FOTOSYNTEZA. Czynniki wpływające na intensywnośd fotosyntezy: 1)Wewnętrzne:

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "FOTOSYNTEZA. Czynniki wpływające na intensywnośd fotosyntezy: 1)Wewnętrzne:"

Jerzy Kujawa
7 lat temu
Przeglądów:

1 FOTOSYNTEZA Fotosynteza (photosynthesis )-proces biologiczny polegający na pochłanianiu energii światła słonecznego i przekształcaniu jej w energię chemiczną cząstek organicznych ( np.węglowodanów) syntezowanych z dwutlenku węgla i wody.sumaryczne równanie reakcji fotosyntezy: Czynniki wpływające na intensywnośd fotosyntezy: 1)Wewnętrzne: Budowa anatomiczna liścia Budowa i rozmieszczenie aparatów szparkowych Zawartośd barwników fotosyntetycznych Budowa i ruchy chloroplastów Do ważnych czynników endogennych (wewnętrznych) fotosyntezy należą między innymi ilośd i rozmieszczenie aparatów szparkowych. Decydują bowiem o szybkości wnikania do liścia CO2 i dyfundowania na zewnątrz O2. Ważna jest również powierzchnia blaszki liściowej i grubośd kutykuli, przez którą do liścia przenika światło. Nie mniej istotne są rozmieszczenie w komórkach miękiszu asymilacyjnego chloroplastów i zawartośd w nich chlorofilu. 2)Zewnętrzne: Intensywnośd oświetlenia Temperatura Dostępnośd dwutlenku węgla Dostępnośd wody Dobre warunki zewnętrzne (np. wiatr) Dostępnośd pierwiastków mineralnych Stopieo zanieczyszczenia powietrza Wśród czynników egzogennych (środowiskowych), wpływających na intensywnośd fotosyntezy, na uwagę zasługują: światło, temperatura, stężenie CO2, ilośd wody, a także niektóre pierwiastki mineralne (np. Fe, Mg, N). Światło jest jednym z podstawowych czynników wpływających na wydajnośd fotosyntezy szczególnie fazy jasnej tego procesu. Energia świetlna zostaje przetworzone na energię

2 chemiczną zgromadzoną w asymilatach. Intensywnośd procesu fotosyntezy zależy zarówno od barwy światła, jak i jego intensywności (natężenie). Temperatura wpływa przede wszystkim na fazę ciemną fotosyntezy, ze względu na dużą liczbę enzymów biorących udział w cyklu Calvina. Normalne stężenie CO2 w atmosferze jest niskie i wynosi ~`0,03%. Jest to wartośd poniżej optymalnej, ponieważ główny enzym fazy ciemnej fotosyntezy rubisco znacznie wydajniej przeprowadza asymilację dwutlenku węgla, gdy stężenie tego gazu jest wyraźnie większe. Fakt ten można w pewnym stopniu wykorzystad w uprawie roślin szklarniowych. Woda ma wieloraki wpływ na intensywnośd procesu fotosyntezy- jest bowiem substratem tego procesu (fotoliz wody). Zapewnia uwodnienie protoplastu komórek, co ma istotny wpływ na metabolizm komórkowy. Wpływ też na uwodnienie aparatów szparkowych, a tym samym na ich otwieranie i zamykanie. Istotny wpływ na fotosyntezę ma także odżywianie mineralne. Niedobór pierwiastków mineralnych, Fe, Mg i N, hamuje syntezę chlorofilu, cytochromów i nukleotydów, bez których fotosynteza nie będzie przebiegała właściwie. Niedobór K, Mn i Cl ogranicza aktywnośd enzymów ważnych dla tego procesu. Rośliny światłolubne, a rośliny cieniolubne Rośliny światłolubne (światłożądne)- heliofity, rośliny światłolubne znajdujące optymalne warunki do swego rozwoju przy pełnym nasłonecznieniu; charakteryzują się specyficzną budową morfologiczną (np. małymi blaszkami liściowymi o mocnej budowie) oraz fizjologią, m.in. wymagają kilkakrotnie większej ilości światła potrzebnego do fotosyntezy analogicznej ilości związków węgla co rośliny cieniolubne. Róża Wrzos Rośliny cieniolubne (cienioznośne)- skiofity, rośliny znoszące lub optymalnie rozwijające się w miejscach zacienionych; w podszyciu lasów w różnych strefach klim., np. mchy, paprocie, siewki drzew, maranty, begonie.

3 Hortensja Rododendron Budowa chloroplastu Główne barwniki fotosyntetyczne: Chlorofil - maksimum absorpcji dwóch najczęściej występujących chlorofili 430 nm i 662 nm dla chlorofilu a oraz 453 nm i 642 nm dla chlorofilu b (zakres światła niebieskiego i słabszego czerwonego), odbijanie światła zielonego sprawia, ze rośliny są zielone. Karoteny- dodatkowe barwniki fotosyntetyczne absorbujące światło o nieco innej długości niż chlorofil, pełnią także funkcję przeciwutleniaczy. Fikobiliny- wydajnie absorbują światło czerwone, pomaraoczowe, żółte i zielone (zakres długości fali częściowo nieabsorbowanych przez chlorofile). Występuje u sinic, glaukocystofitów i krasnorostów. Budowa chlorofilu a i b

4 Faza jasna Celem fazy jasnej jest wytworzenie sił asymilacyjnych niezbędnych do reakcji zachodzących w fazie ciemnej. W błonach tylakoidów występują dwa typy jednostek zawierających chlorofil- fotosystem I i fotosystem II. Każdy z fotosystemów zawiera nieco inny zestaw cząsteczek chlorofilu toteż absorbuje światło o innej długości fali. Wzbudzony przez światło elektron, pochodzący z chlorofilu w fotosystemie II, odbywa drogę przez kilka przenośników, które umieszczają go ostatecznie w cząsteczce chlorofilu wchodzącego w skład fotosystemu I. Podczas przenoszenia elektronu, jeden proton zostaje przeniesiony ze stromy chloroplastu do wnętrza tylakoidu. W wyniku tego mechanizmu wzrasta stężenie protonów wewnątrz tylakoidów ( w stosunku do stężenia protonów w stromie chloroplastu. Elektron, który znalazł się w cząsteczce chlorofilu fotosystemu I może zostad ponownie wzbudzony. Stanie się tak wtedy, gdy chlorofil fotosystemu I zaabsorbuje światło. Wówczas elektron ten wędruje przez kolejną grupę przenośników, aby ostatecznie dotrzed na cząsteczkę NADP+ i zredukowad ją do NADPH. Musimy jednak pamiętad o tym, że w fotosystemie II wciąż jest luka - brakuje elektronu. Po pozbyciu się elektronu chlorofil ma tak silne właściwości utleniające, że potrafi utlenid cząsteczkę wody, odbierając od niej brakujący elektron. W ten sposób powstaje uboczny produkt fotosyntezy- tlen cząsteczkowy. Pojawiają się także protony pochodzące z rozbitej cząsteczki wody. Należy także wspomnied o tym, że powstający gradient protonowy jest wykorzystywany przez syntezę ATP (podobnie jak w łaocuchu oddechowym) do wytwarzania wiązao wysokoenergetycznych w cząsteczce ATP. Znajdująca się w błonie synteza ATP przekształca ADP i fosforan w cząsteczkę ATP. Porównanie niecyklicznego i cyklicznego transportu elektronów Niecykliczny transport elektronów Cykliczny transport elektronów

Źródło elektronów Woda Brak- elektrony krążą w fotosystemie I Uwalnianie tlenu Tak (z wody) Nie Koocowy akceptor elektronów NADP+ Brak- elektrony krążą w fotosystemie I Postad czasowo gromadzonej

5 Źródło elektronów Woda Brak- elektrony krążą w fotosystemie I Uwalnianie tlenu Tak (z wody) Nie Koocowy akceptor elektronów NADP+ Brak- elektrony krążą w fotosystemie I Postad czasowo gromadzonej energii ATP( w wyniku chemiosmozy NADPH) ATP (w wyniku chemiosmozy) Uczestniczące fotosystem(y) PS I (P700) i PS II (P680) Tylko PS I (P700) Faza ciemna fotosyntezy ( Cykl Calvina ) Jest to proces wiązania dwutlenku węgla przy użyciu sił asymilacyjnych powstałych w fazie jasnej fotosyntezy prowadzący do utworzenia związku organicznego (prostego węglowodanu).jest to faza niezależna od obecności światła i zachodzi w stromie chloroplastów. Cykl Calvina możemy podzielid na 3 etapy: karboksylację, redukcję, regenerację W Fazie karboksylacji CO reaguje z rybulozobifosforanem (RuBP)cukrem pięciowęglowym z udziałem enzymu karboksylazy/oksygenazy rybulozobifosforanu ( rubisco ) tworząc związek trój węglowy fosfoglicerynian ( PGA) W fazie redukcji siły asymilacyjne zgromadzone w ATP i NADPH zostają użyte do przekształcenia cząsteczek PGA w cząsteczki aldehydu 3-fosfoglicerynowego. 2 cząstki aldehydu 3- fosfoglicerynowego służą do syntezy cukru będącego odpowiednikiem jednej cząsteczki glukozy. W Fazie regeneracyjnej Cyklu Calvina 5/6 cząstek G3P ulegają przemianom, które ostatecznie prowadzą do odtworzenia RuBP. Cykl Calvina- reakcje niezależne od światła.

6 Co to jest fotooddychanie? Fotooddychanie, fotorespiracja (photorespiration)- proces zmniejszający natężenie fotosyntezy u roślin C3 w gorących okresach lata: zużywa tlen i wytwarza dwutlenek węgla, w wyniku degradacji metabolitów pośrednich cyklu Calvina. Wiele roślin, zwłaszcza żyjących w klimacie gorącym i suchym, przystosowało się do efektywnego wiązania węgla. Rośliny C4 (typu C4) najpierw wiążą dwutlenek węgla do czterowęglowego szczawiooctanu. Rośliny CAM (typu CAM) natomiast wiążą dwutlenek węgla do szczawiooctanu w nocy. Te szczególne szlaki występujące w roślinach C4 i CAM poprzedzają cykl Calvina (szlak C3), ale nie zastępują go. Porównanie szlaku C4 ze szlakiem CAM W szlaku C4 enzym karboksylaza PEP katalizuje efektywne wiązanie dwutlenku węgla nawet przy bardzo niskim stężeniu tego gazu. Reakcje szlaku C4 zachodzą w komórkach mezofilu; dwutlenek węgla jest wiązany do szczawiooctanu, który przekształca się w jabłczan, a ten dostaje się do komórek pochwy około wiązkowej, gdzie ulega dekarboksylacji. Uwolniony dwutlenek węgla wchodzi w cykl Calvina. W metabolizmie roślin gruboszowatych (CAM) funkcjonuje podobny szlak do C4. Karboksylaza PEP katalizuje wiązanie dwutlenku węgla w komórkach mezofilu w nocy, a cykl Calvina przebiega w tych samych komórkach, ale w ciągu dnia. Przekrój przez liśd rośliny C4 z mezofilem wieocowym

7 Przykłady roślin C4: Kukurydza zwyczajna Proso zwyczajne Proso olbrzymie Przykłady roślin CAM

8 Ananas Opuncja Bibliografia: Vademecum Matura 2011 wydawnictwo Operon Wikipedia wolna encyklopedia pl.wikipedia.org Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego, liceum profilowanego i technikum. Kształcenie w zakresie rozszerzonym. Praca Zbiorowa pod redakcją Krzysztofa Staronia. Częśd 2 tom 1. Wydawnictwo WSiP Tablice biologiczne Wydawnictwo Podkowa mb/8/8f/chloroplast_pl.png/300px Eldra Solomon, Linda Berg, Diana Martin BIOLOGY, Seventh edition, Multico Oficyna Wydawnicza Słownik biologiczny PWN

Podobne dokumenty

Copyrights LCE LOGOS Centrum Edukacyjne Fotosynteza

Copyrights LCE LOGOS Centrum Edukacyjne Fotosynteza Fotosynteza Fotosynteza jest procesem anabolicznym, czyli z prostych substancji pobranych z otoczenia pod wpływem energii syntetyzowane są złożone substancje organiczne (głównie cukry). Energią niezbędną