7. Fotosynteza, vodni rezim rostlin, mineralni vyziva

fotosystém II (P 680)

• absorbuje světelné záření o maximálních vlnových délkách 680ɲm

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

• chlorofylu a:b = 1:1

• probíhá tu necyklická fosforylace fotosystém přijme světelné záření -> přejde do excitovaného stavu a uvolní elektrony, které procházejí na fotosystém I a ty jsou využity na redukci koenzymu NADP (nikotinamidadenindinukleotidfosfát) na NADPH + H+ (redukční činidlo pro sekundární fázi) a část jejich energie je také využita k tvorbě ATP

oba fotosystémy doplňuje fotolýza vody rozklad vody na kyslík, vodík a elektrony (potřebné pro redukci chlorofylu): H2O 2H+ + ½ O2 + 2e-

mezi fotosystémy probíhá neustálý tok elektronů

shrnutí první fáze: energie pohlceného světelného záření je využita k tvorbě ATP (zdroj energie) a NADPH + H+ (redukční činidlo pro sekundární fázi)

schéma:

probíhá ve stromatu chloroplastů

základem je Calvinův cyklus (nevýznamnější metabolická cesta syntézy sacharidů)

produkty primární fáze vstupují do Calvinova cyklu, kdy je CO2 postupně začleňován do organické sloučeniny a konečným produktem je sacharid (hexóza)

CO2 se váže na akceptory Calvinova cyklu a podle toho dělíme rostliny do 3 typů:

• C3 rostliny

  • akceptor: ribulóza-1,5-bisfosfát (RuBP) vazbou CO2 na akceptor se katalyzuje enzym RuBisCo

  • enzym RuBisCo:

    • funkce: karboxylace (navázání CO2) na RuBP a jeho předání dalším enzymům, které z něho vyrobí glukózu

    • pracuje pomalu normální enzym zvládne až 1000 reakcí za sekundu tento enzym pouze několik

    • pracuje nepřesně v 1/3 všech katalyzovaných reakcích místo karboxylace oxiduje a pracně získaný C2 se vypouští zpět do vzduchu

  • akceptor (pětiuhlíkatá sloučenina) + CO2 vznikne nestabilní hexóza (šestiuhlíkatá sloučenina) ta se rozpadá na dvě triózy (trojuhlíkatá sloučenina) = kyselina 3-fosfoglycerová z toho se vytvoří glukóza

  • u většiny rostlin fixaci CO2 zajišťuje enzym RuBisCo

  • v horkých dnech se průduchy uzavřou, protože v rostlině roste koncentrace O2 nad CO2

  • rostou pomalu

  • za těchto podmínek RuBisCo rozčleňuje do Calvinova cyklu O2 místo CO2 (produkt se rozštěpí na 2 složky – dvouuhlíkatou sloučeninu – vychází z chloroplastu a štěpí se na 2 molekuly CO2) fotorespirace (proces, při němž rostlina přijímá O2 a produkuje CO2, probíhá na světle) – ATP se netvoří a výtěžek fotosyntézy snížen až o 50%

• C4 rostliny

  • akceptor: fosfoenolpyruvát (PEP)

  • mají jinak uspořádané cévní svazky – např. kukuřice

  • prvním produktem fixace CO2 je oxalacetát (čtyřuhlíkatá látka)

  • mají dva typy fotosyntetizujících buněk:

    • buňky pochvy cévních svazků jsou seřazeny kolem listových cév