To tylko jedna z 4 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Fotosynteza
Fotosynteza - proces anaboliczny, w trakcie którego z prostych substancji nieorganicznych (dwutlenek węgla CO2, woda H2O) z udziałem energii świetlnej powstają związki organiczne (węglowodany). Wydajność energetyczna tego procesu wynosi 19-34%.
W formie sumarycznej przebieg fotosyntezy można zapisać jako:
6H2O + 6CO2 + energia świetlna → C6H12O6 + 6O2
Organizmy produkujące związki organiczne na drodze fotosyntezy to:
wszystkie rośliny (nieliczne wyjątki to rośliny cudzożywne: saprofityczne i pasożytnicze),
niektóre protisty,
część bakterii (są to: bakterie purpurowe, sinice, bakterie zielone, heliobakterie oraz halobakterie).
Faza jasna Energia wzbudzenia przekazywana jest do centrum reakcji przez kolejne cząsteczki chlorofilu.
2 H2O + 2 NADP+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 NADPH + 2 H+ + 2 ATP + O2
Zamiana energii światła słonecznego na energię wiązań chemicznych jest możliwa dzięki absorpcji kwantów światła (fotonów) przez chlorofil. Cząsteczka tego barwnika może absorbować zarówno kwant światła czerwonego przechodząc ze stanu podstawowego (trypletowego) do pierwszego stanu wzbudzonego (pierwszego stanu singletowego), jak i kwant światła niebieskiego przechodząc ze stanu podstawowego do drugiego stanu wzbudzonego (drugiego stanu singletowego). Drugi stan wzbudzenia jest wyjątkowo nietrwały i cząsteczka chlorofilu przechodzi do pierwszego stanu wzbudzenia emitując kwant energii w zakresie podczerwieni. Energia pierwszego stanu wzbudzenia może być przekazana poprzez kolejne cząsteczki chlorofilu do centrum reakcji fotoukładu I lub II wybijając z niego elektron. W sytuacji kiedy porcja energii nie może być przyjęta przez centrum reakcji chlorofil emituje kwant światła czerwonego. Zjawisko to nosi nazwę fluorescencji. Należy zauważyć, że niezależnie od tego czy zostanie pochłonięty kwant światła niebieskiego czy kwant światła czerwonego do wybicia elektronu z centrum reakcji potrzebna jest jedynie energia pierwszego stanu wzbudzonego.
Chlorofil zdolny jest do pochłonięcia kwantu światła niebieskiego lub czerwonego.
Fosforylacja niecykliczna Energia kwantów światła przekazana do centrum reakcji fotoukładu II powoduje wybicie elektronu. Elektron jest przekazywany przez cząsteczkę feofityny, a następnie poprzez cząsteczki plastochinonu połączone z białkami na wolny plastochinon. Powstały wskutek redukcji plastochinonu plastochinol przemieszcza się w błonie tylakoidu na drodze dyfuzji do kompleksu cytochromowego b6f. W obrębie kompleksu cytochromowego b6f zachodzi cykl Q w wyniku którego dodatkowe protony H+ przemieszczane są ze stromy chloroplastów do wnętrza tylakoidów. Kompleks cytochromowy b6f przekazuje elektron na niewielkie białko zwierające miedź - plastocyjaninę. Odbiorcą elektronów od plastocyjaniny jest fotoukład I, po uprzednim wybiciu elektronów z centrum reakcji. Wybicie elektronu z centrum reakcji fotoukładu I odbywa się poprzez wzbudzenie cząsteczki chlorofilu. Elektron wybity z centrum reakcji fotoukładu I przekazywany jest na cząsteczkę NADP+, która staje się formą zredukowaną NADPH. W przekazaniu elektronu na cząsteczkę NADP+ bierze udział kilka przekaźników, między innymi cząsteczka witaminy K (filochinon) oraz ferredoksyna. Miejsce po elektronie oderwanym z centrum reakcji fotoukładu II zapełniane jest przez elektron oderwany z wody. Reakcja ta jest przeprowadzana przez kompleks rozkładający wodę. Po oderwaniu 4 elektronów następuje rozszczepienie 2 cząsteczek wody na 4 protony i cząsteczkę tlenu. W wyniku uwalniania protonów, z rozkładu wody, wewnątrz tylakoidu - lumen, pobierania protonów podczas redukcji NADP+ w stromie chloroplastu oraz transportu protonów w cyklu Q, ze stromy do wnętrza tylakoidu, powstaje gradient protonowy - różnica stężeń protonów a zewnątrz i wewnątrz tylakoidu. Gradient protonowy jest wykorzystywany przez kompleks syntazy ATP do wytwarzania drugiego produktu fazy jasnej - ATP. Opisany szlak wędrówki elektronów z cząsteczki wody na cząsteczkę NADP+ określa się jako fosforylację niecykliczną.
(…)
… i cytochrom c. W cyklicznym transporcie elektronów wytwarzane jest jedynie ATP.
NADH oraz ATP wytworzone przy okazji transportu elektronów zużywane są w cyklu Calvina. W redukcji CO2 poza NADH może także uczestniczyć zredukowana ferredoksyna.
Halobakterie W odmienny sposób energie świetlną wykorzystują halobakterie, w których błonie komórkowej znajduje się specyficzne białko połączone z barwnikiem…
… elektronu do centrum reakcji poprzez menachinon, kompleks cytochromowy b/c i cytochrom c. Taka droga odpowiadałby cyklicznemu transportowi elektronów w fosforylacji cyklicznej roślin. Podobny łańcuch transportu elektronów posiadają heliobakterie.
Bakterie purpurowe
Bakterie purpurowe jako źródło elektronów mogą wykorzystywać związki siarki, siarkę pierwiastkową, wodór oraz proste związki organiczne (np…
… elektronu nosi nazwę fosforylacji cyklicznej.
Faza ciemna - Cykl Calvina
Związki będące produktami fazy ciemnej fotosyntezy zostały szczegółowo poznane dzięki badaniom Melvina Calvina i Andrew Bensona, za co w 1961 roku Melvin Calvin otrzymał nagrodę Nobla. Badania te wykazały, że izotop węgla C14 podawany organizmom fotosytetyzującym pojawia się najpierw w związku trójwęglowym - kwasie 3-fosfoglicerynowym…
… a nawet pierwiastkową siarkę. Kompleksy antenowe tych bakterii zawierają bakteriochlorofile a, c, d i e. W skład centrum jedynego fotoukładu wchodzi bakteriochlorofil a. Elektron wybity przez światło z fotoukładu przenoszony jest kolejno na bakteriochlorofil 663, centrum żelazo-siarkowe, ferredoksynę, mononukleotyd flawinowy i ostatecznie redukuje nukleotyd nikotynoadeninowy (NAD+). Istnieje także możliwość powrotu…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)