Fotosyntéza

Fotosyntéza

Cílem fotosyntézy je zredukovat uhlík ze vzdušného CO2 a zabudovávat jej do molekul sacharidů (+ jiných organických molekul)

Chloroplast

• Má dvě membrány

• Vnitřní prostor – stroma – obsahuje membránové útvary, tzv. thylakoidy

• Thylakoidy vytvářejí sloupce – granum

Světlá/primární fáze fotosyntézy

• Dodává ATP a NADHP – 2 endergonické reakce

  • ADP + Pi ATP + H2O (za dodání slunečního záření)

  • NADP+ + H2D NADPH+H+ + D (za dodání slunečního záření)

    • Kde D je donor vodíků

• Probíhá v thylakoidech

1. Zachycení fotonů

   • Chlorofyl (barvivo) absorbuje světelné záření

     • Chlorofyl a a b

     • Vždy se vyskytuje vázaný na protein

     • Podobný struktuře hemu, ale obsahuje Mg2+ a dlouhý alifatický řetězec

     • Absorbuje v oblasti 400-450 nm a 670-710 nm

   • Reakční centrum je schopné pracovat s E dále, okolo je světlosběrný komplex tvořený dalšími molekulami chlorofylu – absorbuje světlo a E přenese mechanismem rezonačního přechodu

2. Syntéza ATP (cyklická fosforylace)

   • Pi se připojí na ADP pomocí ATP-synthasy (potřeba dodat PMF)

   • Generace proton-motivní síly -???

   • Mobilní přenašeči – plastochinon a plastocyanin

   • Vodíkové protony díky E získané zářením napumpovány do thylakoidu -> odtud při syntéze ATP pasivně přecházejí zpět do stromatu

3. Syntéza redukčního činidla NADPH+H+

   • Při děje také probíhá syntéza ATP (necyklická fosforylace)

   • Redukce NADP+ je velmi energeticky náročná

   • Fotosystém P700 přímé energie ze světla a přejde do excitovaného stavu P700* čímž se stane redukčním činidlem -> předá energii membránového proteinu ferredoxinu a stane se z něj kation-radikál P700+

   • Redukovaný ferredoxin už může zredukovat NADP+

   • Světlem excitovaný P680* předá elektron P700+ a stane se z něj kation-radikál P680+

     • Při tom dochází k necyklické fosforylaci

   • P680+ je silnější oxidační činidlo než kyslík - > fotolýza voda (Hillova reakce)

     • Kyslík je odpadní produkt

   • Pro redukci jedné molekuly NADPH+H+ je zapotřebí dvou světelných kvant!

Temná fáze fotosyntézy (Calvinův cyklus)

• Probíhá ve stromatu

• = fixace vzdušného CO2 a jeho následné zabudování do organických molekul

• Dvě fáze

  1. Asimilační – zachycení CO2 a jeho redukce

  2. Regenerační – regenerace akceptorové molekuly – ribulosa-1,5-bisfosfát

Asimilační fáze

• Ribulosa-1,5-bisfosfát zachytí CO2 –> vzniká intermediát -> rozpad na dvě molekuly 3-fosfoglycerátu

  • Enzym – RuBisCo (lyasa, nejrozšířenější bílkovina na planetě)

• Fosforylace – ATP pochází ze světlé fáze fotosyntézy -> vzniká 1,3-bisfosfoglycerát

• Redukce a defosforylace -> redukčním činidlem je NADPH+H+ (pochází ze světlé fáze fotosyntézy) -> vzniká glyceraldehyd-3-fosfát

  • Prekursor ostatních sacharidů (už není potřeba E)

  • Z šesti vzniklých molekul pouze 1 slouží k syntéze sacharidů -> 5 se regeneruje na ribulosu-1,5-bisfosfát (složitější proces)