Fiziologia roślin - Fotosynteza. Oddychanie cz1

Fotosynteza ogólnie rzecz ujmując jest procesem przemiany energii świetlnej w energię wiązań chemicznych.

Proces fotosyntezy możemy przedstawić za pomocą wzoru:
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2↑

Fotosynteza zachodzi w wszystkich częściach rośliny zawierających chloroplasty – czyli w liściach, łodygach czy liścieniach.

Najintensywniej przebiega w liściach z powodu ich dużej powierzchni i stosunkowo dużej absorpcji światła.

Liście zawierają komórki mezofilu, w którym znajdują się chloroplasty.

Otoczone są one podwójną błoną, wewnątrz nich znajduje się rozbudowany

system błon (tylakoidów). Tylakoidy te ułożone jedne na drugim tworzą grana, lub luźno związane integrana (stroma). 

Chlorofil (barwnik) znajduje się w błonach tylakoidach gran.

Z budowy chloroplastu wynika:

• Faza JASNA przebiega w BŁONACH TYLAKOIDÓW GRAN
• Faza CIEMNA przebiega w STROMIE

Faza jasna (świetlna)

Podczas fazy jasnej energia świetlna zostaje przekształcona w energię chemiczną tworząc związki tj. ATP, NADPH.

Etapy tej fazy:

1.Absorpcja światła

2.Transport uwolnionych elektronów

3.Redukcja NADP+

                                                        4.Fosforylacja ADP

Absorpcja światła

Światło pochłaniane przez aktywne cząsteczki barwników obejmuje zakres długości fal 400-700 nm (odpowiada to światłu widzialnemu).

Oprócz chlorofilów występują także  barwniki pomocnicze  tj. karoteny i ksantofile.

W momencie wchłonięcia kwantu światła, następuje wzbudzenie barwnika

(przejście na wyższy poziom energetyczny).

By wrócić do pierwotnego stanu równowagi barwnik musi pozbyć się energii – wydzielić ją w postaci światła, ciepła i co najważniejsze – przenieść elektron na akceptor, w wyniku czego powstają takie cząsteczki jak ATP czy NADPH

Transport elektronów

Barwniki z białkami tworzą w roślinach dwa układy: FOTOSYSTEM I (PS I) i FOTOSYSTEM II (PS II).

Para elektronów uwolnionych w wyniku wzbudzenia centrum reakcji PS II jest przenoszona na łańcuch transportu elektronów.

Bez elektronów cząsteczki chlorofilu a odrywają elektrony od cząsteczki wody.

2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e-

Powstały w wyniku fotolizy (rozpadu wody) tlen jest jednym z głównych produktów fotosyntezy, który uwalniany jest do środowiska w drodze dyfuzji.

Fosforylacja fotosyntetyczna – jest to zasadniczy sposób magazynowania energii świetlnej w postaci związku bogatego w energię tj. ATP, w wyniku funkcjonowania fotosyntezy.

Faza ciemna – energia uzyskana z fazy jasnej, jest wykorzystywana do włączania dwutlenku węgla w związki organiczne.

W fazie ciemnej możemy rozróżnić 3 etapy

-Karboksylacji – tj. przyłączenie dwutlenku węgla do akceptora

- Redukcji – powstały związek jest rozbijany na cząsteczki

- Regeneracji – akceptor jest odnawiany

Czynniki środowiskowe regulujące proces fotosyntezy:

1. Światło – bardzo duże natężenie światła i długi czas ekspozycji jest niekorzystny dla roślin. Zachodzi wtedy fotoinhibicja (hamowanie fotosyntezy przez nadmiar światła) i degradacja aparatu fotosyntetycznego.

•

2. Skład atmosfery – tlen jest produktem fotosyntezy a nie substratem, co za tym idzie zwiększenie stężenia tlenu powoduje zmniejszenie asymilacji CO2 i odwrotnie zmniejszenie zawartości tlenu powoduje wzrost intesywności fotosyntezy.