Fotosynteza

Alternatywny zapis:

dużo chloroplastów. Faza jasna zachodzi w tylakoidach. Faza ciemna zachodzi w stromie. 5. Fotosystemy - kompleks barwników, białek i lipidów Budowa: barwniki antenowe: chlorofile; karotenoidy Odpowiada za pobieranie światła - energii słonecznej z środowiska a następnie przekierowywanie jej na pozostałe barwniki. Przekształca się energia świetlna w elektronowa. Barwniki przechodzą w stan wzbudzenia - wyższy poziom energetyczny. Kolejność ułożenia anten jest hierarchiczna od najmniej przyciągających elektrony do najbardziej. centrum reakcji fotochemicznej Chlorofil + Centrum reakcji Barwniki te mają największy potencjał redoks - najsilniej przyciągają elektrony pierwotny akceptor elektronów Przyjmuje wybite elektrony z 2 cząsteczek chlorofilu a znajdujących się w centrum reakcji fotochemicznej 5 Membrana tylakoidu Stroma Fotosystem Centrum Pierwotny Światło Cząsteczki reakcji akceptor pigmentu elektronu Kompleks pochłaniający światło Chlorofil a specjalna para Lumen tylakoida Fotosystemy w procesie fotosyntezy wybijają elektrony i przekazują je do pierwotnego akceptora. Fotosystem | P700 W centrum aktywnym występuje głównie chlorofil a. Maksimum pochłanianej energii to 700 nm. Barwnik pomocniczy karoten. Fotosystem II P680 Centrum aktywne chlorofil a i b. Pochłaniana energia 680 nm. Barwnik pomocniczy ksantofil. 6. Faza jasna Przenośniki białkowe w błonie tylakoidu Ferredoksyna; Plastochinon ; Cytochromy; Plastocyjaniny Proces nie cykliczny - powstaje NADPH i ATP 6 1. Cząsteczki chlorofilu a, który znajduje się w fotosystemie II odbieraja energię świetlna przez co ich elektrony ulegają rozbiciu. Dlatego cząsteczki chlorofilu a stają się kationami. 2. Kationy chlorofilu a by stać się znowu cząsteczka obojętna muszą oderwać elektron z wody obecnej w chloroplaście - fotoliza wody (zachodzi pod wpływem manganu). W wyniku czego powstają protony wodoru H* i tlen O₂ 3. Elektrony, które są wybite z chlorofilu przeskakują na pierwotny akceptor elektronów, który przekazuje je na inne przenośniki białkowe, które uszeregowane są według zwiększającego się potencjału redoks. Przeskakuja one przez plastochinon, cytochromi plastocyjanine aż do fotosystemu I 4. Fotosystem I także wybija elektrony pod wpływem energii świetlnej, które to są następnie przekazywane do ferredoksyny. Żeby kationy chlorofilu a znowu stały się obojętne muszą one zatrzymać energię wybijana w wcześniejszych przenośnikach białkowych. 5. Przenośniki białkowe ferredoksyna jest ostatnim akceptorem elektronów. W następnym etapie zostaną one wykorzystane redukcji, w której to cząsteczka NADP przyłącza H+ i powstaje NADPH - jeden z składników siły asymilacyjnej. 6. Powstałe protony wodoru i te które przeszły do wnętrza tylakoidu wytwarzają gradient protonowy w 7 poprzek błony. Dzięki temu może dojść do aktywacji enzymu syntaza ATP, który transpotujac protony wodoru do stromy wytwarza energie mechaniczna. Przez która możliwe jest przyłaczenie reszty fosforanowej do ADP P i powstanie cząsteczki ATP - drugi składnik siły asymilacyjnej. I. Jest to proces nie cykliczny, ponieważ wybite elektrony z fotosystemu II tworzą cząsteczkę NADP, a dziura elektronowa jest zapełniona elektronami z fotolizy wody. au con chloroplast stroma Światło H₂0 PSTI P630 e- 1/₂O₂ + 2H+ H+ H+ światło H+ PSI P700 H+ H+ NADP+ H+ P+ ADP NADPH H+ H+ ATP Równanie fosforylacji niecyklicznej fotosyntetycznej ADP + P + 2 NADP+ + 2 H₂O -> ATP + 2 NADPH + 2 H+ + O₂ Proces cykliczny - powstaje tylko ATP H+ lumen tylakoida (wnstne) syntara ATP Pod wpływem energii świetlnej elektrony chlorofilów a w fotosystemie I zostają wybite a następnie transportowane do innych przenośników. 8 II. Część powstałej energii zostaje zużyta do transportu protonów wodorowych do wnętrza tylakoidów, by wytworzyć gradient chemiczny. III. Gradient protonowy napędza syntazę ATP, któa może przemienić energię chemiczna na mechaniczna i wytworzyć czasteczkę ATP. Równanie fosforylacji cyklicznej fotosyntetycznej: ADP + P > ATP 7. Faza ciemna Cykl Calvina - powstawanie związków organicznych z CO₂ przy wykorzystaniu siły asymilacyjnej. 1. Karboksylacja - przyłączenie CO₂ do RuBP - akceptora dzięki czemu powstaje PGA 2. Redukcja - redukcja PGA do PGAL przy użyciu ATP i NADPH 3. Regeneracja - jest to bardzo złożony proces w którym odtwarza się RuBP z PGAL wykorzystując przy tym ATP 9 3 ADP 3 ATP 3 RuBP POOOOOⓇ REGENERACJA 50000 PGAL jest 3 CO₂ odzyskiwane rubisco ASYMILACJA WEGLA 3 POOOOOOP OOOP 6 3-PGA 6 ATP 6 ADP 6 NADPH 6 NADP+ 10000 PGAL idzie do stwonenia glukozy REDUKCJA Faza ciemna kończy proces fotosyntezy. Produktem pierwotnym jest PGAL, z którego następnie syntetyzowane są wszystkie związki organiczne - m.in. glukoza. Oprócz tego PGAL zostaje przekształcony w skrobię asymilacyjna - materiał zapasowy, który jest wykorzystywany w procesach energetycznych u roślin w nocy, kiedy to nie można przeprowadzić fazy jasnej. Rubisco - jeden z najbardziej rozpowszechnionych białek (enzymów) na świecie. Stanowi 30% - 50% wszystkich białek występujących w liściach roślin. 10 8. Znaczenie fotosyntezy źródło energii i materiałów budulcowych źródło energii i substancji odżywczych dla hetero autotrofów (organizmy cudzożywne) 9. Fotooddychanie - przy niskim stężeniu CO₂ rubisco działa jak oksydaza i niszczy RuBP - tworząc PGA i glicynę. Fotooddychanie wpływa negatywnie na wydajność fotosyntezy. Rośliny C3 gatunki strefy umiarkowanej miękisz zróżnicowany na gąbczasty i palisadowy aparaty szparkowe zamknięte w nocy, otwarte w dzień, dzięki czemu CO₂ nie jest dostarczany podczas fazy jasnej np. Ryż, pszenica, brzoza, dąb, soja 11 Rośliny C4 gatunki strefy okołorównikowej i zwrotnikowej miękisz niezróżnicowany, wiazki prowadzace otoczone komórkami tworzacymi pochwę okołowiązkowej dzięki przyłączeniu CO₂ do fosfoenolopirogronianu powstaje szczawiooctan redukujący się do jabłczanu np. kukurydza, trzcina cukrowa, sorgo, proso Rośliny CAM 12 rośliny obszarów pustynnych i półpustynnych aparaty szparkowe zamknięte w dzień, otwarte w nocy CO₂ jest przyłączany do fosfoenolopirogronianu - powstaje szczawiooctan, później jabłczan magazynowany w wakuolach np. aloes, kaktusy, ananas 13