4. Látkový a energetický metabolismus rostlin, heterotrofní a minerální výživa (1)

[4] Látkový a energetický metabolismus rostlin, heterotrofní a minerální výživa rostlin

Metabolismus = soubor všech chemických reakcí probíhajících v živých organismech, látkový i energetický,

probíhá omezeně i v klidových stadiích (semena, výtrusy).

1. katabolické děje - rozkladné děje, složitější látky se štěpí na jednodušší, energie se uvolňuje (dýchání)

2. anabolické děje - skladné (syntetické), z látek jednodušších se vytvářejí látky složitější, energie se

spotřebovává (fotosyntéza)

Účast enzymů – bílkovinné povahy, biokatalyzátory a koenzymů (obsahují i nebílkovinnou složku).

ATP – přenašeč energie, stálá hladina v buňce, dlouhodobě je energie ukládána do zásobních látek.

Většina rostlin – autotrofní organismy, jsou schopny přeměňovat anorganické látky na látky organické.

Významné procesy metabolismu rostlin – fotosyntéza (anabolismus) a dýchání (katabolismus).

FOTOSYNTÉZA – základní anabolický děj

- reakce, při nichž (za účasti slunečního záření a chlorofylu) dochází k přeměně anorganických látek

(CO2, H2O) na látky organické (sacharidy)

- probíhá v chloroplastech

6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

- má 2 fáze

• světelná (primární)

• temnostní (sekundární)

Světelná fáze

- závislá na světelném záření, světelná energie se mění na chemickou, ta se ukládá do ATP, NADPH+H+

- probíhá na membráně tylakoidů v chloroplastech, na dvou fotosystémech

- chlorofyl typu A (P680, P700)

- další barviva: ostatní chlorofyly, karoteny, xantofyly pouze zachycují světelné záření a předávají jeho

energii chlorofylu A

dva děje - absorpce světla

- přenos elektronů

- při dopadu světelného záření na chlorofyl A dochází k excitaci 2 elektronů

• v případě molekuly P700 se systémem redoxních přenašečů vrací elektron zpět do molekuly (P700), při tom vzniká 2 ATP a proces se nazývá CYKLICKÁ FOSFORYLACE

• z P680 elektrony přecházejí (za uvolnění ATP) k molekule NADP+, NECYKLICKÁ FOSFORYLACE

• NADP+ (nikotinamidadenindinukleotidfosfát)je koenzym, který katalyzuje oxidačně – redukční procesy

• molekula P680 ochuzená o elektrony oxiduje vodu (fotolýza), uvolňuje se kyslík a vodík, který se spojuje s NADP+ NADP+H+, následně elektrony z vody zaplňují uvolněné místo v molekule P680 => při přenosu dochází k tvorbě ATP

• FOTOLÝZA VODY: H2O 1/2 O2 +2H+ + 2e-

Temnostní fáze

• nezávislá na světle, syntetická fáze

• probíhá v stromatu chloroplastů

• energie se spotřebovává z ATP a NADP+H+

• zahrnuje proces přeměny CO2 na sacharidy v souboru na sebe navazujících reakcí, celý proces = CALVINŮV CYKLUS

Faktory ovlivňující fotosyntézu

vnější

• kvalita a kvantita světla

• koncentrace CO2 v ovzduší

• teplota (optimální ∼ 25oC až 30oC)

• dostatek vody, chloroplastů

vnitřní

• fyziologický stav rostliny (stáří rostliny, minerální výživa atd., množství chlorofylu)