Fotosyntéza

Fotosyntéza

Rostliny vyrábějí z anorganických látek (oxid uhličitý a voda) organický cukr.

Biologie

Klíčová slova

Fotosyntéza, lehká fáze, tmavé fáze, chloroplast, katabolický proces, autotróf, list, světlo, sluneční světlo, kyslík, organický materiál, oxid uhličitý, glukóza, sluneční energie, voda, produkce kyslíku, vázání oxidu uhličitého, Vnitřní membrána, Granum, thylakoidních, matice, Photosystem II, Photosystem I, fotosyntetické pigmenty, ATP, ATPázy, elektronový dopravní řetěz, glycerová kyselina-3-fosfát, glyceraldehyd 3-fosfát, ribulosa-1,5-difosfát, přeměna energie, Kroky, foton, atmosférické plyny, uhlohydrát, Slunce, metabolismus, rostlina, biochemie, biologie, _javasolt

Související doplňky

Scénky

Princip fotosyntézy

Struktura listu

Fotosyntéza

Buňka

Světelná fáze

Tmavá fáze

Umělý list

Animace

Vyprávění

Během fotosyntézy rostlina vyrábí pomocí sluneční energie z anorganického oxidu uhličitého organickou látku hroznový cukr neboli glukózu. V rámci tohoto procesu se uvolňuje také kyslík.

Fotosyntéza probíhá v zelených částech rostliny: v listech a často i v měkkém stonku. Zelenou barvu způsobuje asimilační pletivo, jehož buňky obsahují velké množství fotosyntetizujících chloroplastů.

Chloroplasty mají dvojitou membránu. Vnitřní membrána vytváří tylakoidy ve tvaru disku, které jsou seřazeny na sebe a vytvářejí sloupovité granum. Membrána tylakoidů obsahuje klíčové enzymy světelné fáze fotosyntézy.

Nejdůležitější z nich jsou dva fotosystémy a elektronový transportní řetězec.
Ve fotosystémech se nacházejí pigmenty navázané na bílkoviny, které pohlcují světlo. Nejdůležitější z nich je chlorofyl.
Molekuly centrálního chlorofylu a fotosystému II jsou excitovány fotony a uvolňují elektrony. Tyto elektrony se dostávají do elektronového transportního systému. Oxidovaný chlorofyl s elektronovým deficitem si elektrony doplní z molekuly vody - tento proces je štěpením vody: kyslík molekul vody se sjednotí do kyslíkových molekul a protony se shromáždí na vnitřní straně.
Prvním článkem elektronového transportního řetězce je plastochinon, který předává elektrony cytochromového komplexu. Cytochrom je bílkovina s obsahem železa, která předává elektrony plastocyaninu, přičemž na vnitřní stranu pumpuje další protony.
Elektrony se z elektronového transportního řetězce dostávají do fotosystému I. Centrální chlorofylová molekula fotosystému I je ve stavu elektronového deficitu, jelikož působením fotonů již uvolnila elektrony. Uvolněné elektrony se prostřednictvím ferredoxinových molekul dostávají na ferredoxin NADP reduktázu. Ve světelné fázi se na vnitřní straně nahromadí protony, narůstá protonová koncentrace, respektive vzniká přebytek kladného náboje. To vytváří ven směřující hnací sílu. Protony mohou proudit směrem ven přes ATPázu, přičemž se uvolňuje energie, jelikož se systém dostává ze stavu vyšší energie do stavu nižší energie kvůli vyrovnání náboje a koncentrace. Uvolněná energie se zužívá na tvorbu ATP. Uvolněné protony a elektrony přijímá NADP a vzniká NADPH.
Shrnutí: Energie fotonů způsobuje nerovnoměrné rozložení protonů. To vytváří hnací sílu, která se používá na tvorbu ATP.

Reakce tmavé fáze nevyžadují světlo. V této fázi dochází k zabudování oxidu uhličitého do organických sloučenin, přičemž se využívá energie ATP vyprodukované ve světelné fázi a uhlovodíku NADPH.
Začněme se třemi molekulami cukru s pěti atomy uhlíku. Dohromady je to 15 atomů uhlíku. Enzymová bílkovina zabuduje do každé molekuly cukru jeden oxid uhličitý, přičemž se produkty rozštěpí. Takto vznikne 6 molekul se třemi atomy uhlíku: celkový počet atomů uhlíku se zvýší na 18. Následně pomocí 1 NADPH a 1 ATP vznikne glyceraldehyd-3-fosfát. Jeden z nich opustí cyklus, zatímco ostatní využitím 3 ATP se promění zpět na 3 cukry s pěti atomy uhlíku a celý cyklus začne znovu.
To znamená, že využitím ATP a NADPH vytvořených ve světelné fázi se v cyklu uvolnila jedna molekula se třemi atomy uhlíku. Ve dvou takových cyklech vzniknou dvě molekuly se třemi atomy uhlíku, které v případě spojení vytvoří glukózu se šesti atomy uhlíku. Ze vzniklé glukózy si rostlina vytvoří zásobu živin, škrob, respektive ji použije na tvorbu ATP v katabolických procesech.

Probíhají experimenty, které mají vést k vytvoření umělých fotosyntetizujících systémů. V umělém listu se reakce světelné a tmavé fáze uskutečňují odděleně ve dvou nádobách. Světelné reakce probíhají na nitridovém polovodiči, který rozkládá vodu, když je vystaven světlu. Kyslík se uvolňuje ve formě bublinek, protony a elektrony se dostávají do druhé nádoby, přičemž transfer elektronů se uskutečňuje prostřednictvím vedení. Ve druhénádobě probíhají reakce tmavé fáze. Zde vzniká pomocí kovového katalyzátoru z oxidu uhličitého a vody kyselina mravenčí. Tento systém umožňuje využití energie slunečního světla. Kromě toho může umožnit snížení množství oxidu uhličitého v atmosféře, což by pomohlo zmírnit skleníkový efekt.

Související doplňky

Chlorofyl

Chlorofyl je zelené barvivo nalezené v rostlinách, které hraje důležitou roli při fotosyntéze.

Koloběh kyslíku

Kyslík je nezbytným životním prvkem pro většinu organismů. Na Zemi je v neustálém koloběhu.

Skleníkový efekt

Lidská činnost zvyšuje skleníkový efekt a vede ke globálnímu oteplování.

Enzymy

Enzymy jsou molekuly proteinu katalyzující biochemické reakce. Jejich aktivita může být regulována.

Transportní procesy

Tato animace zobrazuje aktivní a pasivní transportní procesy probíhající přes buněčné membrány.

Znečištění ovzduší

Tato animace nám představí hlavní zdroje znečištění ovzduší v průmyslu, zemědělství a ve městech.

ADP, ATP

ATP je hlavním zdrojem energie pro buňky.

Koloběh uhlíku

Během fotosyntézy je uhlík vázán v organické hmotě, zatímco během dýchání se uvolní do atmosféry.

Květ

Animace prezentuje strukturu typického květu.

Kyslík (O₂) (střední stupeň)

Je bezbarvý plyn bez zápachu, důležitá součást atmosféry, nezbytná k udržení zemského života.

Měňavka velká

V sladké vodě žijící heterotrofní jednobuněčné organismy, jejichž tvar se neustále mění.

Niche

Termín v ekologii, který popisuje způsob života druhu.

Odlesňování

Odlesňování má mnoho negativních dopadů na životní prostředí.

Semena a klíčení

Dvouděložné rostliny mají zárodek se dvěma děložními lístky, jednoděložné s jedním.

Slunce

Průměr Slunce je asi 109 násobek průměru Země. Většina z jeho hmotnosti se skládá z vodíku.

Stavba listu

Animace zobrazuje hlavní typy listů a rozdíl mezi listy jednoděložných a dvouděložných rostlin.

Surface tension

Surface tension is the property of a liquid that allows it to obtain the smallest surface area possible.

Vegetativní orgány rostlin

Orgány, které rostlina potřebuje ke svému přežití a vývoji.

Krásnoočko zelené (Euglena viridis)

Jednobuněčný organismus schopný autotrofní a heterotrofní fotosyntézy žijící ve sladkých vodách.

Porovnání jednoděložných a dvouděložných rostlin

Krytosemenné rostliny rozdělujeme do dvou tříd na jednodeložné a dvoudeložné.

Added to your cart.