10. Fyziologie rostlin

10. Fyziologie rostlin

- životní funkce a vývoj rostlin

FOTOSYNTÉZA

• pomocí fotosyntetické asimilace rostliny syntetizují organické látky z jednodušších na složitější, které potřebují k životu (anabolický proces)

• princip: z anorganických látek H2O a CO2 vznikají látky organické (glukosa)

• podmínky uskutečnění:

vnější faktory:

1. sluneční záření- optimum 15-20C

2. dostatek vody a vzduchu (CO2)

Vnitřní faktor:

1. fotosyntetizující barviva

• barviva – v plastidech

• chlorofyl a= hlavní, dostává se do excitovaného stavu, b

• fykocyan (modré barvivo) a fykoerytrin (červené)

• xantofyl (červenohnědé) a karotenoid (oranžové)

• každý druh barviva zachycuje fotony z jiné části části světelného spektra

• energie fotonu zachycena asimilačními barvivy je postupně předávána molekulám chlorofylu a, který s fotonem excituje (uvolní elektron)

světelná fáze:

2 NADP+ + 2 H2O → 2 NADPH + 2 H+ + O2

• závislá na přítomnosti světla

• na membráně tylakoidů

• =primární fáze

• světelná energie se přeměňuje na chemickou (NADPH, ATP)

1. fotolýza vody (štěpení molekul vody)

• voda je působením fotonu rozkládána na H+ a OH- (H+ reaguje s NADP, z OH- vzniká ½ O2 a elektron – elektron je předáván na membráně mezi fotosystémy, během tohoto procesu se energie uvolňuje, H+ se hromadí v tylakoidu a vzniká protonový gradient – ten ATP syntáza využije k syntéze ATP)

→ zisk volných elektronů, jako vedlejší produkt vzniká kyslík

1. fosforylace → syntéza ATP (putuje do temnostní fáze) a zisk redukované formy NADP+ tj NADPH2

temnostní fáze = Calvinův cyklus

• ve stromatu (nezávislá na světelné energii, ale neprobíhá v noci)

• postupně je CO2 redukován vodíkem na cukr glukózu (CO2 se váže na pentózu – vzniknou 2 karboxylové kyseliny – za přispění ATP a NADPH2 redukce na 2 aldehydy – kondenzací vzniká molekula hexózy)

• cukr je dalšími enzymatickými reakcemi přeměněn na stálé produkty (asimiláty): škrob, bílkovina, tuky atd.

• kyslík z CO2 spolu s protony H+ se spojují v H2O

DÝCHÁNÍ ROSTLIN

• probíhá neustále ve dne i v noci

• pomocí dýchání rozkládají rostliny složité organické látky (asimiláty) na jednodušší za uvolnění energie (katabolický proces, rozkládací děj) = disimilace

• opačný proces k fotosyntéze – uvolní se energie z glukózy oxidací na CO2

• uvolněná energie uložena do ATP – přenos na místa v buňce

• exoregní= uvolňuje se energie

buněčné dýchání:

1. glykolýza – v cytoplazmě buňky

• probíhá anaerobně (vždy, i za přítomnosti O2)

• odbourávání glukosy (6C) na kyselinu pyrohroznovou (3C)(pyruvát)

• při anaerobním dýchání pokračuje za vzniku laktátu

1. Krebsův cyklus = cyklus kyseliny citronové – aerobně v mitochondriích

• oxidace pyruvátu na dvojuhlíkaté zbytky kyseliny octové, které se navážou na koenzym A – vzniká acetyl koenzym A (tj. aktivovaná kyselina octová)

• acetylkoA se oxiduje na CO2 a vodu

• nejprve se sloučí s kyselinou oxaloctovou na kyselinu citronovou, ta je pak 7mi reakcemi rozložena opět na kys. oxaloctovou a CO2 a vodu

• během tohoto odbourání se uvolňují vodíky, které putují do dýchacího řetězce