úvod
O fotosyntéze ako o druhej polovici kolobehu uhlíka sme hovorili v lekcii Metabolizmus a ATP. Teraz sa pozrieme dovnútra chloroplastu. Fotosyntéza má dve fázy: svetelnú, ktorá zachytí energiu svetla, a Calvinov cyklus, ktorý ňou zabuduje oxid uhličitý do cukru.
teória
Chloroplast
Chloroplast má vo vnútri sploštené mechúriky, tylakoidy, naukladané do stĺpcov. V ich membráne sú farbivá a bielkoviny svetelnej fázy. Kvapalina okolo, stróma, je miestom Calvinovho cyklu.
teória
Farbivá
Hlavným farbivom je chlorofyl. Pohlcuje hlavne modré a červené svetlo, zelené odráža, preto sú listy zelené. Žlté a oranžové karotenoidy pomáhajú chytať ďalšie farby a chránia chlorofyl pred príliš silným svetlom. Na jeseň, keď sa chlorofyl rozloží, uvidíme ich farbu.
teória
Čo sa deje pri svetle
- Svetlo vybudí elektróny chlorofylu vo fotosystéme II.
- Chýbajúce elektróny sa doplnia z vody. Voda sa rozloží a uvoľní sa kyslík: 2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻
- Elektróny putujú reťazcom k fotosystému I, kde ich svetlo vybudí znova, a nakoniec redukujú NADP⁺ na NADPH.
- Cestou sa prečerpávajú protóny do tylakoidu a ich spätný prúd cez ATP syntázu vytvára ATP.
vyskúšaj si
Vodný mor pod lampou
Vetvička vodného moru vo vode pod lampou uvoľňuje bublinky kyslíka. Meň podmienky a zisti, ktorý faktor práve teraz brzdí fotosyntézu.
0 / 0Ktorý faktor teraz obmedzuje fotosyntézu?
Kde v bunke prebieha fotosyntéza?
0 / 0Zapamätaj si: fotosyntéza prebieha v chloroplastoch. Chlorofyl pohlcuje hlavne modré a červené svetlo. Energia svetla rozloží vodu a uvoľní kyslík, ktorý dýchame. Rýchlosť fotosyntézy závisí od svetla, oxidu uhličitého a teploty. Rozhoduje ten faktor, ktorého je najmenej.
Zákon limitujúceho faktora
Rýchlosť fotosyntézy obmedzuje vždy ten faktor, ktorý je najviac v nedostatku. Frederick Blackman to opísal v roku 1905. Pri slabom svetle rastie fotosyntéza úmerne svetlu. Pri silnom svetle sa krivka zlomí do plató a vtedy ju obmedzuje CO₂ alebo teplota. Preto pestovatelia v skleníkoch zvyšujú koncentráciu CO₂ aj na trojnásobok.
Dôkaz pôvodu kyslíka
Samuel Ruben a Martin Kamen v roku 1941 dali riasam vodu s ťažkým izotopom kyslíka ¹⁸O. Ťažký kyslík sa objavil vo vzduchu. Keď značili CO₂, kyslík ostal ľahký. Kyslík z fotosyntézy teda pochádza z vody.
Z-schéma
Elektróny z vody sa dostanú k NADP⁺ len vďaka dvom zásahom svetla, vo fotosystéme II a I. Energetický diagram ich cesty pripomína písmeno Z, preto sa mu hovorí Z-schéma. Na jednu molekulu O₂ treba odovzdať 4 elektróny, teda zachytiť aspoň 8 fotónov.
rozšírenie Kyslíková revolúcia
Pred viac ako dvoma miliardami rokov začali sinice rozkladať vodu a uvoľňovať kyslík. Najprv sa celý viazal na železo v moriach a vznikli pruhované železné rudy, ktoré dnes ťažíme. Keď sa železo minulo, kyslík sa začal hromadiť vo vzduchu. Pre mnohé vtedajšie organizmy bol jedom, iné sa naučili dýchať a získavať z potravy 15-krát viac energie.
teória
Časté chyby
- „Kyslík vzniká z oxidu uhličitého.“ Vzniká z vody.
- „Rastliny najlepšie využijú zelené svetlo.“ Zelené svetlo odrážajú, využívajú modré a červené.
- „Silnejšie svetlo vždy zrýchli fotosyntézu.“ Len kým je svetlo limitujúcim faktorom.
- „Rastliny nedýchajú.“ Dýchajú stále, cez deň však fotosyntézou vytvoria viac kyslíka, ako spotrebujú.
Ako rastlina pomocou ATP a NADPH vyrobí cukor, ukáže lekcia Calvinov cyklus a C4 rastliny.