Fotosintze Fotosintze Organisko vielu aprite aug pc Vtola

Fotosintēze

Fotosintēze Organisko vielu aprite augā (pēc Vītola 1975)

Fotosintēze 1771. gads Dž. Pristlija eksperiments

Fotosintēze - gaismas enerģijas transformācija organisko vielu ķīmiskajā enerģijā, izmantojot oglekļa dioksīdu un ūdeni. Fotosintēze raksturīga zaļajiem augiem un fotosintezējošām baktērijām.

Fotosintēze Redzamā gaisma – elektromagnētiskais starojums

Fotosintēze Hloroplasts Vaskulārajos augos fotosintēze notiek hloroplastos.

Fotosintēze

Fotosintēze Kāpēc augi ir zaļi? Foto no: http: //www. emc. maricopa. edu/. . . /BIOBK/Bio. Book. PS. html

Fotosintēze Pigmenti Hlorofils – salikts esteris • Šķīst – etilspirtā, acetonā, ēterī, benzolā • Reaģējot ar sārmiem: hlorofils hlorofilids • Reaģējot ar skābēm: hlorofils feofitins • Albīnisms: hlorofils nesintezējas auga ģenētisko īpašību dēļ • Hloroze: Mg, Fe u. c. minerālelementu trūkums • Etiolācija: trūkst gaisma • Gaismas absorbcijas max. hla: 440, 660 nm; hlb: 460; 640 nm • Fluorescence: 668 nm

Hlorofila gaismas absorbcijas spektrs

Fotosintēzes pigmenti Hlorofils Acer campestre– lauku kļava Urtica dioica – lielā nātre Hepatica maxima – lielā vizbulīte Attēli no: http: //www. uni-graz. at/~oberma/baum-dias/acer-campestre-3. jpg, http: //www. skalnicky. cz/jpeg/Hepatica%20 maxima%20 foto. J%20 Peters. jpg, http: //ftp. funet. fi/pub/sci/bio/life/plants/magnoliophyta/magnoliophytina/magnoliopsida/urticaceae/urtica/dioica-2. jpg

Fotosintēzes pigmenti Karotinoīdi β karotīns Karotinoīdi: tetraterpēni Šķīst: acetonā, benzolā, hloroformā Gaismas absorbcijas max. : 400 -500 nm Karotinoīdu fizioloģiskā nozīme 1. Saista h (palīgpigments) 2. Novērš hlorofila sadalīšanos 3. Piedod ziedlapām, augļiem u. c. krāsu 4. -karotīna hidrolīzes rezultātā sintezējas A vitamīns.

Fotosintēze Hlorofila un karotinoīdu gaismas absorbcijas spektrs

Fotosintēzes pigmenti Karotinoīdi Acer palmatum – Japānas kļava rudenī Acer saccharum– cukura kļava rudenī Daucus carota– parastais burkāns Foto no: http: //www. andrews. edu/~rjo/Photographs/Fall%20 sugar%20 maple%20 leaves. JPG, http: //www. photoseek. com/wa 1 usa. html http: //www. biologie. uni-hamburg. de/b-online/schaugarten/Daucuscarota. L/BDaucuscarota. L 2. jpg

Fotosintēzes pigmenti Fikobilīni (sārtaļģēs, zilaļģēs) Fikobilīni – tetrapiroli • Šķīst: ūdenī pēc autolīzes (nešķīst – organiskos šķīdinātājos) • Gaismas absorbcijas maksimums: 500 -650 nm Hromatiskā adaptācija – pigmentu pielāgošanās gaismas apstākļiem ūdenskrātuvēs: • 34 m dziļumā nav sarkanā gaisma • 177 m dziļumā nav arī dzeltenā gaisma • 322 m dziļumā nav arī zaļā gaisma • >500 m dziļumā nav arī zili violeta gaisma

Fotosintēzes pigmentu absorbcijas spektri Foto no: http: //www. emc. maricopa. edu/. . . /BIOBK/Bio. Book. PS. html

Fotosintēzes pigmenti Fikobilīni Sārtaļģe fikoeritrīns Foto no: http: //www. ucmp. berkeley. edu/protista/rhodophyta. html, http: //user. uni-frankfurt. de/~schauder/cyanos/pleurof_bg. jpg Cianobaktērijas fikocianīns

Pigmenti Antociāni (vakuolās) · Antociāni - glikozīdi · Šķīst : ūdenī · Gaismas absorbcijas max. : dzeltenajā un zaļajā spektra daļā · Antociāni fotosintēzē nepiedalās (gaismas enerģija siltuma enerģijā) Antociānu fizioloģiskā loma augos 1. Termoregulācija 2. Sekmē ogļhidrātu sintēzi augos 3. Palielina saistītā ūdens daudzumu 4. Kalnu augos daudz antociānu

Pigmenti Antociāni Fagus sylvatica – Eiropas dižskābardis ‘Purpurea’ Acer – kļava Rubus plicatus – krokainā cūcene Foto no: http: //www. littlemiami. com/LMI%20 Levy%20 Photographs/NFP-1 -4%20 Frosted%20 Red%20 Maple%20 Leaf-John%20 Bryan%20 State%20 Park-Oh. jpg http: //www. biologie. de/biowiki/Bild: Brombeere. jpg, http: //www. kurowski. pl/foto/fagus_sylvatica_atropunicea_purpurea. jpg

Hloroplasti (1 -500 hloroplastu vaskulāro augu lapu šūnā) 1 hloroplastā: 40 – 50 granas; 1 granā: 50 – 60 tilakoīdu

Hloroplasti • Zaļaļģēs – lentveida, diskveida, zvaigžņveida hloroplasti. Ir tilakoīdi, nav granas. • Sārtaļģēs – hloroplasti ar tilakoīdiem. • Cianobaktērijās (zilaļģēs) nav hloroplastu. Citoplazmā lamelāras membrānas

Fotosintēzes gaismas reakcijas

Fotosintēzes gaismas reakcijas

Fotosintēze Fotosistēmas darbības shēma Gaismas kvantus saista visi pigmenti, bet gaismas enerģijas → ķīmiskajā – fotosistēmas centrā hla Foto no: http: //www. botany. uwc. ac. za/ecotree/photosynthesis/images/photosystemmove 1. gif

Redzamās gaismas enerģija Krāsa Viļņu garums nm Enerģija 1 einšteinā 1 kvanta enerģija e. V Sarkana 647 -740 40 1, 77 Oranža 585 -647 44 1, 91 Dzeltena 550 -585 48 2, 07 Zaļa 491 -550 58 2, 31 Zila 424 -491 62 2, 61 Violeta 400 -424 72 3, 10

Gaismas kvantu saistīšana hlorofila molekulā Elektronu enerģētiskie līmeņi hlorofila molekulā

Fotosintēzes gaismas reakcijas

Fotosintēzes gaismas reakciju norise 1. Gaismas kvantu saistīšana un ierosinātas hlorofila molekulas (hl*) izveidošanās 2. Elektronu pārnešana no hl* uz akceptoru 3. Hlorofila molekulas reģenerācija 4. Saistītās enerģijas izmantošana ATP un NADPH sintēzei

Fotosintēzes gaismas reakcijas

Fotosintēzes gaismas reakcijas

Fotofosforilācija

Fotosintēzes gaismas un tumsas reakcijas Stromā Tilakoīdos O 2 (CH 2 O) ATP NADPH hγ Fotoķīmiskās reakcijas 2 H 2 O Bioķīmiskās reakcijas CO 2

Fotosintēze C 3 tips Hepatica nobilis – zilā vizbulīte Pinus sylvestris – parastā priede Quercus robur – parastais ozols

Fotosintēze CO 2 asimilācija + CO 2 saista Rb. BP (ribulozobifostāts), ferments Rb. BP-karboksilāze. FGA (fosfoglicerīnaldehids, 3 C atomi) – pirmais savienojums (ogļhidrāts), kas sintezējas C 3 tipa fotosintēzes tumsas reakcijās. Foto no: http: //www. emc. maricopa. edu/. . . /BIOBK/Bio. Book. PS. html

C 3 tipa fotosintēzes reakcijas (Kalvina cikls) 5/6 FGA molekulu → CO 2 akceptora Rb. BP sintēzei 1/6 FGA molekulu → fruktozes, cietes, saharozes u. c. sintēzei

Fotosintēze C 3 tipa fotosintēzes tumsas (bioķīmiskās) reakcijas

Fotosintēze Lapa kā fotosintēzes orgāns C 4 tipa augs C 3 tipa augs Attēls no: http: //www. emc. maricopa. edu/faculty/farabee/BIOBK/C 4 leaf. gif

Fotosintēze C 4 tipa fotosintēzes reakciju shēma Mezofila šūnās → karboksilācija – CO 2 piesaiste FEP (fosfoenolpiruvāts), ferments FEP-karboksilāze. Oksāletiķskābe → ābolskābe (4 C atomi), pirmie fotosintēzes tumsas reakciju produkti, tāpēc C 4 tipa reakcijas. Vainaga šūnās → dekarboksilācija, CO 2 → C 3 cikla reakcijās. Attēls no: http: //www. emc. maricopa. edu/faculty/farabee/BIOBK/C 4 leaf. gif

Fotosintēze C 4 tips Panicum miliaceum Zea mays – parastā kukurūza Attēls no: http: //www. expasy. org/spotlight/images/sptlt 057_1. jpg Attēls no: http: //www. botanik. uni-karlsruhe. de/garten/fotos-hassler/Panicum%20 miliaceum%20 Bot. KA%20 S 2. jpg Attēls no: http: //www. nybg. org/bsci/belize/Saccharum_offininarum_1. jpg Saccharum officinarum

Fotosintēze Jaukts C 3 -C 4 tips Lycopersicum esculentum – ēdamais tomāts Nicotiana tabacum – parastā tabaka Attēls no: http: //www 2. mpiz-koeln. mpg. de/pr/garten/schau/Lycopersiconlycopersicum/BLycopersiconlycopersicum 1. jpg Attēls no: http: //www. chili-balkon. de/solanaceae/bilder/nicotiana_tabacum. jpg Attēls no: http: //www. newfs. org/nurscat 05/pix/Vitis-labrusca 9150 -Cathe. jpg Vitis labrusca – Amerikas vīnkoks

Fotosintēze CAM tipa fotosintēzes reakciju shēma CAM tipa fotosintēzes reakcijas = C 4 reakcijām, tikai karboksilācija un dekarboksilācija atdalītas laikā nevis telpā Attēls no: http: //www. cabnr. unr. edu/cam/images/Education/CAMDay. Night. jpg

Fotosintēze CAM tips Yucca filamentosa – Šķiedru juka Sedum acre – kodīgais laimiņš Attēls no: http: //magnar. aspaker. no/Sedum%20 acre. jpg Attēls no: http: //www. bd. lst. se/published. Objects/10001547/Crassula_aquatica. jpg Attēls no: http: //www. tarbes. fr/espaces_verts/images/photo%20 economie%20 eau/yucca%20 filamentosa. jpg Crassula aquatica – ūdeņu biezlape

CAM metabolisms Classic CAM plants. Saguaro Cacti (Carnegiea gigantea) in Sonora

C 3 – CAM metabolisms )This is a Welwitschia growing in the Namib desert of South Africa. It has only two strap-like leaves (highly dissected by wind in this photo) and gets all of its water from fog. It is a Gymnosperm and exhibits C 3 -CAM intermediate metabolism

Fotosintēze Gaismas enerģijas izmantošana fotosintēzē ~10% ~2%

Fotosintēzes bioloģiskā nozīme • Gaismas enerģijas transformācija ķīmisko saišu enerģijā (1 -2% Saules enerģijas) • Sintezējas organiskas vielas (~ 2 × 1011 t gadā) • Atjauno skābekļa daudzumu uz Zemes • Novērš CO 2 uzkrāšanos atmosfērā • Novērš piesārņojumu un spēj regulēt klimatu uz Zemes