetát C 4 malát C 4 Calvinův CO 2 cyklus CO 2 ze vzduchu fosfoenolpyruvát pyruvát C 3 glukosa-6-fosfát 26

takto se tvoří c(co 2 ) v a účinnost fotosyntézy stačí menší přísun CO 2 průduchy menší, rostliny ztrácí méně vody rostliny C 4 lépe využívají vodu CAM rostliny rostliny zčeledi tučnolistých (Crassulace) např. pouštní sukulenty mají obměnu C 4 cyklu hromadí si CO 2 (přijímají CO 2 v noci - teplota, uskladnění ve vakuolách jako malát) 27