Fotosynteza - to proces, w którym pochłaniana energia

świetlna magazynowana jest przez organizm i wykorzystywana

do przeprowadzania procesów komórkowych.

intensywność fotosyntezy: [mmol*CO2/m2*s]

6CO2 + 6H2O + 2,8MJ*mol-1 --> C6H12O6 + 6O2

Do redukcji CO2 wykorzystywane są produkty

fazy jasnej fotosyntezy – zredukowany NADPH i ATP.

Fotosyntezę dzielimy na jasna (świetlna) i

ciemną (energia i zredukowane nukleotydy w

fazie jasnej wykorzystywane są do redukcji CO2 do poziomów cukrów)

Barwniki z białkami zgrupowane są w antenach,

przekazują energii wzbudzenia do centrum

reakcji którymi są 2 cząsteczki chlorofilu A.

Absorpcja fotonu energii świetlnej

prowadzi do wzbudzenia atomu. Powrót do stanu

podstawowego powoduje uwalnianie energii w

ilości energii zaabsorbowanej.

Punkt kompensacyjny - (wyrównywanie) jest to tak

wartość czynnika zewnętrznego lub wewnętrznego

przy której następuje stan dynamicznej

równowagi między procesami fotosyntezy a

oddychania.CO2 punkt kompensacyjny = 12 ppm

C4 kukurydza i rośliny 1-liścienne. Rośliny C4 maja

dużą intensywność fotosyntezy i dobrze plonują.

Mają duże wymagania świetlne, odporne na suszę.

Mają zamknięte wiązki prazewodzące.

W pochwach międzywiązkowych jest 1 rodzaj

chloroplastów, a w komórkach

miękiszowych jest drugi rodzaj.

Budowa: mezofil posiada małe chloroplasty,

małe komórki oraz mezofil wieńcowy, otacza

on wiązki przewodzące, kom duże + duże chloroplasty

z granami. Skrobia akumulowana jest wokół wiązek

komórek pochwy. Wszystkie komórki połączone

są plasmodesmami. Pierwotnym akceptorem CO2

jest PEP (mezofil), wtórnym - RuBP (pochwa).

Produktem karboksylacji jest 4C szczawiooctan.

(lub kwas asparaginowy, jabłkowy).

Następnie powstały kwas organiczny ulega

dekarboksylacji i zostaje włączony do cyklu C3.

Powstaje pirogronian wraca do mezofilu i

używany jest do regeneracji PEP. Zamyka to cykl C4.

Cykl umożliwia lepsze wykorzystanie

niskich stęż CO2 w powietrzu i wyższych temp

środowiska. W procesie tym zużyte są 4-5

cząsteczki ATP na redukcji do 1 cząsteczki

CO2. Śladowe ilości fotooddychania.

ROZDZIELENIE KARBOKSYLACJI W PRZESTRZENI

C3 - większość roślin - jeden typ chloroplastów

z granami; rośliny, u których wiązanie CO2 w

procesie fotosyntezy odbywa się bezpośrednio

w cyklu Klvina-Bensona, a pierwszym

wykrywalnym produktem tego wiązania

jest 3-węglowy związek, 3-fosfoglicerynian.

Jedynym akceptorem CO2 jest rybulozo-1,5-bifosforan.

Do r.C3 należy większość gatunków roślin

naczyniowych i większość gatunków uprawnych

naszej strefy klimatycznej (np. pszenica,

jęczmień, groch, fasola, ziemniak).

C3: pierwotny akceptor CO2-RuBP

Pierwszy trwały produkt karboksylacji -

PGA(3C) fosfoglicerynian

Zużycie ATP na redukcję 1cz CO2 - 3

Fotooddychanie - intensywne

Akumulacja skrobi - normalna

Ćw.5.Porównanie fotosyntezy C3 i C4.

Wraz ze wzrostem CO2 rośnie intensywność

fotosyntezy. C4 maja parokrotnie większą

intensywność fotosyntezy niż C3.

Różnią się stopniem wykorzystania CO2 w układzie.

C4 pobierają CO2 prawie do 0 (minimum stęż).

Oceniając wymianę gazową punkt

kompensacyjny to taka wartość czynnika

środowiska przy którym następuje równowaga intensywność

fotosyntezy i oddychania. Taka sama ilość CO2

pobierana jest i taka sama ilość CO2 jest wydzielana.

C4 maja punkt kompan 0-10, C3 nie maja

zdolności do wykorzysta niskich stęż CO2.

Mają wysoki punkt kompensacyjny ok. 70.

Właściwości optyczne zależą od:

-budowy anatomicznej liścia,

-grubości blaszki liściowej,

-grubości kutikuli,

-obecność włosków, kutnera, wosków,

-stężenie barwników fotosyntetycznych,

-wiek liści,

-kąt nachylenia liścia do padania promieni słonecznych.

Inne u liści młodych, a inne u starych.

Młode organy są lepiej uwodnione, pobierają

daleką czerwień. Najlepsza dla liści wyrośniętych,

ciemno zielonych, maksymalny wzrost wegetatywny.

Pomiar oddychania – metoda fotometryczna.

Polega na pomiarze za pomocą analizatora

gazowego zmian stężenia CO2 w powietrzu

wchodzącym do kamery z rośliną i opuszczającym tę kamerę.

Intensywność oddychania: Rd lub Pn = L * [∆c] / 3600 * 22,4 * A

gdzie: Rd (Pn) – intensywność oddychania

w mmol CO2*m-*2s-1; L – przepływ powietrza

w dm3*h-1; ∆c – różnica stężenia CO2 w

powietrzu dopływającym do kuwety bez

rośliny i w jej obecności w ml*l-1; A – powierzchnia

asymilacyjna badanego organu lub całej rośliny w m2.

Wpływ światła na fotosyntezę: fotosynteza odbywa

się przy niskich stężeniach światła, ale bez pobierania

CO2. Z fotosyntezy odbywa się zużycie tlenu na

oddychanie i wytwarzanie CO2. Przy ilościach powyżej

punktu kompensacyjnego następuje stopniowy

wzrost pobierania CO2. Bardzo duże ilości

światła działają na .fotosyntezę hamująco,

uszkadzają się aparaty fotosyntetyzujące.

Temperatura może ograniczać fotosyntezę w

warunkach wysycenia aparatów

fotosyntetyzujących światłem i przy dobrym

zaopatrzeniu w CO2. Przy wysokim natężeniu

światła optymalna temperatura to 30stC.

Przy niskim natężeniu światła temperatura

w zakresie do 30stC nie ma wpływu na

fotosyntezę. W wyższych temperaturach

natężenie fotosyntezy zmniejsza się (hamuje enzymy).

Oddychanie – spalanie biologiczne, rozpad

substratu do CO2 i akumulacja energii w

postaci ATP. W przeciwieństwie do fizycznego

jest to stopniowa kumulacja energii w

postaci ATP. Produktem jest CO2 i ATP.

Metody oceny polegają na oznaczeniu

objętości wydzielonego CO2 w

przeliczeniu na jednostkę masy i czasu.

Wpływ temperatury: optymalna = 35stC,

maksymalna = ok. 50stC (gwałtowne

obniżenie intensywności procesów),

minimalna = kilka stopni powyżej 0stC.

Prawo van Hoffa - wzrost temperatury o

10stC powoduje przyspieszenie reakcji od 2 do 2,5 raza.

Temperaturą optymalną dla fotosyntezy dla

większości roślin uprawnych jest 25stC.

Fotosynteza musi dominować nad

oddychaniem. Jeśli rośliny będą uprawiane

w zbyt wysokich temperaturach to należy

uważać, żeby gwałtownie nie wzrosło oddychanie.

Należy obniżać temperaturę w szklarni w nocy.

Najlepsza w ogrodnictwie jest lampa sodowa:

dobry PAR, wysoka moc, wysoka intensywność

promieniowania, wysoka wydajność.

Składniki spektralne:max żółto-pom (580-600),

dobra czerwień,(400Wat) .

Następnie rtęciowa, skład.spektralne:

max zieleń, dobry nadfiolet .

Im mniej UV tym lepiej (do 10). PAR jeśli

około 50% to dobrze, ponieważ tyle jest w

promieniowaniu słonecznym. Podczerwień –

nie może być za dużo, optymalna

przy 40%. Moc – fluorescencyjnych za mała,

zbyt słaba moc. Skł. spektr. – nie zastąpi słońca,

sodowa najwięcej emituje, wystarczająca ilość

promieniowania słonecznego, jest używana do doświetlania.

R-FR – odpowiedzialne za działalność fitochromów;

Wpływ PAR na wymianę gazową CO2.

Wpływ warunków napromieniowania w

czasie wzrostu ma charakter krzywej świetlnej

fotosyntezy (A). Przebieg fotosyntezy przy

najniższych wartościach napromieniowania

(B).Punkt wysycenia świetlnego – wartość

natężenia napromieniowania, powyżej której

intensywność fotosyntezy nie zmienia się.

Jest inny dla roślin światłolubnych a inna przy cieniolubnych.

C3 – wrażliwe na bardzo wysokie natężenie

napromieniowania; przy wysokich

intensywnościach następuje fotoinhibicja,

destrukcja aparatu fotosyntetycznego,

wzrasta temperatura, rośliny chroniąc się

przed nadmierną transpiracją przymykają

aparaty szparkowe i spada asymilacja CO2.

C4 – nie mają punktu wysycenia

świetlnego; im wyższe natężenie

napromieniowania tym lepiej;

nie przeszkadza wzrost temperatury;