Fotosyntéza

Last updated 09 Apr 24 Edit Source

-> fotosyntetická asimilácia

Deje sa pomocou chlorofylu v zelených organizmoch

• rastliny -> chloroplasty (v nich tylakoidy a stróma)
• sinice -> tylakoidy

Sú uložené v membránach tylakoidov a tvoria svetlozberné komplexy -> fotosystémy

hlavné:

• chlorofyly (a,b,c,d)
  • chlorofyl $\alpha{}_1$ - PS 1 -> P700
  • chlorofyl $\alpha{}_2$ - PS 2 -> P680
• baktériochlorofyl

vedľajšie - akcesorické:

• karotenoidy
• xantofyly
• fykobilíny - sinice
  • fykocyanín
  • fykoerytrín

Fotochemická fáza - ‘svetelná’
Vyžadujú prítomnosť svetla -> prebieha vo fotosystémoch na membráne tylakoidov

1. Fotolýza vody
   $\ce{H2O ->[ž] 2H+ + 1/2O2 + 2e-}$
2. Fotofosforylácia
   Tvorba ATP z ADP pomocou energie z elektrónov a protónov z fotolýzy
   Protónové pumpy a ďalšie fotosystémy tvoria ATP
3. Redukovanie koenzýmov NADP+ a FAD
   -> sú potrebné na redukciu CO2 v sekunárnych procesoch
   $\ce{2H+ + 2e- + NADP+ -> NADPH2 ; (NADPH + H+)}$ -> nikotínamid-adenín-dinukleotid-fosfát
   $\ce{2H+ + 2e- + FAD -> FADH2}$ -> flavín-adenín-dinukleotid

Výstupy zo svetelnej fázy:
ATP, O2, redukované koenzými ($\ce{NADPH2, FADH2}$), voda
-> sú potrebné na redukciu CO2

Syntetická fáza - ’tmavá'
Nevyžaduje prítomnosť svetla -> prebieha v stróme chloroplastov
CO2 sa viaže na primárny akceptor pomocou enzýmu RuBisCO - ribulose-biphosphate carboxylase oxygenase
Za spotreby redukovaných koenzýmov a ATP -> redukcia CO2 na glukózu

Calvinov-Bensonov cyklus:
Fixácia a redukcia CO2 na glukózu

Delenie rastlín podľa primárneho akceptora:

• C3 - $\text{ribulóza-1,5-bifosfát}$
• C4 - $\text{fosfoenolpyruvát (PEP)}$
• CAM - $\text{fosfoenolpyruvát (PEP)}$ + prieduchy otvorené iba v noci

primárny akceptor - $\text{ribulóza-1,5-bifosfát}$
$\ce{C5 + CO2 ->[RuBisCO] C6 -> 2C3}$
Problémom je vysoká fotorespriácia -> RuBisCO preferenčne viaže CO2, ale niekedy aj O2
Pri väčších teplotách je menší energický rozdiel medzi CO2 a O2
Rast je spomalený, lebo sa asymiláty hneď spotrebujú na energiu -> strata H2O a C

primárny akceptor - $\text{fosfoenolpyruvát (PEP)}$
$\ce{C3 + CO2 ->[PEP Karboxyláza] C4}$
RuBisCO fixuje iba CO2 - fixácia prebieha len v pošve cievnych zväzkov
— kukurica, trávy, bambus, buriny, cukrová trstina
Nemajú hubovitý parenchým

Crassulacean acid metabolism -> “tučnolist”
— ananás, sukulenty,…
Noc - Prijímajú CO2 cez otvorené prieduchy (nevyparuje sa H2O) -> fixácia na $\text{fosfoenolpyruvát (PEP)}$ -> vakuoly
Deň - Prebieha Calvinov cyklus pomocou
Majú aj vodenosný parenchým