Fotosynteza

Alternatywny zapis:

w fotosyntezie anoksygenicznej produktem ubocznym może być woda, ponieważ nie ulega ona rozkładowi - tlen jako osobna, samodzielna cząsteczka nie zostanie uwolniony. Dlatego tez H20 nie jest szkodliwa dla organizmów beztlenowych Barwniki fotosyntetyczne Chlorofil b Karotenoidy 500 FAZA CIEMNA 6 CO2 + 12 H2S -> C6H12O6 + 6H2O ADP + P NADP stroma ATP 1 Fotosynteza głównie zachodzi w liściach - w miękiszu, który zawiera liczne chloroplasty (to w nich odbywa się ciąg reakcji chemicznych fotosyntezy) - Faza jasna: odbywa się w tylakoidach gran - Faza ciemna: odbywa sie w stromie chloroplastu 600 NADPH co₂ Związki organiczne 700 Chlorofil wyróżniamy wiele odmian chlorofilu (od a do g) w roślinach występują dwa rodzaje: chlorofil a, chlorofil b (różnią się one jedną grupą funkcyjną w budowie) mają ZIELONĄ barwę - nadają ja one całej roślinie odpowiadają za pochłanianie światła w zakresie fal NIEBIESKICH I CZERWONYCH (w bardzo małej ilości pochłaniają zieloną) ROLA CHLOROFILU Jako jedyny barwnik posiada zdolność przekształcania ENERGII ŚWIETLNEJ W ENERGIE CHEMICZNĄ Fotosystemy TO KOMPLEKS ZBUDOWANY Z BARWNIKÓW, LIPIDÓW I BIAŁEK. W ICH SKŁAD WCHODZĄ: - barwniki antenowe: chlorofile, karotenoidy (1) Odpowiadają one za pobieranie światła - energii słonecznej ze środowiska, a następnie przekierowywanie jej na pozostałe barwniki. Następuje przekształcenie się energii świetlnej w elektronową. Barwniki przechodzą na stan wzbudzenia, czyli na wyższy poziom energetyczny. Kolejność ułożenia anten jest hierarchiczna od najmniej przyciągających elektrony do najbardziej - centrum reakcji fotochemicznej (2) składa się na niego CHLOROFILA + CENTRUM REAKCJI. Barwniki te mają największy potencjał REDOKS - najsilniej przyciągają elektrony H₂C H₂C=CH CH2CH3 CH3/CHO CH 3 Ma2+ H H CH3 CO,CH3 Blona tylakoidu 'H g CH2CH2 CO, CH2 CHIC CHICH, CHÍCH CHI CH 3 CH 3 Energia wzbudzenia (słoneczna) UKŁAD PROFILOWY PIERŚCIENIE PROFILOWE ŁAŃCUCH FITOLU RODZAJE FOTOSYSTEMÓW 1. Fotosystem 1: Ps1, P700 W centrum aktywnym występuje głównie chlorofil a, a maksimum pochłanianej przez niego energii to 700 nm. Barwnikiem pomocniczym jest karoten 2. Fotosystem 2: Ps2, P680 - pierwotny akceptor elektronów (3) Przyjmuje on WYBITE elektrony z dwóch cząsteczek chlorofilu a znajdujących się w centrum reakcji fotochemicznej Wniosek: Rola chlorofilu w procesie fotosyntezy jest wybijanie elektronów i przekazanie ich do pierwotnego akceptora w centrum aktywnym występuje chlorofil a i b, a maksimum pochłanianej przez niego energii to 680 nm. Barwnikiem pomocniczym jest ksantofil Faza jasná Faza niecykliczna CEL: WYTWORZENIE SIŁY F- FERREDOKSYNA PQ-PLASTOCHINON C-CYTOCHROMY PC PLASTOCYJANINA www. hr PS IP₂ Pa fotoliza wody ASYMILACYJNEJ- NADPH I ATP Oprócz tego powstaje także tlen 02 Przenośniki białkowe w błonie tylakoidu H+ *H*. H2O- Mn -> 2H+ + 1/2O2 produkt C 1. Cząsteczki chlorofilu a, który znajduje się w fotosystemie !! odbierają energię świetlna (przemiana w energię chemiczną) przez co ich elektrony ulegają wybiciu. Dlatego tez cząsteczki chlorofilu a stają się KATIONAMI Pe 2. Katíony chlorofilu a by stać sie znowu cząsteczka obojętna muszą oderwać elektrony z wody obecnej w chloroplaście - FOTOLIZA WODY (która musí zajść pod wpływem MANGANU). w wyniku czego powstają dwa protony wodoru i tlen 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. Przeskakują one przez plastochinon, cytochrom í plastocyjanine aż do fotosystemu 1 PS IP₂ Pq *H* NADP+ + 2H+ -> NADPH + H+ Tae- 2. Cześć powstałej energii zostaje zużyta do transportu protonów wodorowych do wnętrza tylakoidów, by wytworzyć gradient chemiczny 3. Gradient protonowy napędza syntaze ATP, która może przemienić energię chemiczna na mechaniczną i wytworzyć cząsteczkę ATP H zhv PS I www (dużo) H+ fosforylacja atp ENERGIA Przedstawiony proces jest niecykliczny, ponieważ wybite elektrony z fotosystemu 11 tworzą cząsteczkę NADP, a dziura elektronowa jest zapełniana elektronami z fotolizy wody hv F)(F) 2011 4. Fotosystem I także wybiją elektrony pod wpływem energii świetlnej, które to są następnie przekazywane do ferredoksyny. Żeby kationy chlorofilu a znowu stały się obojętne muszą one zatrzymać energię wybijaną w wcześniejszych przenośnikach białkowych Faza cykliczna CEL: WYTWORZENIE CZĘŚCI SIŁY ASYMILACYJNEJ - ATP 1. Pod wpływem energii świetlnej elektrony chlorofilów aw fotosystemie ! zostają wybite a następnie transportowane do innych przenośników 5. Przenośniki białkowe FERREDOKSYNA jest ostatním akceptorem elektronów. W następnym etapie zostają one wykorzystane redukcji, w której to cząsteczka NADP przyłącza H+ i powstaje cząsteczka NADPH -1 ze składników siły asymilacyjnej 2H+ wytwarzanie gradientu protonów wodorowych A?H*- 6. Powstałe protony wodoru i te, które przeszły do wnętrza tylakoidu wytwarzają GRADIENT PROTONOWY w poprzek błony. Dzięki temu może dojść do aktywacjí enzymu syntaza ATP, który transportując protony wodoru do stromy. Podczas tego wytwarzana jest energia mechaniczna, która umożliwia przyłączenie reszty fosforanowej do ADP i powstanie cząsteczki ATP-2 ze składników siły asymilacyjnej 941 PSI Pe 20 fosforylacja atp w większości wybijane elektrony pochodzą z chlorofilu a, jednak czasami są one z chlorofilu b lub barwników pomocniczych ADP + P -> ATP *H* *H* FF ?H? ENERGIA ADP + P -> ATP KALAKALA *H* H+ H+ Cykl Calvina Faza ciemna 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 Produkty Faza ciemna kończy proces fotosyntezy. Produktem pierwotnym jest PGAL, Z którego następnie syntetyzowane są wszystkie związki organiczne - między innymi GLUKOZA. Oprócz tego PGAL zostaje przekształcone w SKROBIE ASYMILACYJNA - materiał zapasowy, który jest wykorzystywany w procesach energetycznych u roślin w nocy, kiedy to nie można przeprowadzić fazy jasnej AKCEPTOR CO2 3 cząsteczeki RYBULOZOBIFOSFORANU (RuBP) @ooooo0 ADP 3 ATPO 3 cząsteczeki rybulozofosforanu ooooo 5 cząsteczek G3P 3 cząsteczeki CO2 Rubisco Jest to jedno z najbardziej rozpowszechnionych białek (enzymów) na świecie. Stanowi on od 30% do 50% wszystkich białek występujących w liściach roślin 0.000 ENZYM RUBISCO katalizuje karboksylacje Cykl Calvina 3 (G3P) OOO 1 cząsteczka G3P pierwotny produkt oddo 6 cząsteczek FOSFOLICERYNIANU (PGA) GLUKOZA ATP 6 6 cząsteczek ALDEHYDU - 3 - FOSFOGLICERYNOWEGO ADP 6 - SKROBIA ASYMILACYJNA NADPH NADP ℗ 6 wtórny produkt