1.12. Primarni producenti vs. konzumenti a reducenti v ekosystemech - kopie

Fotolýza vody: 2H2O = 4H+ + 4é + O2 – kyslík se uvolní jako poslední, volně difunduje skrze buňku do prostředí, nejprve se oddělí é, které jsou využity PSII., vzniklé H+ jsou vázány na přenašeče (NADP).

Acyklická fotofosforylace = fotofosforylace, při níž spolupracuje PS I. a PS II., přičemž vzniká ATP a NADPH. Elektrony získané z fotolýzou vody/ zachycením světelného vlnění jsou předávány na PS I. Na ferredoxinu dochází k předání é na NADP a za společného navázání H+ dochází k vzniku redukovaného přenašeče NADPH:

NADP + H+ + 2é = NADPH (= nikotinamidadenindinukleotidfosfát)

TEMNOSTNÍ FÁZE – Calvinův cyklus

= tato fáze probíhá bez nutnosti světla ve stroma chloroplastu, vstupuje do ní: ATP, NADPH, CO2, dochází zde k přeměně anorganického uhlíku (CO2) na organický uhlík (glukóza)

• CO2 vstupuje do rostliny otevřenými průduchy (umístěny na spodní pokožce, otevíráním průduchů se rostlina zbaví vody – průduchová transpirace)

• 6 molekul CO2 vstupujedo Calvinova cyklu, kde se naváže na 6 molekul ribulóza- 1,5- bisfosfát, tuto reakci katalyzuje enzym RUBISCO – vzniká šestiuhlíkatý nestabilní meziprodukt, který se rozdělí na 12 tříuhlíkatých molekul 3- fosfoglycerátu (= dochází k fixaci uhlíku, vzniká první stabilní tříuhlíkatý produkt – proto C3 rostliny). Za využití NADPH a ATP dochází ke vzniku 12 tříuhlíkatých molekul glyceraldehyd- 3- fosfátu, který tvoří základ glukózy. Z 2 glyceraldehyd-3- fosfátů vzniká glukóza a zbylých 10 (mající dohromady 30 C) vzniká zpět 6 molekul ribulóza-1,5- bisfosfátů, které jsou do další otáčky Calvinova cyklu.

FOTORESPIRACE u C3 rostlin

• enzym RUBISCO (oxygenáza/ karboxyláza) – je schopen vázat CO2 i O2, dochází mezi nimi k soutěži o vazebné místo na enzymu, v horkém prostředí má rostlina záměrně uzavřeny průduchy, a nedochází tak k velkému přísunu CO2. Dochází tak k navázání O2 na enzym RUBISCO a reaguje s ribulóza-1,5- bisfosfátem za vzniku kyseliny fosfoglykolové (2C), ta se v peroxizomech opět enzymaticky rozštěpí na CO2

Faktory ovlivňující fotosyntézu:

1. vnější faktory:

• světlo – kvalita a intenzita (nejvyšší intenzitu má červené = 700nm)

• délka osvětlení

• teplota – optimální 25-30°C

• obsah CO2

• dostatek vody a minerálních látek

1. vnitřní faktory:

• fyziologický stav rostliny a její stáří

• množství chloroplastů v rostlině

C4 rostliny:

= rostliny tropického a subtropického pásu, liší se anatomickou stavbou listu

• světelná fáze fotosyntézy probíhá v buňkách tvořících pochvu kolem vodivých svazků, okolo pochvy jsou buňky palisádového parenchymu, které „pumpují“ CO2 do buněk pochvy

• obsahují jiný enzym: PEP, který katalyzuje navázání CO2 na fosfoenolpyruvát (3C) – vzniká stabilní, čtyřuhlíkový produkt = oxalacetát (proto C4 rostliny)- tato reakce probíhá v buňkách palisádového parenchymu- následně dochází k přeměně oxalacetátu na malát (kys. jablečnou -3C) – malát difunduje z buněk palisádového parenchymu do buněk pochvy, kde dochází k jeho rozkladu. Vzniká pyruvát (3C) – opět difunduje do buněk palisádového parenchymu a CO2 vstupuje do Calvinova cyklu, kde z něho vzniká glukóza.

• výsledkem tohoto druhu fotosyntézy je, že se C4 rostliny dokázaly přizpůsobit horkým podmínkám, v nichž žijí. Intenzita jejich fotosyntézy totiž nezávisí na koncentraci CO2 v prostředí, ani na teplotě, ani na koncentraci O2

• CO2 je v buňkách silně koncentrovanou, v sušších oblastech tyto rostliny rostou rychleji a poskytují vyšší výnosy