Autotrofizm
Faza ciemnościowa- niezależna od światła – składa się z reakcji biochemicznych, zachodzących przy wykorzystaniu energii chemicznej powstałej kosztem światła. Faza ta przebiega w stromie chloroplastów i polega na redukcji CO2 przy udziale siły asymilacyjnej. Przed redukcją CO2 zostaje związany przez odpowiedni związek organiczny, zwany akceptorem dwutlenku węgla. Jest nim najczęściej pięciowęglowy cukier (rybulozo-l,5-bisfosforan), który po przyłączeniu CO2 tworzy trójwęglowe łańcuchy kwasu glicerolowego. Ten etap przemian nazywamy karboksylacją. Następnie kwasy glicerolowe pod wpływem siły asymilacyjnej ulegają redukcji do aldehydu glicerolowego-triozy, która jest pierwszym produktem fotosyn tezy, używanym do innych przemian biochemicznych. Sumaryczne równanie wcześniej opisanych przemian można przedstawić równaniem:
3CO2+3H2O→chlorofil enzmy C3H6O3+3O2. Powstałe triozy są w części wykorzystywane do odbudowy akceptora CO2 (regeneracja akceptora), a w części stanowią substrat do syntezy innych węglowodanów, np. glukozy, sacharozy, skrobi oraz pozostałych związków organicznych, np. kwasów tłuszczowych trzyaminokwasów – wtórnych produktów fotosyntezy. Lokalizacja procesu w roślinie:
Reakcje fotosyntezy zachodzą w strukturach komórkowych zawierających barwniki fotosyntetyczne. U fotosyntetyzujących „Prokaryota” odbywają się one w ciałkach chromatoforowych barwnikowych, zaś w komórkach „Eukaryota”-w chloroplastach. Ciałka chromatoforowe są kulistymi lub jajowatymi strukturami o budowie warstwowej (lamelarnej), powstającymi z błony komórek przez jej wpuklanie się zawierającymi chlorofil bakteryjny i barwniki towarzyszące. Obserwacje chloroplastów w mikroskopie elektronowym pozwalają stwierdzić, że są one otoczone podwójną gładką błoną zewnętrzną, tzw. otoczką. We wnętrzu chloroplastów występują fałdujące się błony-lamelle, zawierające wbudowane barwniki asymilacyjne tworzące grana. Chloroplasty bez granowe występują u glonów, ich wnętrze wypełnia tylko system lamelli. Lamelle i błony tworzące pomosty między granami rozmieszczone są w półpłynnej stromie. U glonów w stromie występują też ogniska skrobiotwórcze – pirenoidy. Każda z części chloroplastu ma strukturę dopasowaną do spełnianych funkcji. W granach, obok wielu substancji chemicznych, znajdują się barwniki, zwłaszcza chlorofile, które wychwytują światło, stąd zachodzą tu reakcje fotochemiczne. Reakcje nie wymagające bezpośredniego udziału światła zachodzą w stromie.
Grana zawierają chlorofil pochłaniający energię świetlną i umożliwiający przetwarzanie jej na energię wiązań makroergicznych w ATP. W stromie zachodzą reakcje nie wymagające udziału światła, w czaasie których następuje redukcja CO2 i synteza monosacharydów, a z nich-innych złożonych związków organicznych, tzw. wtórnych produktów fotosyntezy. U roślin wielokomórkowych fotosynteza zachodzi w ich częściach zielonych. Rośliny beztkankowe przeprowadzają ten proces w spłaszczonych częściach plech. U roślin naczyniowych odbywa się ona w liściach, a także w zielonych łodygach czy peryferyjnie położonych tkankach zielonych owoców. Chloroplasty znajdują się także w komórkach aparatów szparkowych, mogą też występować w komórkach kolenchymy. Barwniki fotosyntetyczne i ich rola.
Fotoautotrofy wykorzystują do fotosyntezy energię promieniowania słonecznego o długości fal od około 400 do około 700 nm, przy czym absorbują głównie fale o długościach odpowiadających barwie niebieskiej i czerwonej. Barwniki zaliczamy do trzech głównych klas: chlorofili, karotenoidów i fikobilin. Chlorofile pochłaniają promienie niebieskie i czerwone, karotenoidy – niebieskie i zielone. Karotenoidy, podobnie jak chlorofile, występują u wszystkich roślin. F i k o b i l i n y zaś są barwnikami towarzyszącymi u krasnorostów i sinic. Rola barwników towarzyszących polega na tym że wychwytują one energię świetlną w obszarze 450-600 nm, w którym to absorbcja światła przez chlorofile jest stosunkowo niewielka. Zaabsorbowaną energię barwniki te przekazują na chlorofil. U glonów żyjących w wodzie szczególnie na większych głębokościach, występują specyficzne barwnik: fikoerytryna, fukoksantyna, fikocyjanina) przystosowane do wychwytywania światła o innych długościach fal niż promienie czerwone i niebieskie. Dzięki takim adaptacjom do warunków świetlnych środowiska (adaptacja chromatyczna) rośliny mogą fotosyntetyzować na dużych głębokościach (50-100 m), do których docierają tylko krótsze fale, bogatsze w energię niż fale czerwone -silnie absorbowane przez wodę. Chlorofile to zielone barwniki rozpuszczające się w rozpuszczalnikach organicznych, a nierozpuszczalne w wodzie. Są one pochodnymi porfirynowymi, zawierającymi magnez. U roślin wyższych występują dwie formy chlorofilu –a i b. Chlorofil a jest podstawowym niebieskozielonym barwnikiem występującym u wszystkich fotoautotrofów, z wyjątkiem bakterii. Chlorofil b to zielonożółty barwnik występujący u roślin wyższych i glonów, niezależnie od chlorofilu a. Zawartość chlorofilu b w liściach jest 2-3 razy mniejsza niż chlorofilu a. Rośliny cieniolubne zawierają więcej barwników, w tym chlorofilu b, niż rośliny światłolubne.
Jesteś tu: Botanika
Dodaj komentarz