Fotosynteza

6H₂O + 6CO₂ C₆H₁₂O₆ + 6O₂+ Energia

Fotosystem - jest to kompleks barwników fotosyntetycznych oraz białek. Każdy fotosystem posiada centrum reakcji (gdzie znajduję się chlorofil a) oraz anteny energetyczne (inne barwniki, które wychwytują fotony). Wyróżniamy PSI (o maksimum absorpcji światła przy długości fali 700nm - P700) oraz PSII (P680).

1. Fotosynteza C₃ :

• Fazę jasną - zachodzi w obecności światła na błonach tylakoidów gran. Prowadzi do wytworzenie siły asymilacyjnej, potrzebnej do fazy ciemnej fotosyntezy w postaci NADP oraz ATP. Jako, iż w procesie tym powstaje ATP reakcje tą nazywamy fosforylacją fotosyntetyczną.

  • Fosforylacja niecykliczna - anteny energetyczne wychwytują kwanty światła i przekazują ich energię na PSI i PSII, w wyniku czego wybijane są z nich elektrony. Elektron wybity z P700 stymuluje redukcje NADP do NADPH₂, natomiast ten wybity z P680 przenoszony jest na PSI. Ubytek energetyczny jest zwracany podczas fotolizy wody, gdzie powstaje O₂, który jest uwalniany do atmosfery oraz wodór, który wyzwala syntezę ATP.

  • Fosforylacja cykliczna - występuję w pewnych warunkach (niedobór H₂O, NADP⁺, brak PSII u bakterii purpurowych) i polega na wybiciu elektronu tylko z PSI. Elektron jest transportowany przez przenośniki i wraca z powrotem do PSI. W wyniku tego tworzy się gradient protonów, w wyniku którego syntetyzowane jest ATP.

• Fazę ciemną - zachodzi niezależnie od światła w stromie chloroplastów. Możemy podzielić ją na trzy fazy:

  • Karboksylacja: do akceptora RuBP(rybulozobisfosforan) przyłącza się CO₂, pobrany z atmosfery. Połączenie jest możliwe dzięki rubisco (karboksylaza rybulozobisfosforanowa), w wyniku czego powstaje związek 6-węglowy, który rozpada się do kwasu fosfoglicerynowego.

  • Redukcja: Pod wpływem ATP oraz NADPH₂ powstałych w fazie jasnej, kwas fosfoglicerynowy redukuje się do aldehydu fosfoglicerynowego, który jest pierwszym trwałym produktem fotosyntezy.

  • Regeneracja: ⅚ powstałego aldehydu fosfoglicerynowego jest wykorzystywane do odzysku RuBP.

* Fotooddychanie - występuje przy niedoborze CO₂ w powietrzu oraz wysokiej temperaturze. Pod wpływem rubisco oraz ATP RuBP łączy się z O₂ (ulega oksydacji) w wyniku czego powstaje CO₂, który jest wydzielany do atmosfery. Cały proces obniża wydajność fotosyntezy i jest niekorzystny.

2. Fotosynteza C₄ (rośliny tropikalne):

W mezofilu zachodzi przyłączenie CO₂ do PEP (fosfoenolopirogronian - pierwotny akceptor). Powstaje szczawiooctan, który następnie redukowany jest do jabłczanu. Jabłczan przenika do pochwy okołowiązkowej i tam ulega dekarboksylacji, w wyniku czego powstaje CO₂ (który łączy się następnie z RuBP - wtórny akceptor) oraz pirogronian (który wraca do mezofilu i przekształca się ponownie w PEP). Następnie tak jak w fotosyntezie C₃ powstaje aldehyd fosfoglicerynowy.

*fotosynteza CAM - zachodzi u roślin gruboszowatych w celu mniejszego zużycia wody. Polega na tym, iż CO₂ pobierany jest w nocy, gdzie łączy się z PEP. Powstały szczawiooctan redukowany jest do jabłczanu, który następnie transportowany jest do wakuoli. Gdy nastaje dzień jabłczan ulega karboksylacji. Powstały z tego procesu CO₂ łączy się z RuBP i bierze udział w cyklu Calvina-Bensona.

2. Intensywność fotosyntezy zależy od:

• Czynniki egzogenne:

  • Natężenie oraz barwa światła

  • Temperatura

  • Stężenie CO₂

  • Ilość wody

• Minerały

• Czynniki endogenne:

  • Ilość i rozmieszczenie aparatów szparkowych.

  • Powierzchnia blaszki liściowej i obecność kutykuli.

  • Rozmieszczenie chloroplastów i obecność chlorofilu.