35. Fotosyntéza a dýchanie

35. Fotosyntéza a dýchanie

•    Charakterizujte primárne a sekundárne procesy fotosyntézy
•    Vysvetlite význam asimilačných farbív v procese fotosyntézy
•    Vysvetlite biologický význam procesu dýchania
Fotosyntéza – 6CO2 + 12 H2O + 2830 KJ + chloroplasty → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

•    Primárne procesy (svetelná fáza)
o     Necyklická fosforylácia a fotolýza vody (výsledkom je vznik ATP a NADPH + H+)
.    Fotosystém I pohltí energiu 2 fotónov a jeho 2 excitované elektróny zachytí primárny akceptor elektrónov fotosytému I (vznikne elektrónová medzera)
.    Fotosystém II preberie energiu ďalších 2 fotónov a jeho 2 excitované elektróny zachytí primárny akceptor elektrónov fotosystému II, tieto 2 elektróny sa prenesú do elektrónovej medzery v P700, energia z fotónov sa uloží do ATP
.    Špeciálny enzým spustí fotolýzu vody (H2O → ½ O2 + 2H+ + 2e-)
.    Elektróny z fotolýzy vody zaplnia elektrónovú medzeru v P680, vzniká molekulárny kyslík, ktorý sa uvoľňuje do vzduchu
.    Primárny príjemca elektrónov fotosystému I odovzdá 2 elektróny špeciálnym bielkovinám (feredoxínový systém), vďaka prechodu sa energia z fotónov ukladá do ATP a špeciálny enzým elktróny presunie do NADP+, kam sa dostanú aj 2 protóny (H+) z fotolýzy vody a z NADP+ vznikne redukovaná forma NADPH + H+

o     Cyklická fosforylácia
.    Za určitých podm. elektróny z fotosystému I využívajú inú dráhu a vzniká iba ATP (pri tmavej fáze sa spotr. viac ATP, ako NADH + H+ - vyrovnáva rozdiel)
.    Fotosystém I pohltí energiu 2 fotónov,čím sa excitujú 2 elektróny, tie zachytí primárny príjemca fotosystému I a odovzdá ich feredoxínovému systému
.    Eleftróny pri prechode feredoxínovým systémom odovzdajú energiu do ATP a vrátia sa na pôvodné miesto (do fotosystému I)
•    Sekundárne procesy fotosyntézy – tmavá fáza/fixácia CO2

o     C3 rastliny – Calvinov a Bensonov cyklus
- C v CO2 sa zmení na glukózu, ATP – zdroj energie, NADH + H+ - zdroj H
.    CO2 sa napojí na primárny akceptor ribulóza-1,5-bisfosfát, vzniká 6 uhlikatá zlúčenina, ktorá sa rozpadne na 2 kyseliny 3-fosfoglycerovej (3C - preto C3)
.    Z kyseliny 3-fosfoglycerovej vzniká glyceraldehyd-3-fosfát, z neho sa 1/6 spotrebuje na tvorbu sacharidov a zvyšok na obnovu primárneho akceptora potom znovu prijme CO2 a cyklus pokračuje

o     C4 rastliny – Hatchov a Slackov cyklus
.    Primárnym akceptorom CO2 je fosfoenolpyruvát, ktorý sa po prijatí mení na štvoruhlíkový oxalacetát (preto C4)
.    Medzi C4 rastliny patria poľnohospodárske plodiny (kukurica, proso a cukrová trstina), majú vysoký obsah sacharidov (príčinou je malá fotorespirácia – na bunkové dýchanie sa využívajú medziprodukty fotosyntézy)

•    Význam asimilačných farbív vo fotosyntéze
o     ChlorofylA – dokáže premeniť svetelnú energiu na chemickú
o     ChlorofylB, kartenoidy a xantofyly – pomocné asimilačné farbivá
- zachytávajú svetlo s inou vlnovou dĺžkou ako chlorofylA a energiu z tohto svetla odovzdávajú chlorofyluA
Dýchanie (C6H12O6) + 6O2 + enzýmy → 6CO2 + 6H2O + 2820 KJ

•    Biologický význam
o     Umožňujú priebeh všetkých energiu vyžadujúcich procesov rastlín (syntéza látok, príjem živín, rozmnožovanie...)
o     Prejavy procesov možno pozorovať aj v prírode (zaparenie obilia, samovznietenie zle usušeného sena, hnitie ovocia)
o     Znižuje hmotnosť a nutričnú hodnotu rastlinných produktov, keď sú nevhodne uskladnené (obilie, zemiaky)