Transcript лекција 13-фотосинтеза

ФОТОСИНТЕЗА
Што е фотосинтеза
• Анаболитски процеси (комбинација на
помали молекули)
• Ендергонски процес (складирање на
енергија)
• Јаглерод диоскид (CO2) е неопходен, исто
така светлина (фотони) и вода (H2O) за да се
произведат органски макромолекули
(гликоза) во процесите на фотосинтеза
сонце
фотони
6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2
глукоза
2
Прашање:
Каде се одвива
фотосинтезата?
3
Растенијата
• Автотрофни – сами си произведуваат
храна (глукоза)
• Процесот е наречен фотосинтеза
• Главно се одвива во листовите:
a. stoma – порите во лисјата
b.Мезофилните клетки
Мезофилни
клетки
хлоропласт
Stoma
4
Stomata (stoma)
Пори во лисјата на растенијата
преку кои водената пареа и
гасовите (CO2 & O2) се
разменуваат помеѓу растението и
атмосферата.
Stoma
Заштитни
Јаглерод диоксидклетки
(CO2)
Кислород
(O2)
Заштитни
клетки
Се наоѓаат во долниот дел на листовите
5
Мезофилни клетки на листот
Нуклеус
Ѕид
Хлоропласт
Централна
вакуола
Фотосинтезата се одвива во овие клетки!6
Хлоропласт
Органела каде се одвива
фотосинтезата.
Stroma
Outer Membrane
Inner Membrane
Thylakoid
Granum
Тилакоидните пластови се меѓусебно поврзани
7
Тилакоид
Thylakoid Membrane
Granum
Thylakoid Space
Гранумите ја градат внатрешната мембрана8
Прашање:
Зошто
растенијата
се зелени?
9
Поради молекулите на Хлорофил
• Сместен е во тилакоидната мембрана
• Хлорофилот има Mg2+ јони
• Хлорофилните пигменти апсорбираат
определена енергија (фотони) и тоа
(плава-420 nm и црвена-660 nm)
• Растенијата се зелени бидејќи зелената
светлина од спекатрот се рефлектира.
10
11
Бранова должина на
светлината(nm)
400
500
Кратки бранови
(висока енергија)
600
700
Долги бранови
(ниска енергија)
12
Апсорбција на светлината од
хлорофилот
Хлорофилот најдобро апсорбира синовиолетово & црвена светлина
Апсорбција
violet
blue
green yellow orange
Бранова должина
red
13
Прашање:
За време на
есента, што
предизвикува да
листовите ја
сменат бојата?
14
Бои во есен
• Освен хлорофилот, во растенијата
има и други пигменти
• За време на есента, зелените
хлорофилни пигменти се
намалуваат, додека другите
пигменти стануваат доминантни
• Каротеноидите се такви пигменти
кои се црвени, портокалови, или
жолти
15
Редокс реакции
Трансфер на еден или електрони
од еден на друг реактант
Два типа:
1. Оксидација е оддавање на e2. Редукција е примање на e-
16
Оксидациони реакции
Оддавање на електрони од
страна на една супстанца
или добивање на Кислород.
Оксидација
6CO2 + 6H2O 
C6H12O6 + 6O2
гликоза
Јаглерод
диоксид
вода
Кислород
17
Реакции на редукција
Примање на електрони од
страна на една сѕпстанца.
редукција
6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2
гликоза
18
прашање:
Зошто на
клетките
им треба
енергија ?
19
Енергија за живот на Земјата
• Сончевата светлина е
ГЛАВНА енергија за сите
живи форми на Земјата
• Растенијата ја складираат
енергијата во хемиските
врски на шеќерите
• Хемиската енергија се
ослободува во форма на ATP
за време на дишењето
20
Структура на ATP
• ATP -adenosine triphosphate
• Составен е од азотната база
ADENINE, пентозен шеќер (5C)
RIBOSE, и три ФОСФАТНИ групи
• ПОСЛЕДНАТА фосфатна група е
поврзана со хемиска врска која има
ГОЛЕМА ЕНЕРГИЈА
• Оваа врска може да се РАСКИНЕ и
притоа се ослободува ЕНЕРГИЈА
што клетките може да ја употребат
за други функции
21
Фосфатна врска со Висока Енергија
22
СЛОБОДНАТА ФОСФАТНА ГРУПА може
повторно да се врзе за ADP и да се
формира пак ATP
Овој процес е наречен Фосфорилација
23
Фосфорилација
24
Делови од
Фотосинтезата
25
Два сегменти на
Фотосинтезата
Две реакции се витални кај
процесот на Фотосинтеза:
1.Хемиска реакција што зависи
од светлинатасе добива енергија од
сончевата светлина во форма
на ATP и NADPH.
сонце
26
2. Calvin-ов Циклус или
Реакција независна од
светлината
• Позната е и каки Carbon
Fixation или C3 Fixation
• Се употребува енергијата
од ATP и NADPH добиена
од реакцијата во која има
влијание на светлината за
да се синтетизира шеќер
(гликоза).
27
Реакција во присуство на светлина
(проток на електрони)
• Се одвива во Тилакоидната
мембрана
• За време на оваа реакција
возможни се два механизми на
проток на електрони:
A.Цикличен проток на еB. Нецикличен проток на е28
Цикличен проток на електрони
•
•
•
•
Се одвива во тилакоидната мембрана.
Се употребува Photosystem I
P700 реакционен центар-Хлорофил А
Постои синџир од трансфер на
електрони
• Се генерира само ATP
ADP +
P
ATP
29
Цикличен проток на електрони
Primary
Electron
Acceptor
SUN
e-
e-
ePhotons
P700
e-
ATP
Произведен
од ETC
Accessory
Pigments
Photosystem I
Пигментите апсорбираат енергија од светлината &
ексцитирани e- од Chlorophyll a за да произведат
ATP
30
Нецикличен проток на електрони
• Се случува во тилакоидната мембрана
• Се употребуваат Photosystem II и
Photosystem I
• P680 реакционен центар (PSII) chlorophyll a
• P700 реакционен центар (PS I) chlorophyll a
• Постои синџир на трансфер од
електрони (ETC)
• Се добиваат O2, ATP и NADPH
31
Нецикличен трансфер на електрони
Primary
Electron
Acceptor
Primary
Electron
Acceptor
Enzyme
Reaction
2e-
2e-
ETC
SUN
2e-
2e-
Photon
H2O
1/2O2 + 2H+
2e-
P700
NADPH
ATP
P680
Photon
Photosystem I
Photosystem II
H2O се разложува преку PSII & ATP се синтетизираат, додека
NADPH се креира преку PSI
32
Нецикличен трансфер на електрони
• ADP + P 
ATP
• NADP+ + H

NADPH
• Кислород се добива преку
оксидација на H2O, не од CO2
H2O

1/2 O2 + 2H+
33
Хемиосмоза
• Предизвикува синтеза на ATP
• Се случува преку тилакоидната
мембрана
• Со учество на ATP synthase
(ензими)
• H+ се движат преку канали од
ATP synthase при што се
синтетизира ATP од ADP
34
Хемиосмоза
SUN
H+ H+
Thylakoid
(Proton Pumping)
E
T
PS II
PS I
C
H+ H+
H+ H+
H+ H+
H+
ADP + P
H+
Висока концентрација
на H+
ATP Synthase
ATP
Thylakoid
простор
Ниска концентрација
35
наH+
Calvin циклус
• Реакција што не зависи од
светлината
• C3 растенија (80% од растенијата на
Земјата)
• се одвива во stroma
• Се употребуваат ATP и NADPH од
светлинските реакции како
енергетски материи
• Се употребува CO2
• За да се произведе гликоза: се
одвиваат 6 циклуси и се
употребуваат 18 ATP и 12 NADPH
молекули.
36
Хлоропласт
STROMA– каде Calvin циклусот се случува
Надоврешна мембрана
Тилакоид
Granum
Внатрешна
мембрана
37
Calvin-ов циклус
(36C)
6C-C-C-C-C-C
(6C)
6CO2
(нестабилен)
(30C)
6C-C-C-C-C
RuBP
(30C)
гликоза
6C-C-C 12PGA
(36C)
6ATP
6ATP
6NADPH
6NADPH
6C-C-C
6ATP
C3
6C-C-C
(36C)
6C-C-C 12G3P
(6C)
C-C-C-C-C-C
38
гликоза
Фотореспирација
•
•
•
•
Се случува при жешки денови
Стоматите се затвораат
Се употребува O2 наместо CO2
Се добиваат 2-C молекули
наместо 3-C шеќерни молекули
• Се добиваат НЕшеќерни
молекули и нема продкција на
ATP
39