9. Metabolismus živin

VNĚJŠÍ FAKTORY FOTOSYNTÉZY

• oxid uhličitý: dnes jeho koncentrace ve vzduchu 0,039 % a stále pozvolna roste

• světlo: využitelná je pouze část světelného spektra (l = 400–700 nm)

• voda: nutná pro doplňování elektronů během fotolýzy

• teplo: optimum 15–20 °C, nejvíce 25–30 °C

VÝZNAM FOTOSYNTÉZY

• produkce kyslíku

• schopnost vázat dlouhodobě množství uhlíku v rostlinné biomase – zejména ve dřevě

• tvorba energeticky bohatých organických látek (cukrů) – tyto látky využívají heterotrofní organismy včetně člověka

• uchovávání energie v podobě fosilních paliv (uhlí a ropy), které vznikly z organismů, jejichž život v geologické minulosti umožnila existence fotosyntézy

STAVBA CHLOROPLASTU

• chloroplast je zelená buněčná organela patřící mezi plastidy, velmi bohatý na membrány a probíhá v něm fotosyntéza (= přeměna slunečné energie na chemickou)

• to, že fotosyntéza probíhá právě ve chloroplastech, zjistil roku 1882 Theodor Wilhelm Engelmann - pozoroval malé bakterie pohybující se za zdrojem kyslíku. Na povrchu řasy rodu Spirogyra se shlukovaly právě nad osvětlenými chloroplasty, neboť vedlejším produktem fotosyntézy je kyslík

• mají rozmanité tvary i velikosti, nejčastěji jsou ale ve tvaru elipsoidu

• na povrchu má 2 biomembrány, vnější hladká a vnitřní téměř nepropustná má tylakoidy (=vchlípeniny), sloupečkům tylakoidů říkáme grany

• složení thylakoidná membrány - tvoří ji pouze 10 % fosfolipidů, většinu (80 %) tvoří nepolární mono- a digalaktosyldiacylglyceroly a zbytek (10 %) připadá na sulfolipidy, → acylové řetězce (zbytky karboxylových kyselin) mají mnoho násobných vazeb a proto má membrána poměrně tekutou povahu (podobně jako oleje, které jsou na rozdíl od tuků tekuté právě kvůli výskytu násobných vazeb)

• uvnitř je stroma (vnitřní hmota chloroplastu)

• na tylakoidech světelná fáze fotosyntézy

• ve stromatu probíhá temnostní fáze

Rostliny C3,C4 a CAM

= rozlišení rostlin podle způsobu fixace oxidu uhličitého při fotosyntéze

C3 rostliny

• oxid uhličitý reaguje s ribulosa -1,5-bifosfátem za katalýzy enzymu RUBISCO

• prvním detekovatelným produktem je tříuhlíkatá (proto C3) sloučenina 3-fosfoglycerát

• do této skupiny patří většina rostlin mírného pásu¨

• nevýhodou tohoto způsobu fixace CO2 je skutečnost, že v důsledku nízkého parciálního tlaku CO2 v atmosféře a vysokého parciálního tlaku O2 zde probíhá poměrně intenzivní fotorespirace (světelné dýchání rostlin)

C4 rostliny

• primárním akceptorem CO2 fosfoenolpyruvát a vzniká čtyřuhlíkatý oxalacetát.

• Oxalacetát je následně redukován na malát, který je transportován do jiných buněk, kde je dekarboxylován; tím je zde dosaženo vyšší koncentrace CO2 a fotorespirace je potlačena

• příklady C4 rostlin: kukuřice, proso, třtina

CAM rostliny

• adaptace k suchému, aridnímu prostředí s nedostatkem vody

• časové oddělení dvojí karboxylace

  • v noci příjem oxidu uhličitého a jeho uschování (otevřené průduchy)

  • ve dne rozklad oxidu uhličitého a jeho fixace (zavřené průduchy, neuniká voda) – jes dostatek ATP i NADPH