7. Fotosynteza, vodni rezim rostlin, mineralni vyziva

• FOTOSYNTÉZA

  • jeden ze základních a také nejdůležitější biochemický děj, který zabezpečuje život na Zemi

  • buněčné dýchání

  • vede k vytvoření organických látek (glukóza) v přírodě z anorganických látek (CO2, H2O) anabolické reakce

  • jediný děj na Zemi, který uvolňuje O2

  • přeměňuje energii světelnou na energii chemických vazeb

  • udržuje stálou koncentraci CO2 v atmosféře

  • vytváří energetické suroviny cukry (glukóza)

  • glukóza vzniklá během fotosyntézy je dalšími enzymatickými procesy přeměňována na stálé produkty fotosyntézy škroby, tuky, bílkoviny

1. Typy fotosyntézy na Zemi

1. rostlinný typ – probíhá v eukaryotických buňkách uvolňování O2, fotolýza (=rozklad) H2O

2. bakteriální typ – probíhá v prokaryotických buňkách - nemají chlorofyl, ale bakteriochlorofyl uvolnění S2

1. Faktory ovlivňující průběh fotosyntézy

• vnější faktory:

  • světlo – kvalita záření (400-700ɲm vlnové délky) + intenzita záření

  • koncentrace CO2 – průměr 0,03% (koncentrace do 0,4% zvýší průběh fotosyntézy, poté pokles)

  • teplota – optimální 10-30°C

  • voda – nutná pro fotolýzu, vliv na otevírání průduchů příjem CO2

• vnitřní faktory:

  • množství a kvalita chloroplastů

  • množství chlorofylu

  • stáří listů

  • minerální výživa

  • voda

1. Fotosyntetické pigmenty

• chlorofyly = zelená barviva; chlorofyl a = fotosynteticky aktivní; chlorofyly b, c, d = pohlcují světelné záření

  • vyšší rostliny, zelené řasy chlorofyl a, b

  • hnědé řasy chlorofyl a, c

  • červené řasy chlorofyl a, d

  • bakterie bakteriochlorofyl

• karotenoidy = žlutooranžová barviva

  • karotenoidy = oranžová barviva

  • xantofyly = žlutá barviva

• fykobiliny

  • fykoerytriny = červenofialová barviva

  • fykocyaniny = modrozelená barviva

1. Sumární rovnice fotosyntézy

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

• ve skutečnosti velmi složitý soubor reakcí

• dělíme na procesy:

  1. Primární procesy fotosyntézy = FOTOCHEMICKÁ neboli SVĚTELNÁ fáze závislá na přímé dodávce světla – zachycovány pigmenty fotosystému I (P 700) a fotosystému II (P 680)

  • probíhají na membránách tylakoidů chloroplastů; zahrnuje fáze:

    • cyklickou fosforylaci – ATP

    • necyklickou fosforylaci – redukční činidlo NADPH + H+

    • fotolýzu vody – uvolnění O2

    • fotosystémy = soustavy přenašečů a barviv, jejichž podstatnou složkou je chlorofyl, jejichž funkce je zachycovat a transportovat světlo k molekulám chlorofylu a přenašečům elektronů (molekuly bílkovin obsahují složku schopnou oxidoredukce přijatým elektronem se redukuje, předáním elektronu se oxiduje); komplexy molekul bílkovin a fotosyntetických pigmentů do membrán tylakoidů; máme dva fotosystémy:

      • fotosystém I (P 700)

        • absorbuje světelné záření o maximálních vlnových délkách 700ɲm

        • na membránách tylakoidů, které jsou v přímém kontaktu se stromatem

        • poměr chlorofylu a:b = 3:1

        • probíhá tu cyklická fosforylace fotosystém příjme světelné záření přejde do excitovaného stavu a uvolní elektrony bohaté na energii tyto elektrony mohou buď redukovat NADP na NADPH + H+ nebo se vrací zpět do oxidované molekuly chlorofylu přes řetězec přenašečů elektronů (ferredoxiny, cytochromy), přičemž část jejich energie (transporty elektronů) je využita s tvorbou ATP