Fotoszintézis

A fotoszintézis fogalma Fotoszintézis során a növények szervetlen anyagból, azaz szén-dioxidból és vízből fényenergia kémiai energiává alakítása mellett szerves anyagot, glükózt állítanak elő, miközben oxigén képződik. A növények ezért autotróf élőlények.

A fény A Nap elektromágneses sugárzásának csak a 400 nm-től 760 nm-ig terjedő, az emberi szem számára is érzékelhető tartománya alkalmas a fotoszintézisre. A fény energiával rendelkező elemi részecskék, fotonok sokaságából áll.  

Fotoszintetizáló (fotoautotróf) élőlény: C-forrása: CO2 H-forrása: H2O E-forrása: fényenergia Eredmény: szerves anyag Jelentősége: ökológiailag: termelő szervezetek >> heterotrófok számára (a tápláléklánc alapja) O2 termelés, CO2 fogyasztás >> légkör összetétele, hőmérséklete ózonpajzs >> a földi fotoszintézis során alakult ki

Kellékek 1. fotoszintetikus pigmentek kékmoszatok >> fikocianin vörösmoszatok >> fikoeritrin barnamoszatok >> fukoxantin zöldmoszatok mohák harasztok nyitvatermők zárvatermők 2.delokalizált elektronrendszer karotin xantofill likopin klorofill a/b a látható fény gerjeszti őket (ezért színesek) >>képesek e- -okat leadni 3. elhelyezkedésük a sejtben: membránhoz kötötten prokarioták: sejthártya-betüremkedés eukarioták: színtest belső membránja

2. fény

a pigmentek fényelnyelése

zöld színtest (kloroplasztisz) hajtásos növényeknél: levél >> asszimiláló alapszövet >> kloroplasztisz

A fotoszintetikus színanyagok A fotoszintézis akkor működhet hatékonyan, ha – a többi biokémiai folyamathoz hasonlóan – térben elkülönül a sejt más részétől. Elkülönített tere a színtest. Ez a sejtszervecske kettős membránnal rendelkezik. Külső membránja (2) határozza meg az alakját, a méretét (5-10 μm) és gondoskodik a színtest alapállománya, a sztróma (3) és a sejtplazma elválasztásáról. A sztrómában játszódik le a fotoszintézis sötét szakasza. A színtest belső membránja, a tilakoid (4) nagy felületű, ezért nagy mennyiségű pigmentrendszert tartalmazhat. A hatékonyabb térkitöltés érdekében a tilakoid lapos membránkorongokra, gránumokra (5) tagolódik, amelyek oszlopokba rendeződnek. Ezeket a gránumtilakoidokat (5) sztrómatilakoidok (6) kötik össze egymással. A gránumokban játszódik le a fotoszintézis fényszakasza, belső terükben (7) pedig a fotolízis. 

kloroplasztisz és annak szerkezete

e- a belső membránba ágyazott fotorendszerek (pigmentrendszerek) klorofill A klorofill B karotin xantofill PS I. 700 nm PS II. 680 nm e- fénygyűjtő antennák reakciócentrum fény

A fotoszintézis részfolyamata FÉNYSZAKASZ: fényenergia megkötése és kémiai E-vá alakítása SÖTÉTSZAKASZ: CO2 megkötése és redukálása NADP-nikotinsavamid-adenin-dinukleotid-foszfát=elektronszállító nuklotid H2O O2 FÉNYSZAKASZ FÉNY ADP NADP+ ATP NADPH SÖTÉTSZAKASZ CO2 C6H12O6

I. A fényszakasz ADP + P energiaszint ATP e- e- NADP+ NADPH O2 H2O e- e- -trp.-lánc e- O2 NADP+ NADPH elektrontranszport-lánc p+ H2O PS I. e- PS II. fény fény fény p+

[Melvin Calvin USA biokémikus] 6 molekula II. A sötétszakasz CO2 1 C 6 molekula 12 molekula 5 C ribulóz 1,5-difoszfát 3 C glicerinsav-3-foszfát NADPH NADP+ Calvin-ciklus ATP ADP ATP ADP + P 10 molekula 12 molekula 3 C glicerinaldehid-3-foszfát 3 C glicerinaldehid-3-foszfát 1 molekula 2 molekula 3 C glicerinaldehid-3-foszfát 6 C glükóz-foszfát

A fotoszintézis általános reakcióegyenlete: fény 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2

Animáció http://celebrate.digitalbrain.com/celebrate/accounts/sebokne/web/feny/home/ http://celebrate.digitalbrain.com/celebrate/accounts/sebokne/web/sotet/home/