Fotosyntéza

Fotosyntéza

Rastliny sú schopné premeniť anorganické látky (oxid uhličitý a voda) do organického cukru.

Biológia

Kľúčové slová

Fotosyntéza, Svetelná fáza, Tmavá fáza, chloroplast, katabolický proces, autotróf, list, svetlo, slnečné svetlo, kyslík, organický materiál, oxid uhličitý, glukóza, slnečná energia, voda, produkcia kyslíka, viazanie oxidu uhličitého, vnútorná membrána, granum, tylakoid, matrix, Fotosystém II, Fotosystém I, fotosyntetické pigmenty, ATP, ATPáza, elektrónový transportný reťazec, glycerová kyselina-3-fosfát, glyceraldehyd 3-fosfát, ribulosa-1,5-difosfát, premena energie, Kroky, fotón, atmosferické plyny, uhľohydrát, Slnko, metabolizmus, rastlina, biochémie, biológia, _javasolt

Súvisiace extra

Scénky

Princíp fotosyntézy

Štruktúra listu

Fotosyntéza

Bunka

Svetelná fáza

Tmavá fáza

Umelý list

Animácia

Rozprávanie

Počas fotosyntézy rastlina vyrába pomocou slnečnej energie z anorganického oxidu uhličitého organickú látku - glukózu. V rámci tohto procesu vzniká aj kyslík.

Fotosyntéza prebieha v zelených častiach rastliny: v listoch a často aj v mäkkej stonke. Zelenú farbu spôsobuje asimilačné pletivo, ktorého bunky obsahujú veľké množstvo fotosyntetizujúcich chloroplastov.

Chloroplasty majú dvojitú membránu. Vnútorná membrána vytvára tylakoidy v tvare disku, ktoré poukladané na seba vytvárajú stĺpovité granum. Membrána tylakoidov obsahuje kľúčové enzýmy svetelnej fázy fotosyntézy.

Najdôležitejšie z nich sú dva fotosystémy a elektrónový transportný reťazec.
Vo fotosystémoch sa nachádzajú pigmenty naviazané na bielkoviny, ktoré pohlcujú svetlo. Spomedzi nich je najdôležitejší chlorofyl.

Molekuly centrálneho chlorofylu a fotosystému II sú excitované fotónmi a uvoľňujú elektróny. Tieto elektróny sa dostávajú do elektrónového transportného systému. Oxidovaný chlorofyl s elektrónovým deficitom si elektróny doplní z molekuly vody, tento proces je štiepenie vody: kyslíky molekúl vody sa zjednotia do kyslíkových molekúl a protóny sa zhromaždia na vnútornej strane.
Prvým článkom elektrónového transportného reťazca je plastochinón, ktorý odovzdáva elektróny cytochrómovému komplexu. Cytochróm je bielkovina s obsahom železa, ktorá odovzdáva elektróny plastocyanínu, pričom na vnútornú stranu pumpuje ďalšie protóny.
Elektróny sa z elektrónového transportného reťazca dostávajú do fotosystému I. Centrálna chlorofylová molekula fotosystému I je v stave elektrónového deficitu, nakoľko predošle pôsobením fotónov uvoľnila elektróny. Uvoľnené elektróny sa prostredníctvom ferredoxínových molekúl dostávajú na ferredoxín NADP reduktázu. V svetelnej fáze sa na vnútornej strane nahromadia protóny, narastá protónová koncentrácia, respektíve vzniká prebytok kladného náboja. To vytvára von smerujúcu hnaciu silu. Protóny môžu prúdiť smerom von cez ATPázu, pričom sa uvoľňuje energia, nakoľko sa systém dostáva zo stavu vyššej energie do stavu nižšej energie kvôli vyrovnaniu náboja a koncentrácie. Uvoľnená energia sa použije na tvorbu ATP. Uvoľnené protóny a elektróny prijíma NADP a vzniká NADPH.
Zhrnutie: Energia fotónov spôsobuje nerovnomerné rozloženie protónov. To vytvára hnaciu silu, ktorá sa použije na tvorbu ATP.

Reakcie tmavej fázy si nevyžadujú svetlo. V tejto fáze dochádza k zabudovaniu oxidu uhličitého do organických zlúčenín, pričom sa využíva energia ATP vyprodukovaného v svetelnej fáze a vodíky NADPH.
Začnime s 3 molekulami cukru s 5 uhlíkovými atómami. Dokopy majú 15 uhlíkových atómov. Enzýmová bielkovina zabuduje do každej molekuly cukru jeden oxid uhličitý, pričom sa produkty rozštiepia. Takto vznikne 6 molekúl s 3 uhlíkovými atómami: celkový počet uhlíkových atómov sa zvýši na 18. Potom použitím 1 NADPH a 1 ATP v prípade každej molekuly vznikne glyceraldehyd-3-fosfát. Jeden z nich opustí cyklus, kým ostatné využitím 3 ATP sa premenia späť na 3 cukry s 5 uhlíkovými atómami a celý cyklus sa začne odznova.
To znamená, že využitím ATP a NADPH vytvorených v svetelnej fáze sa v cykle uvoľnila jedna molekula s 3 uhlíkovými atómami. V dvoch takýchto cykloch vzniknú dve molekuly s 3 uhlíkovými atómami, ktoré keď sa spoja, vytvoria glukózu so 6 uhlíkovými atómami. Zo vzniknutej glukózy si rastlina vytvorí zásobu živín, škrob, respektíve ju použije na tvorbu ATP v katabolických procesoch.

Prebiehajú experimenty, ktoré majú viesť k vytvoreniu umelých fotosyntetizujúcich systémov. V umelom liste reakcie svetelnej a tmavej fázy sa uskutočňujú oddelene v dvoch nádobách. Svetelné reakcie prebiehajú na nitridovom polovodiči, ktorý rozkladá vodu, keď je vystavený svetlu. Kyslík sa uvoľňuje vo forme bubliniek, protóny a elektróny sa dostávajú do druhej nádoby, pričom transfer elektrónov sa uskutočňuje cez vedenie. V tejto nádobe prebiehajú reakcie tmavej fázy. Tu vzniká pomocou kovového katalyzátora z oxidu uhličitého a vody kyselina mravčia. Tento systém umožňuje využitie energie slnečného svetla. Okrem toho môže umožniť zníženie množstva oxidu uhličitého v atmosfére, čo by pomohlo zmierniť skleníkový efekt.

Súvisiace extra

Chlorofyl

Chlorofyl je zelené farbivo nájdené v rastlinách, ktoré hrá dôležitú úlohu pri fotosyntéze.

Kolobeh kyslíka

Kyslík je nevyhnutným životným prvkom pre väčšinu organizmov. Na Zemi je v neustálom kolobehu.

Skleníkový efekt

Ľudská činnosť zvyšuje skleníkový efekt a vedie ku globálnemu otepľovaniu.

Enzýmy

Enzýmy sú molekuly proteínu katalyzujúce biochemické reakcie. Ich aktivita môže byť regulovaná.

Transportné procesy

Táto animácia zobrazuje aktívne a pasívne transportné procesy prebiehajúce cez bunkové membrány.

Znečistenie ovzdušia

Táto animácia nám predstaví hlavné zdroje znečistenia ovzdušia v priemysle, poľnohospodárstve a v mestách.

ADP, ATP

ATP je hlavným zdrojom energie pre bunky.

Kolobeh uhlíka

Počas fotosyntézy je uhlík viazaný v organickej hmote, zatiaľ čo počas dýchania sa uvoľní do atmosféry.

Kvet

Animácia prezentuje štruktúru typického kvetu.

Kyslík (O₂) (stredný stupeň)

Kyslík je na Zemi najrozšírenejším prvkom.

Meňavka veľká

V sladkej vode žijúce heterotrofné jednobunkové organizmy, ktorých tvar sa neustále mení.

Nika

Termín v ekológií, ktorý popisuje spôsob života druhu.

Odlesňovanie

Ničenie lesov má mnoho negatívnych dopadov na životné prostredie.

Povrchové napätie

Povrchové napätie je charakteristickou vlastnosťou kvapalín, ktorá im umožňuje nadobudnúť tvar s najmenším možným povrchom.

Semená a klíčenie

Dvojklíčnolistové rastliny majú zárodok s dvoma klíčnymi listami, jednoklíčnolistové s jedným.

Slnko

Priemer Slnka je asi 109 násobok priemeru Zeme. Väčšina z jeho hmotnosti sa skladá z vodíka.

Stavba listu

Animácia zobrazuje hlavné typy listov a rozdiel medzi listami jednoklíčnolistových a dvojklíčnolistových rastlín.

Vegetatívne orgány rastlín

Orgány, ktoré rastlina potrebuje k svojmu prežitiu a vývoju.

Eugléna zelená (Euglena viridis)

Jednobunkovce schopné autotrófnej a heterotrófnej fotosyntézy žijúce v sladkých vodách.

Porovnanie jednoklíčnolistových a dvojklíčnolistových rastlín

Krytosemenné rastliny rozdeľujeme do dvoch skupín: na jednoklíčnolistové a dvojklíčnolistové rastliny.

Added to your cart.