FOTOSYNTEZA – PRZEBIEG

1. Lokalizacja procesu

a) poziom organizmalny zachodzi w częściach zielonych rośliny.

b) poziom komórkowy zachodzi w chloroplastach -> chlorofil

CHLOROPLAST

struktura półanotomiczna – posiada własne DNA

w tylakoidach budowane są cząsteczki chlorofilu

2. FOTOSYNTEZA – proces tworzenia materii organicznej pod wpływem energii słonecznej

E. ŚWIATŁA CHLOROFIL

6CO₂ + 6H₂O C₆H₁₂O₆ + 6O₂

3. Barwniki:

- chlorofil: kolor zielony

- karotenoidy: kolor żółty, pomarańczowy, czerwony

- fikobiliny: kolor czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony

Długość pochłaniania światła

- niebieskiego: 480nm

-czerwonego: 680nm

4. Czynniki warunkujące przebieg fotosyntezy

ENDOGENICZNE (wewnętrzne)	EGZODENICZNE (zewnętrzne)
- intensywność światła i jego barwa - temperatura - stężenie CO2 - ilość wody - pierwiastki mineralne (Fe, Mg, N, K, Mn, Cl)	- liczba i rozmieszczenie aparatów szparkowych - powierzchnia blaszki liściowej - grubość kutykuli - rozmieszczenie chloroplastów - ilość chlorofilu i innych barwników w chloroplastach

5. Etapy fotosyntezy

a) faza jasna – zachodzi w tylakoidach

H₂O – substrat

O₂ – produkt

C – cytochrom

F – ferodoksyna

PS II -> C -> PS I -> F -> NADPH₂ (fosforylacja fotosyntetyczna niecykliczna)

PS I -> F -> C -> PS I (fosforylacja fotosyntetyczna cykliczna)

Cząsteczki chlorofilu zebrane są w tzw. fotosystemy.

Fotosystem PS I – fotosystem dalekiej czerwieni, tworzy go głownie chlorofil A, maksimum absorpcji 800nm, i karoteny

Fotosystem PS II – chlorofil A, maksimum absorpcji 670nm, ksantofil, chlorofil B, występuje u roślin które są w stanie wydzielać tlen z wody

Fotosystemy pełnia funkcje anten do wychwytywania światła.

Kwanty światła uderzają w cząsteczki chlorofilu powodując wybicie z nich elektronów. Elektrony są przechwytywane przez tzw. system przenośników elektronów. W trakcie ich przechwytywania uwalniana jest energia, którą niosą i zamieniana w energię chemiczną wiązań ATP (adenozyno trój fosforanu). ATP – tworzy się w fazie jasnej fotosyntezy, w trakcie cyklicznej, bądź niecyklicznej wędrówki elektronów.

PS II -> C -> PS I -> F -> NADPH₂ (fosforylacja fotosyntetyczna niecykliczna)

PS I -> F -> C -> PS I (fosforylacja fotosyntetyczna cykliczna)

Po uderzeniu światła fotosystem PS II i wybiciu elektronów powstaje „dziura”, którą uzupełniają elektrony z fotolizy wody.

Woda pod wpływem światła ulega rozpadowi na protony wodoru (wędrują na NADP), tlen (uwalnia się do atmosfery) i elektrony.

Dwa związki ATP i NADPH₂ wytwarzane w fazie jasnej, tworzą tzw. siłę asymilacyjną, która wykorzystana jest w fazie ciemnej fotosyntezy.

NADP- fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego

NADPH₂ - dwuwodorofosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego

b) faza ciemna (cykl Calvina) – zachodzi w stromie chloroplastu

Etap 1. KARBOKSYLACJA

Przyłączenie CO₂ do 5-węglowego związku RuDP, powstaje nietrwały związek 6-węglowy, który rozpada się na 2 cząsteczki związków 3-węglowych PGA (kwas fosfoglicerynowy). W cyklu biorą udział 3 cząsteczki CO₂ i 3 cząsteczki RuDP. Powstają 3 cząsteczki 6-węglowe, a z nich po rozpadzie 6 cząsteczek 3-węglowych PGA.

Etap 2. REDUKCJA

Przy udziale siły asymilacyjnej z fazy jasnej (ATP i NADPH₂) PGA jest zredukowane do PGArd. Z 6 cząsteczek aldehydu jedna cząstka stanowi zysk fotosyntezy. Z niej powstaje: glukoza i inne związki. Pozostałe 5 cząsteczek PGArd służy do REGENERACJI (3 etap) 3 cząsteczek RuDP.

6. Rośliny C₄

Niektóre rośliny (np. kukurydza, trzcina cukrowa) zwiększają wydajność fotosyntezy w warunkach tropikalnych, wykorzystując mechanizm zwiększania stężenia CO₂ w komórkach mezofilu. Ważną role pełni układ wieńcowy – dwie koncentryczne warstwy miękiszu asymilacyjnego otaczające wiązki przewodzące w liściach. Komórki warstwy wewnętrznej – pochwy wokółwiązkowej – mają chloroplasty pozbawione gran, ale z licznymi enzymami cyklu Calvina. Komórki warstwy zewnętrznej – mezofilu – mają chloroplasty z licznymi granami i unikalny zestaw enzymów.

Rośliny te nazywamy C₄, ponieważ pierwotnym akceptorem CO₂ jest trój węglowy fosfoenolopirogronian (PEP), a pierwotnym produktem asymilacji CO₂ jest szczawiooctan (związek 4-węglowy). Stąd też nazwa fotosynteza C₄.