Inne procesy anaboliczne autotrofów

Alternatywny zapis:

środowisku, biorą udział w krążeniu azotu w przyrodzie. Przekształcają amoniak ws łatwo przyswajalne dla roślin jony azotanowe (V) - NO3- ↳>Nitrosomonas - utleniaja, amoniak do azotanu (1) 2NH₂ + 30₂ → 2HNO₂ + 2H₂O + energia chemiczna ↳ bakterie wodorowe ↳ bakterie żelazowe (żelaziste) chemolitotrofy autotrofy (większość) Kiedy chemosynteza nie jest autotrofizmem? Autotrofy- źródłem atomów węgla do cukrów jest Heterotrofy- źródłem Proces Znaczenie chemosyntezy "niewielkie znaczenie w produkcji materii organicznej (tylko ekosystemy w, np. jaskiniach); ↳usuwanie ze środowiska zw. toksycznych dla innych organizmów; ↳ uczestniczą w krążeniu pierwiastków w przyrodzie, Znaczenie dla organizmu Znaczenie dla przyrody Nitrobacter sa zależne metabolicznie od Nitrosomonas Bakterie chemosynterujące. Energia do wytwarzania siły asymilacyjnej Składniki siły asymilacyjnej Organizmy przeprowadzające proces zw. nieorg. czyli (O₂i węgla do cukrów są proste zw. org; ↳ Nitrobakter- utleniają azotan III do azotanu V 2 HNO₂ + 0₂ → 2HNO3 + energia chemiczna ↳bakterie metanowe (CH4) ↳bakterie CO-tlenkowe (CO) chemoorganotrofy heterotrofy (mniejszość) Fotosynteza energia świetlna ATP i NADPH rośliny, protisty roślinopodobne, niektóre bakterie, np. sinice wytwarzanie zwiazków organicznych wytwarzanie związków organicznych, produkcja tlenu Bakterie purpurowe siarkowe (fotosynteza anoksygeniczna) # Bakterie siarkowe (chemosynteza) Chemosynteza energia chemiczna ATP i NADH/NADPH niektóre bakterie wytwarzanie związków organicznych wytwarzanie związków organicznych, neutralizacja substancji toksycznych, udział w krążeniu pierwiastków w przyrodzie Rośliny typu C3, C4 i CAM Większość roślin to rośliny (3- wiązanie węgla zachodzi u nich jednoetapowo- - c. Calvina U roślin Cy i CAM zachodzi dwuetapowy mechanizm wiązania CO₂ - w cyklu C4 i c. Calvina Rośliny typu C to rośliny umiarkowanej strefy klimatycznej. Mają one miękisz asymilacyjny palisadowy i gąbczasty. Ich aszparkowe są zamknięte w nocy, a otwarte w ciągu dnia - CO₂ jest dostarczany do c. Calvina w tym samym czasie, gdy zachodzi faza jasna. Pierwszy produkt karboksylacji to PGA (C₂) - stąd nazwa grupy; Rośliny typu C4 to rośliny żyjące w gorącym klimacie. W ciągu dnia przymykają one a. szparkowe, by uniknąć parowania H₂0, w skutek czego dopływ CO₂ jest słaby. So, one przystosowane do niskiego stężenia CO₂ dzięki dwuetapowemu mechanizmowi, dzięki któremu unikają fotooddychania. Dwuetapowy mechanizm pierwszym akceptorem CO₂ jest fosfoenolopirogronian (PEP), a drugim RuBP. roślina Ca mezofil CO₂ komórki pochwy okołowiązkowej szczawiooctan (C₂) (3 jabłczan (Cu). (2) PEP (C3) pirogronian (C₂) Komórka miękiszu asymilacyjnego wiązka przewodząca przestwory międzykomórkowe miękiszu gąbczastego CO₂ roślina C3 jabłczan (C₂) cykl Calvina ATP pirogronian (C3) szparka NADPH sacharydy miękisz palisadowy miękisz gabczasty chloroplast Komórka pochwy okołowiązkowej W komórkach mezofilu PEP ulega karboksylacji z udziałem karboksylazy PEP. Enzym ten ma większe powinowactwo do CO₂ niż RUBISCO, dlatego przeprowadza karboksylację juz przy małym stężeniu CO₂. Efektem jest szczawiooctan. Szczawiooctan→ jabłczan, który plasmodesmami wnika do pochwy okołowiązkowej. Dekarboksylacja jabłczanu - odłączony CO₂ wchodzi w c. Calvina. Oprócz c. Calvina cykl C4 → by zabezpieczyć RUBISCO → by uniknąc fotooddychania i spadku biomasy; Komórki pochwy okołowiązkowej - w nich utrzywane jest większe stężenie CO₂ komórka mezofilu COOH C-o℗ 11 CH₂ CYTOZOL kwas fosfoenolopirogronowy (PEP) C-3 COOH |C=O 1 CH3 kwas pirogronowy ATP ADP+Ⓡ kwas pirogronowy karboksylaza PEP (C-3) cykl Calvina SZLAK HATCHA-SLACKA (szlak (4) CO₂ CHLOROPLAST CHLOROPLAST COOH C=O 1 CH₂ I NADPH NADP+ NADPH COOH kwas szczawiooctowy kwas jabłkowy COOH 1 HC-OH 1 CH₂ COOH kwas jabłkowy NADP+ C-4 (C-4) komórka pochwy okołowiązkowej 15 Rośliny typu CAM one w skrajnie jest to specjalny rodzaj roślin C₁. Są nazywane też roślinami kwasowymi (od kw. jabłkowego) lub sukulentami. Żyją gorącym klimacie, np. kaktusy. W ciągu dnia ich a. szparkowe są zamknięte, a w nocy-otwarte. Asymilowany noca, CO₂ jest przyłączany do fosfoenolopirogronianu (PEP) → szczawiooctan → jabłczan, który jest magazynowany w wakuolach. W dzień następuje dekarboksylacja jabłczanu- uwolniony CO₂ podlega c. Calvina. Dzieje się to wszystko z rozdziałem czasowym dzień i noc; jednej komórce با wakuola- chloroplast ↳ CO₂ jabłczan Cu jabłczan Cu przemiana zachodząca w dzień Zalety fotosyntezy CAM: 4 prowadzenie oszuzędnej gospodarki wodnej; unikanie fotooddychania; mogą przetrwać skrajną suszę; gromadzenie jabłczanu → powoduje wzrost ciśnienia osmotycznego i wydajniejsze pochłanianie wody; powolny wzrost! cykl Calvina NADPH sacharydy ATP jabłczan Cu szczawiooctan Cu' NOC: aparaty szparkowe otwarte COOH C-OP I CH₂ przemiana zachodząca w nocy. COOH C-O I CH₂ CO₂ karboksylaza PEP C-3 kwas fosfoenolopirogronowy (PEP) pirogronian C3 skrobia glukoza ADP+P ATP kwas pirogronowy cykl Calvina CHLOROPLAST PEP C3 CO₂ COOH |ć-o CH₂ COOH C-4 kwas szczawiooctowy NADH NAD kwas jabłkowy CO₂ CYTOZOL NADPH NADP WAKUOLA gromadzenie kwasu jablkowego COOH HC-OH CH₂ COOH kwas jabłkowy DZIEŃ: aparaty szparkowe zamknięte Komórka mezofilu Komórka pochwy okołowiązkowej Cechy Kwas organiczny Miejsce zachodzenia fotosyntezy Pora doby, w której zachodzi wiązanie CO₂ Pierwszy akceptor CO₂ Enzym przeprowadzają- cy karboksylację Pierwotny produkt karboksylacji C4 Cukier Przestrzenny rozdział etapów Straty biomasy w wyniku fotoodychania Cykl Calvina CO₂ dzień 1. CO₂ zostaje wbudowane w kw. organiczne Cu (asymilacja węgla) 2. Kw. organiczne uwalniają CO₂ niezbędny do cyklu Calvina. C3 duże Porównanie roślin C3, C4 i CAM miękisz asymilacyjny rybulozo-1,5-bisfosforan (RuBP) karboksylaza 1,5-bisfosforybulozy 3-fosfoglicerynian dzień Typ roślin C4 miękisz asymilacyjny i komórki pochwy okołowiązkowej (PEP) fosfoenolopirogronian Kwas organiczny szczawiooctan CAM brak Cykl Calvina Cukier Czasowy rozdział etapów karboksylaza fosfoenolo- pirogronianowa CO₂ noc miękisz asymilacyjny CAM (PEP) fosfoenolopirogronian Dzień brak karboksylaza fosfoenolo- pirogronianowa szczawiooctan