Autotrofizm
Różne odmiany chlorofilu c występują w niewielkich ilościach u okrzemek, brunatnic i niektórych wiciowców obok odmiany barwnika a. Odmiana barwnika d towarzyszy chlorofilowi a u krasnorostów. U bakterii występują różne formy bakteriochlorofili. Barwniki zielone pochłaniają światło widzialne w zakresie 370-760 nm, przy czym każdy z nich ma swoje charakterystyczne widmo absorpcyjne z dwoma szczytami-jednym w zakresie czerwieni, drugim w części niebiesko-fioletowej. Karotenoidy to żółte lub pomarańczowe barwniki, występujące u fotoautotrofów w stężeniu 2-6 razy mniejszym niż chlorofile.
Nie rozpuszczają się w wodzie, łatwo rozpadają się pod wpływem światła i tlenu oraz absorbują światło w niebiesko-fioletowej części widma. Przebieg fotosyntezy. Faza świetlna. Cząsteczki chlorofilu po zaabsorbowaniu kwantów światła przechodzą w stan wzbudzenia, co powoduje wybicie z nich elektronów. Wybite elektrony mają zapas energii wskutek pochłonięcia kwantów światła. Elektrony te są wyłapywane i transportowane przez przenośniki elektronowe, które-odpowiednio uszeregowane-tworzą łańcuch przenoszenia elektronów, wbudowany w błony grań. Podczas przepływu przez kolejne ogniwa łańcucha elektrony tracą swą energię, która jest przechwytywana i wiązana chemicznie w postaci fosforanowych wiązań ATP. Wynika z tego, że przepływ strumienia elektronów przez łańcuch przenośników, wywołany energią świetlną, jest sprzężony z syntezą ATP – fosforylacją fotosyntetyczną.
W zależności od losów wybitych z chlorofilu elektronów i w zależności od układu przenośników elektronowych – wyróżniamy dwa typy fotofosforylacji. l. Jeżeli wybity z chlorofilu elektron wraca przez system przenośników na cząsteczkę chlorofilu, z którego został wybity, to – przechodząc na swój wyjściowy poziom energetyczny – oddaje energię, która jest akumulowana w ATP. Ten rodzaj fosforylacji nazywamy fotofosforylacją cykliczną, bowiem towarzyszy ona cyklicznemu transportowi elektronów. 2. Gdy wybite z chlorofilu elektrony zostaną przetransportowane na przenośnik wodorowy NADP, to do wytworzonej „dziury” w cząsteczce chlorofilu są przekazywane elektrony wybite z innej cząsteczki chlorofilu, a ta Zmiana poziomu energetycznego przenoszonych elektronów umożliwia zakumulowanie energii w ATP. Proces ten nazwano fosforylacją fotosyntetyczną (fotofosforylacją) niecykliczną, ponieważ zachodzi podczas niecyklicznego transportu elektronów . W przenoszeniu elektronów uczestniczą dwa systemy barwników oznaczone na schemacie PS I i PS II. Wodór z wody zostaje przyłączony do NADP, a tlen jest uwalniany do atmosfery. Obie drogi fotosyntetycznego transportu elektronów działają jednocześnie, a ich efektem jest wytworzenie siły asymilacyjnej (lub redukcyjnej): ATP i NADPH2, która jest wykorzystywana w reakcjach fazy niezależnej od światła. W rzeczywistości barwniki tworzą zespoły, które nazwano fotosystemami lub fotoukładami. Każdy fotoukład składa się z kilkuset cząsteczek chlorofilu, barwników dodatkowych, białek i innych substancji.
Budowa fotoukładu charakteryzuje się tym, że tylko jedna cząsteczka chlorofilu jest aktywna, tworząc tzw, centrum aktywne fotosystemu. Pozostałe cząsteczki barwników tworzą rodzaj anteny wychwytującej fotony i przekazującej ich energię do centrum aktywnego. Fotosystem jest więc pułapką dla fotonów, których energię – jak w soczewce – skupia i kieruje na aktywną cząsteczkę chlorofilu, z której wybijany jest elektron. U roślin wyższych wykryto dwa fotosystemy. Fotosystem I (PS I) zawie; głównie chlorofil a i karotenidy, a jego centrum aktywne wykazuje maksi mum absorbcji światła o długości 700 nm. PS I jest ewolucyjnie starszy i wiąże się z cyklicznym transportem elektronów oraz z ich przekazywaniem na NADP. Fotosystem II (PS II) zawiera chlorofil a, b i ksantofil, a jego maksimum absorbcji światła wynosi 680 nm. Ten fotosystem przekazuje elektron z wody na PS I, czemu towarzyszy wydzielanie tlenu. Oba systemy usytuowane są w innych częściach grań i działają razem, choć inaktywacja jednego z nich nie wstrzymuje fotosyntezy. O współdziałaniu obu fotosystemów świadczą wyniki badań intensywności fotosy tezy przy naświetlaniu roślin światłem o różnych długościach fal. Faza ciemnościowa. Pobrany z atmosfery CO2 jest przyłączany do uaktywnionego pięciowęglowego cukru – rybulozo-l,5-bisfosforanu (RuDP lub RDP), który rozpoczyna cykl przemian zwany cyklem Calvina (na cześć badacza, laureata nagrody Nobla). Produktem karboksylacji jest trójwęglowy związek – kwas 3-fosfoglicerynowy (PGA), który przy udziale siły asymilacyjnej ulega redukcji i przekształca się w aldehyd 3-fosfoglicerynowy (PGA1 = GAP), wyjściowy związek do dalszych reakcji (ryć. 50). Ze schematu wynika, że przyłączane są jednocześnie trzy cząsteczki CO2, a z powstających sześciu cząsteczek triozy (PGA1) pięć jest wykorzystywanych do odbudowy (regeneracji) akceptora CO2 – RuDP, zaś tylko jedna stanowi produkt netto fotosyntezy i jest substratem do wytwarzania wszystkich związków organicznych występujących w roślinie, ulegając przekształceniu w heksozy i dalej w inne sacharydy lub dostarczając szkieletu węglowego do budowy białek, lipidów i innych związków organicznych. Warunki i intensywność fotosyntezy. Intensywność procesu fotosyntezy zależy od wielu czynników zewnętrznych (egzogennych) i wewnętrznych (endogennych). Światło jest podstawowym czynnikiem fotosyntezy v jej fazie świetlnej.
Jesteś tu: Botanika
Dodaj komentarz