10. Fyziologie rostlin

b) druhý fotosystém
• P680, absorbuje světelné záření o maximální vlnové délce 680nm
• přijme světelné záření přejde do excitovaného stavu a uvolní elektrony, které přecházejí na první fotosystém nahradí uvolněné elektrony z prvního fotosystémů a část jejich energie je využita k tvorbě ATP v procesu zvaném necyklická fosforylace

• oba systémy doplňuje proces fotolýzy vody, při kterém se voda rozkládá na kyslík (uvolňován do okolí), vodík (váže se na NADP+) a elektrony (regenerují druhý fotosystém)

pozn. NADP+ = funguje jako koenzym (nebílkovinná část enzymu) oxidoreduktáz
NADPH + H+ je jeho redukovaná forma

• fotony světelného záření jsou zachycovány barvivy obsaženými v plastidech (např. chlorofyl a, chlorofyl b, karotenoidy) energie fotonů zachycená těmito barvivy je předávána molekulám chlorofylu a - tzv. redukčnímu centru fotosystému, kde způsobí excitaci

Sekundární (temnostní) fáze fotosyntézy

• není závislá na světle, může probíhat i ve tmě
• dochází při ní k redukci oxidu uhličitého za vzniku sacharidů při využití ATP a NADPH + H+ z primární fáze
• probíhá mimo tylakoidy ve stromatu chloroplastů
• nejvýznamnější metabolickou cestou syntézy sacharidů je tzv. Calvinův cyklus - oxid uhličitý je postupně začleňován do organické sloučeniny konečným produktem je sacharid (hexóza)
- oxid uhličitý je nejdříve vázán na pětiuhlíkatý cukr (ribulózabisfosfát) za vzniku šestiuhlíkatého meziproduktu ten se rozpadá na 2 tříuhlíkaté karboxylové kyseliny, které se redukují na 2 molekuly aldehydu z nich se kondenzací vytvoří 1 molekula hexózy
- z 6 molekul pentózy a 6 molekul oxidu uhličitého vznikne 6 molekul hexózy z toho 1 molekula představuje čistý zisk a zbývajících 5 se opět přemění na 6 molekul pentózy
• rostliny využívající k syntéze sacharidů Calvinův cyklus se označují jako C3rostliny (většina rostlin) - prvním produktem asimilace je tříuhlíkatá sloučenina 3-fosfoglycerát (existují také C4rostliny, jejichž prvním produktem asimilace je čtyřuhlíkatá sloučenina oxalacetát)

VÝZNAM FOTOSYNTÉZY

• produkce kyslíku - mezi prvními organismy na Zemi schopnými produkovat kyslík patřily před 2,3 miliardami let sinice žijící v moři; koncentrace kyslíku v atmosféře se zvyšovala, ve stratosféře vznikla ochranní ozonová vrstva, která umožnila vývoj organismů na souši
• schopnost vázat dlouhodobě množství uhlíku v rostlinné biomase (zejména ve dřevě)
• tvorba energeticky bohatých organických látek (cukrů) - tyto látky využívají heterotrofní organismy
• uchovávání energie v podobě fosilních paliv (uhlí a ropy), které vznikly z organismů, jejichž život v minulosti umožnila existence fotosyntézy

FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ INTENZITU FOTOSYNTÉZY

Vnější faktory

• světlo - při rostoucí intenzitě světla se zvyšuje rychlost fotosyntézy (nadměrná intenzita světla však fotosyntetický aparát poškozuje)
• koncentrace CO2 v ovzduší - podobná závislost jako u světla; vzduch obvykle obsahuje 0,03% oxidu uhličitého
• teplota - nejintenzivnější je většinou v rozmezí 25 - 30oC; u našich rostlin je teplotní optimum v rozmezí 15 - 25oC; při teplotě -1oC se fotosyntéza většiny rostlin zastavuje, při teplotě nad 30oC rychlost významně klesá
• voda - je pro fotosyntézu nezbytná, její nedostatek se projevuje uzavíráním průduchů = znemožněn přísun CO2