FOTOSYNTEZA.
Fotosynteza jest podstawowym anabolicznym procesem biologicznym, polegającym na wyłapaniu kwantów promieniowania świetlnego przez chlorofil i przekształcenie ich energii w energie chemiczną.
Głównym zadaniem fotosyntezy jest „wyprodukowanie” ze wody i dwutlenku węgla jak najwięcej związków organicznych.
Ogólnie rzecz biorąc równanie fotosyntezy przebiega następująco:
C02 + H2O ŕ C6H12O6 + O2
Fotosynteza zachodzi w ciałkach zielonych tzw. chloroplasy u roślin, bakterioplasty u bakterii (bakterie zielone i purpurowe). Fotosynteza zachodzi w dwóch etapach.
1. Nazywany faza jasną fotosyntezy. Zachodzi w granach chloroplastu.
Istotą fazy jasnej jest wytworzenie siły asymilacyjnej w postaci ATP (adenozynotrójfosforan) i NADPH2 (dwu uwodorniony dwu nukleotyd nikotynoamidoadeninowy). Generalne równanie pierwszej fazy fotosyntezy przebiega następująco:
2H20 ŕ 4H+ + O2 + e
Woda zostaje pobrana przez system korzeniowy.
Tlen zostaje uwolniony do atmosfery natomiast jony wodoru zostaja włączone do siły asymilacyjnej.
Światło pada na fotosystemy: PI700 i PII680.
PI700 – ————–
karoten
————
chlorofil A
PII680 ———————-
ksantofil
———————-
chlorofil B
Światło pada na fotosystem PII680. Elektron wędruje do składnika Q którego nauka jeszcze dobrze nie poznala, następnie na plastochinion (PQ), cytochrom F, plastocyjaninę (PC) i wreszcie trafia na PI700. Do tego miejsca dwukrotnie nastąpiła przemiana ADP ŕ ATP. Od tego miejsca elektron może powrócić do PII 680 lub przejść na P420, następnie na ferrodoksynę i w końcu do NADPH+
Drogę krótszą nazywamy fosforylacją cykliczna natomiast dłuższą fosforylacją niecykliczną
2 część procesu (faza ciemna) (zwana też cyklem Calvina) fotosyntezy zachodzi w stromie chloroplastu i jej istotą jest wytworzenie związków organicznych.
Faza ciemna składa się z 3 części.
Karboksylacja
CO2 pobrany z aparatów szparkowych o łącznej liczbie atomów węgla 1 łączy się z RuDP (rybulozodwufosforan) który zawiera 5 atomów węgla.
W wyniku połączenie powstaje 6-cio węglowy związek który rozkłada się na trzy węglowy PGA (kwas fosfoglicerynowy).
SCHEMAT KARBOKSYLACJI
3CO2 + 3RuDP ŕ 6 at. weg związek
3PGA 3PGA
3 at. węgla 3 at. węgla
Redukcja
W tej fazie kwas fosfoglicerynowy jest redukowany do aldehydu fosfoglicerynowego (PGAL) przy pomocy siły asymilacyjnej. Ogólnie powstaje sześć atomów PGAL. Pięć z nich przechodzą do następnej fazy a jeden przechodzi do TRIOZY.
SCHEMAT REDUKCJI
NADPH2 ATP
6 at. PGA ŕ 6 at. PGAL
5 at. do następnej fazy
1 at. do TRIOZY
Regeneracja
Pięć cząsteczek 5 atomowego RuDP ŕ5 cząstek trzy atomowego PGAL
Pięć cząstek PGAL ŕ 3 cząsteczki 5 atomowego RuDP
(TRIOZA C3)
Powstanie:
– ketokwasów ŕ aminokwasów ŕ białek
– glikoza ŕ disacharydy ŕ polisacharydy
– glikoza ŕ inne monosacharydy
– kwasy tłuszczowe ŕ lipidy
– inne związki organiczne
U niektórych roślin faza ciemna fotosyntezy przybiega odmienie:
CO2 + PEP (fosforoenolopirogronian) ŕkw. Szczawiooctowy
(C3) (C4)
Formą transportową CO2 jest kwas jabłkowy (który powstaje w komórkach mezofilu). Następnie w wyniku dekarboksylacji powstaje kwas pirogronowy i CO2 który zostaje włączony do cyklu Calvina.
Proces Calvina zachodzi u roślin C4 w pochwie okołowiązkowej.
