Introducing a New Product

Fotosynteza – proces i jego
wydajność
Autorki:
Daria Jurek
Lidia Tarczewska
Najważniejsze informacje
●
6CO2+12H2O+hν →C6H12O6+6O2+6H2O,
●
12H2O+12NADP++18ADP+18Pi+hν →6O2+12NADPH+18ATP,
●
12NADPH+18ATP+6CO2→C6H12O6+12NADP+18ADP+18Pi+6H2O
●
●
●
●
●
U roślin fotosynteza odbywa się w chloroplastach,
Główny barwnik fotosyntetyczny to chlorofil,
Fotosynteza zachodzi w dwóch etapach,
Faza jasna w błonie tylakoidów,
Faza ciemna w stromie chloroplastu (cykl Calvina),
Krótko o chloroplastach....
Źródło: wikipedia
https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AChloroplaste-schema.png
Absorpcja fotonu
4
e-
1
3
5
2
1 – foton (kwant światła), 2 – cząsteczka chlorofilu, 3 – centrum
reakcji, 4 – wybity elektron, 5 – fotoukład.
źródło: Wikipedia
https://pl.wikipedia.org/wiki/Fotosynteza#/media/File:Schema-photosysteme.svg
https://pl.wikipedia.org/wiki/Fotosynteza#/media/File:Stany_wzbudzone_chlorofilu(pl).svg
●
●
●
Fotony wzbudzają liczne cząteczki chlorofilu znajdującego się w
fotosystemie, a energia wzbudzenia zostaje przeniesiona do
chlorofilu znajdującego się w centrum reakcji, chlorofil a znajduje
się w centrum reakcji fotosystemu
Różne barwniki fotosyntetyczne pochłaniają światło o różnych
długościach fal.
Widma absorpcji i widma działania wskazują na to, że chlorofil jest
głównym barwnikiem fotosyntezy “gromadzącym” światło, procesy
te silnie sprzężone.
chlorofil A
chlorofil B
Źródło: Wikipedia
https://pl.wikipedia.org/wiki/Chlorofile#/media/File:Chlorofilab.svg
Fotosystem I, II
●
●
●
●
●
200-300 cząsteczek barwnika,
Fotosystem II zawiera dwie szczególne cząsteczki
chlorofilu a, znane także jako P680 (bo maksimum
przy 680 nm), “serce aparatu fotosyntetycznego
rośliny”
Fotosystem I, zawiera 6 cząsteczek chlorofilu a,
P700,
Anteny do wychwytywania energii promienistej,
Transport elektronów odbywa się dwojako, poprzez
cykliczną i niecykliczną fosforylację fotosyntetyczną.
źródło: wikipedia
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/83/Faza_jasna_fotosyntezy.svg
P700*
-1,2
A0
P680*
-0,8
Phe
A1
FX
FA , FB
E m(wolt)
-0,4
QA
0
0,4
0,8
1,2
QB
PQ
Cyt b 6 f
PC
P700
H2O
4Mn
Tyr
O 2 + 4H+
P680
Źródło: Wikipedia
https://pl.wikipedia.org/wiki/Fotosynteza#/media/File:Z-scheme_(pl).svg
FD
NADPH
FNR
NADP+
Fosforylacja niecykliczna i
cykliczna
●
●
●
●
Fosforylacja niecykliczna:
w tym procesie elektrony z P680 przekazywane są do
P700,
cząsteczka wody rozpada się (fotoliza), a jej elektrony są
przekazywane do P680 w fotosystemie II. W tym procesie
uwalniany jest tlen,
seria reakcji oksydacyjno-redukcyjnych dokonuje się
wówczas, gdy wzbudzone elektrony są przenoszone
wzdłuż łańcucha akceptorów elektronów. Część energii
jest zużywana do przepompowania elektronów w poprzek
błony tylakoidów w wyniku czego wyzwala się energia do
syntezy ATP.
Fosforylacja cykliczna:
elektrony z fotosystemu I powracają ostatecznie do
fotosystemu I, powstaje ATP, nie powstaje NADPH i O 2
Faza ciemna
6 Dwutlenek węgla
12 3-fosfoglicerynian
6 Rybulozo-1,5-bisfosforan
12 1,3-fosfoglicerynian
1. Faza karboksylacji
2. Faza redukcjii
12 Fosforan
3. Faza regeneracji
12 Aldehyd-3-fosfoglicerynowy
Kilka
związków
pośrednich
10 Aldehyd-3-fosfoglicerynowy
2 Aldehyd-3-fosfoglicerynowy
H2O
1 Glukoza
1 Fruktozo-6-fosforan
1 Fosforan
1 Fosforan
źródło: Wikipedia
https://pl.wikipedia.org/wiki/Cykl_Calvina#/media/File:Cykl_Calvina.svg
●
●
●
Energia z ATP i NADPH jest
wykorzystywana do chemicznego łaczenia
CO2 z wodorem,
W cyklu Calvina CO2 łączy się z RuBP
(rybulozo-bisfosforan),
Sześć obrotów cyklu Calvina prowadzi do
syntezy 12 cząsteczek aldehydu 3fosfoglicerynowego (PGAL) , dwie z nich są
zużywane do wytworzenia glukozy, reszta
ulega przekształceniu w RuBP
Podsumowanie fotosyntezy
Ciąg reakcji
Podsumowanie procesu
Niezbędne
czynniki
Produkty
końcowe
A.Reakcje zależne
od światła
Energia światła słonecznego
wykoszystywana do rozkładu
wody, wytwarzania ATP i redukcji
NADP+
1.Reakcje
fotochemiczne
Wzbudzenie chlorofilu, centrum
reakcji przekazuje wzbudzony
elektron akceptorowi
Enerigia
świetlna, barwniki
elektrony
2.Transport
elektronów
Elektrony są przenoszone wzdłuż
łańcucha akceptorów elektronów w
błonach tylakoidów; elektrony
redukują NADP+, rozkład wody
powoduje, że pewna ilość
protonów H+ gromadzi się
wewnątrz tylakoidów
Elenktrony,
NADP+,
akceptory
elektronów, woda
NADPH, O2
3. Chemiosmoza
H+ mogą przesuwać się wzdłuż
błony tylakoidów zgodnie z
gradientem stężenia protonów;
prznikają przez błonę dzięki
specjalnym kanałom; uwalniania
energia wykorzystywana jest do
produkcji ATP.
Gradient
stężenia
protonów,
ADP+Pi
ATP
B. Reakcje
niezależne od
światła
Asymilacja węgla: dwutlenek
węgla jest wykorzystywany do
syntezy cukrów prostych
Rybulozo-bisfosforan, ATP,
NADPH, CO2
Węglowodany,
ADP+Pi,NADP+
źródła
●
●
●
Solomon, Berg, Martin, Villee “Biologia”, Multico oficyna wydawnicza
Warszawa 2000, rozdział 8
J. M. Berg, J. L. Tymoczko i L. Stryer, “Biochemia”, Warszawa,
Wydawnictwo Naukowe PWN, 2009, rozdział 19 i 20
Ryciny: Wikipedia wolna encyklopedia