biologia

autotrofizm

(samo żywność) sposób odżywiania się organizmów polegający na samodzielnym wytwarzaniu złożonych związków organicznych z prostych związków nieorganicznych przy wykorzystaniu energii świetlnej lub chemicznej

wyróżniamy 2 rodzaje autotrofizmu

fotosyntezę i chemosyntezę

fotosynteza

źródłem energi jest światło (pochłaniane przez barwniki fotosyntetyczne)

chemosynteza

energia pochodzi z utleniania prostych związków nieorganicznych lub rzadziej organicznych

fotosynteza

proces polegający na wytworzeniu związków organicznych z prostych związków nieorganicznych przy udziale energii świetlnej (jest procesem anabolicznym)

Gdzie zachodzi fotosynteza

u roślin, protistów roślinopodobnych i niektórych bakterii(sinice bakterie purpurowe bakterie zielone) u organizmów eukariotycznych zachodzi w chloroplastach u organizmów prokariotycznych w tylakoidach i w cytozolu

fotosynteza składa się z 2 faz

polega na wytworzeniu siły asymilacyjnej w postaci ATP i NADPH niezbędnej do przebiegu fazy CIEMNEJ 2. niezależnej od światła (ciemnej) polega na asymilacji CO2 i jego redukcji do węglowodanów

fotosynteza oksygeniczna

-zachodzi u organizmów które żyją w środowisku tlenowym (rośliny, protisty roślinopodobne i sinice) - produktem ubocznym jest tlen - źródłem elektronów w fazie jasnej jest woda - zapis równania reakcji:

fotosynteza anoksygeniczna

-zachodzi u organizmów żyjących w środowisku beztlenowym (bakterie zielone i purpurowe) - dla wielu z nich tlen jest gazem silnie toksycznym -nie powstaje tlen -źródłem elektronów w fazie jasnej jest prosty związek nieorganiczny H2S zapis równania reakcji

barwniki fotosyntetyczne

to barwniki pochłaniające światło niezbędne do zachodzenia procesu fotosyntezy, znajdują się w błonach tylakoidów

do barwników fotosyntetycznych zaliczamy

barwniki główne oraz barwniki pomocnicze

barwniki główne

Należą do nich chlorofile mają zieloną barwę pochłaniają światło widzialne w zakresie fal niebieskich i czerwonych u roślin występuje chlorofil a i chlorofil b pochłaniają inną długość fali u bakterii bakteriochlorofil

budowa cząsteczki chlorofilu w barwnikach głównych

1pierścień porfirynowy który zawiera centralnie położony atom magnezu- posiada zdolność pochłaniania światła 2łańcuch fitolu- umocowuje cząsteczkę w błonie tylakoidu

barwniki pomocnicze

główne karotenoidy - karoteny kczerwone i pomarańczowe) ksantofile (żółte) pochłaniają światło niebiesko-zielone, które jest niedostępne dla chlorofili

w błonach tylakoidów zlokalizowane są fotosystemy wodą układy czyli

czyli kompleksy zbudowane z barwników białek i lipidów

występują 2 rodzaje fotosystemów różniące się składem barwników i długością absorbowany fali

fotosystem I chlorofil a w centrum reakcji o maksimum absorpcji 700nm (P-700) barwnikiem pomocniczym jest karoten, Fotosystem II chlorofil a centrum reakcji o maksimum absorpcji 680 nm (P-680) barwnikiem pomocniczy jest ksantofil

fotosystem składa się z

barwników antenowych oraz centrum reakcji fotochemicznej

barwniki antenowe

(chlorofile karotenoidy) ich cząsteczki pochłaniają światła i przechodzą ze stanu podstawowego w stan wzbudzenia wzbudzenie to jest przekazywane na cząsteczki chlorofilu a tworzące centrum reakcji

centrum reakcji fotochemicznej

tworzy go para zmodyfikowanych cząsteczek chlorofilu a z których wybijane są elektrony i pierwotnego akceptor elektronów

fotosystem

obrazek

fotosynteza u roślin

u roślin fotosynteza zachodzi głównie w liściach które są przystosowane budowie do efektywnego przeprowadzania tego procesu wnętrze liścia wypełnione jest tkanką miękiszowa w której komórki zawierają liczne chloroplasty(w 1mm2 jest 0,5 mln chloroplastow)

faza zależna od światła faza jasna

-zachodzi w tylakoidach chloroplastów - wymaga udziału energii świetlnej - polega na zmianie energii świetlnej na energię chemiczną, zmagazynowaną w postaci siły asymilacyjnej nNADPH2 i ATP która jest potrzebna do przebiegu drugiej fazy fotosyntezy

faza zależna od światła faza jasna cd.

ubocznym produktem jest tlen fosforylacja fotosyntetyczne może przebiegać szlakiem cyklicznym lub nie cyklicznym

fosforylacja nie cykliczna (faza jasna) cz. 1

w błonach tylakoidów występują fotosystemy (PS1 PS2) przenośniki elektronów oraz synteza ATP (enzym katalizujący wytwarzanie ATP)

fosforylacja nie cykliczna (faza jasna) cz. 2

-w trakcie tej fazy następuje inicjowany światłem przepływ elektronów przez przenośniki - ATP powstaje dzięki wyteorzonemu gradientów protonowemu

fosforylacja nie cykliczna faza jasna cz. 3

dochodzi do fotolizy wody (rozpadu pod wpływem światła) w wyniku którego powstają 2 elektrony 2 protony (H+) oraz atom tlenu, odbywa się ona za sprawą enzymatycznego kompleksu rozkładającego wodę, który jest częścią fotosystemu II - zachodzigłównieuroślin

fosforylacja nie cykliczna

zdj.

fosforylacja cukliczna faza jasna

zachodzi z udziałem fotosystemu 1 prowadzi tylko do wytworzenia ATP nie dochodzi do fotolizy wody więc nie uwalnia się tlen zachodzi głównie u bakterii u roślin rzadko w sytuacjach zwiększonego zapotrzebowania na ATP w stosunku do NADPH

faza ciemna niezależna od światła cykl Calvina

-zachodzi w stromie chloroplastów - nie zależy od światła zależy od produktów fazy jasnej w postaci siły asymilacyjnej

faza biemna nie zależna od światła cykl Calvina

-siła asymilacyjna NADPH i ATP jest wykorzystywana do wytworzenia związków organicznych z CO2 składa się z 3 etapów karboksylacji redukcji i regeneracji

pierwotny produkt fotosyntezy

aldehyd 3-fosfoglicerynowy (PGAL) z którego w toku dalszych syntez powstają wtórne produkty fotosyntezy czyli pozostałe związki organiczne na przykład glukoza kwasy tłuszczowe

aldehyd 3-fosfoglicerynowy (PGAL) z którego w toku dalszych syntez powstają wtórne produkty fotosyntezy czyli pozostałe związki organiczne na przykład glukoza kwasy tłuszczowe

podczas intensywnej fotosyntezy część PGAL zostaje w chloroplaście przekształcona w skrobię asymilacyjną, która wykorzystywana jest w nocy na potrzeby energetyczne