Fotosynteza - proces syntezy prostych związków organicznych ( dwutlenku węgla i wody) przy udziale energii ( w tym wypadku światła). Produktem fotosyntezy są związki złożone ( glukoza) oraz tlen. Energia jest pochłaniana przez chlorofil, który znajduje się w chloroplastach.

Równanie fotosyntezy:
6CO₂ + 6 H₂O + energia świetlna = 6 O₂ + C₆H₁₂O₆

Ekologiczne znaczenie fotosyntezy - jeden z podstawowych procesów biologicznych. Warunkuje życie na Ziemi, dzięki niej możliwa jest przemiana materii nieorganicznej w organiczną. Związki organiczne, które zostają wytworzone w trakcie tego procesu są czynnikiem budującym oraz pokarmowym. Dzięki temu procesowi możliwe jest zachowanie stabilnej sytuacji gazowej.

Barwniki fotosyntetyczne, barwniki asymilacyjne – grupa organicznych związków chemicznych, najczęściej pochodzenia lipidowego.

• tetrapirolowe barwniki podstawowe (ich głównym zadaniem jest przeprowadzanie fotosyntezy):

  • chlorofile – występują w chloroplastach roślin oraz sinic (nadają zieloną barwę)

  • bakteriochlorofile – odmiana chlorofili, występująca u bakterii

• barwniki dodatkowe

• barwniki wspomagające:

  • karotenoidy (karoteny, ksantofile) – pomagają przeprowadzać fotosyntezę, a także chronią przed działaniem promieniowania UV oraz niektórymi szkodliwymi związkami chemicznymi; występują we wszystkich organizmach fotosyntetyzującyh i u niektórych zwierząt (nadają barwę od żółtej do pomarańczowej)

  • fikobiliny – występują jedynie u niektórych glonów i sinic.

Fazy fotosyntezy:

Faza jasna – jest to faza zależna od światła zachodzi w granach chloroplastów, które pochłaniają światło. Istotą tej fazy jest to, że energia świetlna ulega przekształceniu w energię wiązań chemicznych w ATP. Następuje wybicie elektronu, który jest wyłapywany przez akceptory elektronów. W tej fazie następuje fosforylacja wody czyli powstanie tlenu z cząsteczki wody. Istotą tej reakcji jest powstanie siły asymilacyjnej która zostaje wykorzystana do fazy ciemnej fotosyntezy. Występują 2 fosforylację.

faza cykliczna – gdy wybity elektron wraca na wybitą cząstkę przez szereg przenośników i magazynowane są w ATP.

Faza niecykliczna – gdy wybity elektron przenoszony jest przez NADP i powoduje fosforylację wody.

faza ciemna – zachodzi niezależnie od światła. Jest to szereg reakcji biochemicznych które zachodzą dzięki energii chemicznej powstałej w fazie jasnej. Faza ta przebiega w Stromie chloroplastów (płynne wnętrze chloroplastu), polega ona na redukcji CO2. Na początku CO2 jest łączone z akceptorem którym jest RuDP (ester), następuje karboksylacja, czyli wytworzenie łańcuchów kwasu glicerynowego. Potem następuje redukcja tego kwasu do aldehydu glicerolowego przy udziale siły asymilacyjnej. Powstałe w ten sposób triozy wykorzystuje się do syntezy węglowodorów takich jak glukoza, sacharoza czy skrobia.

cykl Calvina gdzie w wyniku karboksylacji RuDP powstaje PGA (poliglikolid). PGA ulega redukcji przez co powstaje PGAL (aldehyd). Z powstałych 6 cząstek triozy aldehydu 5 cząstek idzie do regeneracji a 1 stanowi produkt fotosyntezy.

Czynniki:

Zawartość CO2 ilość światła słonecznego i zawartość wody w glebie. Słońce, woda, sole mineralne zawarte w glebie

Fotosynteza bakteryjna:

U bakterii zwanych sinicami (tylko chlorofil a, zamiast b wykorzystywany jest barwniki z grupy fikobilin) oraz z nimi prochlorofitami (chlorofil a i b), proces fotos. przebiega tak samo jak u glonów i roślin wyższych(z wykorzystaniem cząstek wody). b) istnieje kilka grup bakterii Fotoautotroficznych (bakterie purpurowe i zielone) fotosynteza anoksygenowej (bez uwalniania tlenu) (dawca elektronu sulfan, siarka elemen., trio-siarczany, wodór, proste związki organiczne, fotos. anoksygenowa nie zawiera chlorofilu a i b zamiast tego są rodzanie bakteriochlorofitu).

Bakteriochlorofile – grupa organicznych związków chemicznych, barwników fotosyntetycznych, uczestniczących w zamianie energii świetlnej na energię chemiczną u bakterii. Budowa bakteriochlorofili jest zbliżona do chlorofili roślinnych. U bakterii purpurowych bakteriochlorofile zorganizowane są w strukturach nazywanych chromatoforami.

Chemosynteza siarkowa – proces przyswajania tlenku węgla ( IV) z atmosfery przy udziale energii chemicznej powstałej czy utlenianiu związków mineralnych.

Etapy chemosyntezy
1 utlenianie związków mineralnych, połączone z uzyskaniem energii potrzebnej do syntezy związków organicznych.

2 synteza związków organicznych z CO₂ i H₂O przy udziale energii powstałej w etapie pierwszym

Dzięki chemosyntezie związki toksyczne są mniej toksyczne, dzięki czemu rośliny łatwiej je przyswajają. Chemosynteza jest również przyczyną obiegu materii w przyrodzie

Nitryfikacja biologiczne utlenianie amoniaku do azotanów zachodzące w 2 etapach.

W pierwszym jon amonowy utleniany jest do jonu azotowego (III) przez bakterie Nitrosomonas
W drugim Jon azotowy (III) utleniany jest do jonu azotowego (v) przez bakterię Nitrobacter.

Nitryfikacja - jest jednym z etapów krążenia azotu w przyrodzie.

denitryfikacja – redukcja azotanów (v) i azotanów (III) do azotu cząsteczkowego lub amoniaku, przez bakterie denitryfikacyjne. Zachodzi w warunkach beztlenowych w glebach o dużej zawartości wody i świeżej substancji organicznej.

Pytania:

Co to jest współczynnik fotosyntezy, wymienić barwniki w fazie jasnej?