Fotosintezė

http://wall.kabegami.com/word/%E8%91%89%E3%83%BB%E6%A4%8D%E7%89%A9?page=7

Jau aptartuose metaboliniuose keliuose organizmai gaudavo energijos oksiduodami organinius junginius. Tačiau iš kur šie organizmai gauna organines molekules? Vieni organizmai, tarp kurių yra gyvūnai ir dauguma mikrobų, maitinasi kitų organizmų gaminamomis medžiagomis. Pavyzdžiui, bakterijos gali katabolizuoti mirusių augalų ir gyvūnų junginius arba jos gali gauti maistinių medžiagų iš gyvų šeimininkų.

Kiti organizmai gali sintetinti kompleksinius organinius junginius iš paprastų neorganinių junginių. Pagrindinis tokios sintezės mechanizmas yra vadinamas fotosinteze, kurią atlieka augalai ir nemažai mikroorganizmų. Iš esmės, fotosintezė yra šviesos energijos, gaunamos iš saulės, pavertimas į cheminę energiją. Cheminė energija yra panaudojama paversti atmosferinį CO2 į labiau redukuotus anglies junginius, dažniausiai cukrus.

Terminas fotosintezė apibendrina patį procesą: foto (photo) reiškia šviesą, o sintezė nurodo organinių medžiagų „surinkimą“. Ši cukrų sintezė, naudojant CO2 dujų anglies atomus, taip pat vadinama anglies fiksacija. Gyvybės tęstinumas Žemėje yra priklausomas nuo šio anglies recirkuliavimo. Fotosintezę atlieka cianobakterijos, dumbliai ir žalieji augalai.

https://en.wikipedia.org/wiki/Photosynthesis

Fotosintezę galima apibendrinti šiomis lygtimis:

Augalai, dumbliai ir cianobakterijos naudoja vandenį kaip vandenilio donorą ir atpalaiduoja O2:

6 CO2 + 12 H2O + šviesos energija -> C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2

Purpurinės ir žaliosios sierabakterės naudoja H2S kaip vandenilio donorą, pagamindamos sieros granules:

6 CO2 + 12 H2S + šviesos energija -> C6H12O6 + 6 H2O + 12 S

Fotosintezės eigoje elektronai yra „atimami“ iš mažos energijos vandenilio atomų ir įjungiami į aukštą energiją turinčias cukraus molekules. Papildomą energiją netiesiogiai suteikia šviesos energiją.

Fotosintezė vyksta dvejomis stadijomis. Pirmojoje stadijoje, kuri vadinama nuo šviesos priklausomos reakcijos arba šviesos fazė, šviesos energija yra panaudojama, kad iš ADP ir Pi būtų gauta ATP. Taip pat šviesos stadijos metu elektronų nešikliai NADP+ yra redukuojami į NADPH. Kofermentas NADPH, kaip ir NADH, yra energija turtingas elektronų nešiklis. Antrojoje stadijoje, kuri vadinama nuo šviesos nepriklausomos reakcijos arba tamsos fazė, elektronai kartu su ATP energija yra panaudojami CO2 redukavimui iki cukrų.

http://www.eschooltoday.com/photosynthesis/dark-and-light-reactions.html

Nuo šviesos priklausomos reakcijos.

Fotofosforilinimas yra vienas iš trijų būdų ATP molekulei susiformuoti ir jis vyksta tik fotosintetinančiose ląstelėse. Šio mechanizmo metu chlorofilo molekulės sugeria šviesos energiją ir sužadinami kai kurie molekulių elektronai. Dažniausiai žaliųjų augalų, dumblių ir cianobakterijų naudojamas chlorofilas yra chlorofilas a. Jis yra augalų ir dumblių chloroplastų tilakoidų membranose bei cianobakterijų fotosintetinančių struktūrų membranose (bakterijos neturi chloroplastų). Kitos bakterijos naudoja bakterinius chlorofilus (bacteriochlorophylls).

Chlorofilo molekulės sužadinti elektronai pereina pirmajai nešiklių molekulių eilei – elektronų transporto grandinei, panašiai į naudojamą ląsteliniame kvėpavime. Kai elektronai keliauja elektronų pernašos grandinės nešiklių molekulėmis, per membraną pumpuojami protonai ir chemiosmoso būdu ADP verčiamas į ATP.

Chlorofilas ir kiti pigmentai yra supakuoti chloroplastų tilakoiduose ir vadinami fotosistemomis. Fotosistemoje II yra chlorofilas, kuris jautrus 680 nm ilgio šviesos bangoms. Nors ši fotosistema greičiausiai susikūrė pirma, II-asis numeris suteiktas dėl to, kad ji atrasta antra. Fotosistemoje I yra chlorofilas, jautrus 700 nm ilgio šviesos bangoms.

Yra du elektronų pernešimo tipai – ciklinis ir neciklinis. Ciklinio elektronų pernešimo metu elektronai, atpalaiduoti iš fotosistemos I chlorofilo molekulių, grįžta atgal chlorofilui.

http://byjus.com/biology/cyclic-photophosphorylation/
 Ciklinis elektronų pernešimo kelias

Neciklinio elektronų pernešimo metu elektronai, atpalaiduojami iš fotosistemų I ir II chlorofilo molekulių, negrįžta chlorofilams, o yra įterpiami į NADPH. Elektronai, kuriuos prarado chlorofilo molekulės, yra pakeičiami iš H2O molekulių atkeliavusiais elektronais. Apibendrinus: neciklinio elektronų pernešimo (fosforilinimo) produktai yra ATP (suformuota chemiosmoso būdu), O2 (iš vandens molekulių) ir NADPH (kurio elektronai ir protonai atkeliavo iš vandens).

http://www.majordifferences.com/2013/02/difference-between-cyclic-and-non.html#.WVaNQunnpPY

Nuo šviesos nepriklausomos reakcijos.

Nuo šviesos nepriklausomos (tamsos) reakcijos taip yra vadinamos, nes joms vykti šviesa nebūtina. Šios reakcijos – kompleksinis ciklinis kelias, vadinamas Kalvino ciklas, kuriame fiksuojamas CO2, kuris panaudojamas sintetinant cukrus.

Šioje schemoje pavaizduoti trys ciklo apsisukimai, kuriuose yra fiksuojamos trys CO2 molekulės ir yra pagaminama viena gliceralaldehido-3-fosfato molekulė, kuri išeina iš ciklo. Dvi gliceralaldehido-3-fosfato molekulės yra reikalingos gliukozei gauti. Be to, vienai gliukozės molekulei susintetinti, Kalvino ciklas turi apsisukti šešis kartus, todėl reikia 6 CO2 molekulių, 18 ATP molekulių ir 12 NADPH molekulių.

https://www.khanacademy.org/science/biology/photosynthesis-in-plants/the-calvin-cycle-reactions/a/calvin-cycle

Sekit ir dalinkitės. Nauji įrašai kiekvieną pirmadienį, trečiadienį ir penktadienį. Iki kito susitikimo :)

chekas

Informacijos šaltiniai:
  • Gerard J. Tortora, Berdell R.Funke, Christine L. Case. "Microbiology. An Indtroduction". 11th edition. p 138-139

Komentarų nėra:

Rašyti komentarą