9. Metabolismus živin

DĚLENÍ ORGANISMŮ PODLE CHARAKTERU METABOLISMU

• heterotrofní - přijímají uhlík ve formě organických látek, patří sem živočichové, houby

• autotrofní – přijímají uhlík ve formě oxidu uhličitého, jsou schopny tvořit z anorganických látek látky organické, k čemuž získávají energii

• ve formě světelné energie, pak jde o tzv fotoautotrofní organismy (fototrofní bakterie a zelené rostliny), které jsou nejvýznamnějšími producenty biomasy

• oxidací anorganických látek, pak jde o tzv chemoautotrofní, např některé bakterie

Fotosyntéza

• jediný proces, při němž vzniká v přírodě kyslík

• výrazný projev autotrofie

• funguje už cca 2 miliardy let (prahory, vznik sinic)

• důležitá společenstva: řasy, tropické deštné lesy

• podmínky fotosyntézy: světlo, energie, oxid uhličitý, voda, chlorofyl

• souhrnná sumární rovnice fotosyntézy (ve skutečnosti jde o sled mnoha reakcí):
  6 CO2 + 12 H2O → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

• energie ve formě světelného záření se mění do energie chemické vazby při redukci oxidu uhličitého a jeho zabudování do organických látek

• děje fotosyntézy rozdělujeme do dvou částí:

  • primární procesy (dříve nazývány jako světelná fáze)

  • sekundární procesy (dříve nazývány jako temnostní fáze)

primární procesy fotosyntézy

• chemické děje spojené s absorpcí světelné energie a její přeměny na energii chemické vazby (ATP)

• probíhá v membráně tylakoidů v chloroplastech

• probíhá: absorpce světelné energie, přenos elektronů, fotolýzavody, vznik ATP a NADPH + H+ pro sekundární fázi

• uskutečňuje se ve dvou na sobě navazujících krocích prostřednictvím dvou fotosystémů ( I a II) – soustav přenašečů a barviv, jejichž podstatnou složkou je chlorofyl

• FOTOSYSTÉM I (P700 absorbuje světelné záření o max vlnových délkách 700 nm) – přijme světelné záření, přejde do excitovaného stavu a uvolní elektrony, které mohou bu(d redukovat NADP+ na NADPH + H+, nebo se vrátit zpět, přičemž část jejich energie je využita k tvorbě ATP v procesu zvaném cyklická fosforylace

• FOTOSYSTÉM II (P680 absorbuje světelné záření o max vlnových délkách 680 nm) – přijme světelné záření, přejde do excitovaného stavu a uvolní elektrony, které přecházejí na fotosystém I, nahradí z něho uvolněné elektrony a část jejich energie je využita k tvorbě ATP v procesu zvaném necyklická fosforylace

fotolýza vody

• doplňuje oba systémy

• způsobí jí elektronový deficit u chlorofylu A P680

• každé 2 molekuly vody se rozpadnou za vzniku čtyř elektronů (doplňujících elektronový deficit u chlorofylu A P680), čtyř protonů (účastnících se vzniku redukovaných koenzymů NADPH + H+) a molekuly kyslíku O2 (uvolněného jako odpadního produktu z buňky do prostředí)

sekundární procesy 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, kdy je oxid uhličitý postupně začleňován do organické sloučeniny, konečným produktem je sacharid (hexóza)

• většina rostlin používá k syntéze sacharidů Calvinův cyklus a označují se jako C3 rostliny – prvním produktem je tříuhlíkatá sloučenina 3-fosfoglycerát (C4 rostliny – prvním produktem asimilace čtyřuhlíkatá sloučenina oxalacetát)