Fotosyntese og celleånding

Kloroplaster

Dobbeltmembran uten klorofyll

Tylakoidmembraner med pigmenter

Lumen (væske)

Stroma (gelélignende væske, enzymrik)

DNA

RNA

Ribosomer

Fotosyntesepigmenter

Tre hovedgrupper

Klorofyller: Grønnaktige, fire typer

Primært pigment

Består av porfyrinhode som gir grønnfargen

Absorberer best lilla-blått

Karotenoider: oransje karotener, gule xantofyller

Biliproteiner: røde og blå

Ulike pigmenter absorberer ulike bølgelengder

Organismene er utstyrt med ulike pigmenter etter hvor de lever

Antennesystemer

Her skjer lysabsorpsjonen i et kompleks av pigmentmolekyler

Innerst ligger reaksjonssenteret med hovedpigmentet klorofyll A

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

To typer

Fotosystem 1

I stromatylakoider og ikke-sammenpressede områder av granumtylakoider

Reaksjonssenteret har en absorpsjonstopp ved 700 nm

Har fire ganger mer klorofyll a enn b

Fotosystem 2

I sammenpressede områder av granumtylakoider

Reaksjonssenteret har en absorpsjonstopp ved 680 nm

Har like mengder klorofyll a og b

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

Fotodel

Lysreaksjonen

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

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.

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

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.

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

Skjer i tylakoidmembranene

Solenergi omgjøres til kjemisk energi i form av ATP og NADPH

Oksygen er et biprodukt

Syntesedel

Calvinsyklus/mørkereaksjonen

Sukkerfabrikken

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

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

3 faser:

Karbonfiksering

Reduksjon og dannelse av sukker

Regenerering

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

Fotorespirasjon

Tapsprosess for plantene - energi fra fotodel går tapt.

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.

Uten fotorespirasjon hadde plateproduksjonen økt.

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

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

Alternative karbonfikseringer

C4-planter

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

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

Produserer med biomasse enn C3-planter på solfylte dager.

Tropiske og subtropiske arter

Annerledes syntesedel enn C3-planter.

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

Syntesedelen er skilt i sted

CAM-planter

Ørkenplanter og sukkulenter

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

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

Kan bruke metabolisme som en C3-plante

Underemne

Annerledes syntesedel enn C3-planter

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

Syntesedelen er skilt i tid

Fotosyntetiserende bakterier

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

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

Anaerob celleånding

Glykolyse

Cytosol

Glukose splittes og omdannes til 2 pyruvat

Energiinvesteringsfase

Energigivende fase

Produkter: NAPH, ATP og pyruvat

Fermentering

Begrenset tilgang på O2 -->anaerob omsetning av pyruvat

Vanligste produkter: etanol og melkesyre

Engen annen energifrigjøring enn 2 ATP fra glukolysen

Aerob celleånding

Glykolyse

Cytosol

Glykose splittes og omdannes til 2 pyruvat

Energiinvesteringsfase

Energigivende fase

Produkter: NAPH, ATP og pyruvat

Krebssyklus

Matrix

Pyruvat transporteres til mitokondriene og danner først stironsyre

Primærfunksjoner:

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

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

Syntese av ATP (1 skt.) ved substratnivå fosorylering

Dannelse av karbonskjellett som kan omdannes videre.

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

Oksidativ fosforylering

Elektrontransport

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

NADH og FADH2 fungerer som elektronbærere

Dannelse av ATP

Fra ADP og Pi til ATP

ATP-syntese

Protongradient - diffusjon

Faktorer som påvirker celleånding

Subtrattilgjengelighet (stivelse, sukker)

Oksygentilgjengelighet

Temperatur

Type og alder av organisme

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

Skaffer cellene energi og frigjør avfallsstoffer

Livsnødvendig prosess for alle celler.

Motsatt av fotosyntese

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