Fotosyntese og celleånding

Honelako gehiago

ØKOLOGI

by Yusef Ishqair Ishqair

Oksygen

by Håkon Helmen Fossum Fossum

Livet i fjøra

by Marielle Rodrigues Rodrigues

Naturfag 8. 9. 20/21

by Ole Gunnar Klingberg Klingberg

Fotosyntese og celleånding

Celleånding

C6H12O6 + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O + energi (ATP)

Motsatt av fotosyntese

Livsnødvendig prosess for alle celler.

Skaffer cellene energi og frigjør avfallsstoffer

Hvordan prokaryote og eukaryote celler får tak i energi i mat og brennstoffene

Faktorer som påvirker celleånding

Type og alder av organisme

Temperatur

Oksygentilgjengelighet

Subtrattilgjengelighet (stivelse, sukker)

Aerob celleånding

Oksidativ fosforylering

Dannelse av ATP

Protongradient - diffusjon

ATP-syntese

Fra ADP og Pi til ATP

Elektrontransport

NADH og FADH2 fungerer som elektronbærere

NADH og FADH2 fra Krebssyklus sikrer frigjøring av protoner som kan brukes til ATP-syntese

Skaper ikke ATP direkte, men viktig kilde til senere dannelse av ATP.

Krebssyklus

Primærfunksjoner:

Dannelse av karbonskjellett som kan omdannes videre.

Syntese av ATP (1 skt.) ved substratnivå fosorylering

Reduksjon av NAD+ til NADH (4 stk.) og FAD til FADH2 (1 stk.)

Frigjøring av CO2 i 3 ulike reaksjoner (3 stk.)

Pyruvat transporteres til mitokondriene og danner først stironsyre

Matrix

Glykose splittes og omdannes til 2 pyruvat

Anaerob celleånding

Fermentering

Engen annen energifrigjøring enn 2 ATP fra glukolysen

Vanligste produkter: etanol og melkesyre

Begrenset tilgang på O2 -->anaerob omsetning av pyruvat

Glykolyse

Produkter: NAPH, ATP og pyruvat

Energigivende fase

Energiinvesteringsfase

Glukose splittes og omdannes til 2 pyruvat

Cytosol

Fotosyntese

6CO2 + 6H2O --> C6H12O6 + 6O2

Fotosyntetiserende bakterier

CO2 + 2H2S --> CH2O + 2S + H2O

Alternative karbonfikseringer

CAM-planter

Syntesedelen er skilt i tid

Annerledes syntesedel enn C3-planter

Underemne

Kan bruke metabolisme som en C3-plante

Åpner spaltene om natta i stedet for på dagen for å slippe p miste van når de skal fange CO2.

Evolvert i områder med høy lysintensitet, kjølige netter og tørr jord med høyt saltinnhold.

Ørkenplanter og sukkulenter

C4-planter

Syntesedelen er skilt i sted

Binder CO2 i organiske syrer før det gjøres tilgjengelig for Calvinsyklus.

Annerledes syntesedel enn C3-planter.

Tropiske og subtropiske arter

Produserer med biomasse enn C3-planter på solfylte dager.

Evolvert fra C3-planter i områder med høy lysintensitet, høy temperatur og periodevis tørke.

Danner en fire-karbon-forbindelse som første produkt i CO2-bindingen

Fotorespirasjon

Noen planter har utviklet alternative karbonfikseringer som tar høyde for lysåndingen.

Skjer i kloroplaster, mitokondrier og perioksisomer og krever lys. Dannes ingen energi.

Uten fotorespirasjon hadde plateproduksjonen økt.

Fikseres mest O2 av rubisko, og mindre CO2.

Oksygen tar over 1. trinn i Calvinsyklus og det fører til nedbrytning av stoff i stedet for oppbygning.

Tapsprosess for plantene - energi fra fotodel går tapt.

Syntesedel

Syklusen må gå 6 ganger for å få ett glukosemolekyl, siden det kun blir bundet ett CO2-molekyl om gangen.

3 faser:

Regenerering

Reduksjon og dannelse av sukker

Karbonfiksering

Enzymet rubisco brukes til å binde CO2 og det skjer en karbonfiksering

Endeproduktet er råmateriale for produksjon av glukose, altså glyceraldehyd-3-fosfat, ikke glukose som vi tror - dette er en forenkling.

Sukkerfabrikken

Calvinsyklus/mørkereaksjonen

Fotodel

Oksygen er et biprodukt

Solenergi omgjøres til kjemisk energi i form av ATP og NADPH

Skjer i tylakoidmembranene

Lysreaksjonen

5) Her dannes NADPH og H+ av NADP+ og 2H+ gjennom NADP+ reduktase. Lysenergi brukes i denne prosessen.

4) Energien som frigjøres i elektrontransportkjeden brukes til å transportere H+ aktivt inn i lumen. Det blir dermed høyere kons. av H+ der enn i stroma, og H+ diffunderer tilbake til stroma. Tylakoidmembranen er impereabel for ioner, og H+ må da gjennom proteinet ATp-syntase. Dette enzymet lager ATP med 3H+ fra ADP og Pi.

3) Foregår redoksreaksjoner og elektronene herfra erstatter de eksiterte elektronene i PS1.

2) Vann spaltes og blir til H+, O2 og elektroner. Elektronene erstatter de eksiterte elektronene i PS2. O2 er et biprodukt som trengs for å leve og det diffunderer ut av bladene.

1) Lys med riktig bølgelengde treffer bladene og elektronene eksiteres fra klorofyll a-molekylene. Energien fra lyset er samlet i reaksjonssenteret. Elektronene blir overført til primør elektronakseptor og videre til elektrontransportkjeden.

Skjer både i PS1 og PS2

Antennesystemer

Må ha lysabsorpsjon ved begge systemene for maksimal effekt av fotosyntesen.

To typer

Fotosystem 2

Har like mengder klorofyll a og b

Reaksjonssenteret har en absorpsjonstopp ved 680 nm

I sammenpressede områder av granumtylakoider

Fotosystem 1

Har fire ganger mer klorofyll a enn b

Reaksjonssenteret har en absorpsjonstopp ved 700 nm

I stromatylakoider og ikke-sammenpressede områder av granumtylakoider

Ytterst ligger hjelpepigmenter som utvider absorpsjonsområdet. Disse absorberer ett foton om gangen og eksiterer ett elektron. Energien brukes i fotosyntesen og overføres tilhovedpigmentet.

Innerst ligger reaksjonssenteret med hovedpigmentet klorofyll A

Her skjer lysabsorpsjonen i et kompleks av pigmentmolekyler

Fotosyntesepigmenter

Ulike pigmenter absorberer ulike bølgelengder

Organismene er utstyrt med ulike pigmenter etter hvor de lever

Tre hovedgrupper

Biliproteiner: røde og blå

Karotenoider: oransje karotener, gule xantofyller

Klorofyller: Grønnaktige, fire typer

Absorberer best lilla-blått

Består av porfyrinhode som gir grønnfargen

Primært pigment

Kloroplaster

Ribosomer

RNA

DNA

Stroma (gelélignende væske, enzymrik)

Lumen (væske)

Tylakoidmembraner med pigmenter

Dobbeltmembran uten klorofyll