View
2
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Dýchací řetězec (Respirace)
Buněčná respirace (analogie se spalovacím motorem)
Odbourávání glukosy (včetně substrátových fosforylací)
C6H12O6 + 6O2 ---------> 6 CO2 + 6H2O + 38 ATP
Oxidativní fosforylace – probíhá na vnitřní membráně mitochondrií
Mitochondriální dýchací řetězec
kotvený
komplex
systémový název
další názvy
prosthetické skupiny
počet aktivně
transportovaných
H+
I NADH:ubichinon-
oxidoreduktasa
ubichinonreduktasa flavinmononukleotid,
nehemové železo
4
II substrát:ubichinon-
oxidoreduktasa
a další
sukcinátdehydrogenasa,
3-hydroxy-acylCoA-
hydrogenasa atd.
flavinadenindinukleotid
0
III ubochinol:ferricytochrom-c-
oxidoreduktasa
cytochrom-c-reduktasa hem, nehemové železo 4
IV ferrocytochrom-c:kyslík-
oxidoreduktasa
cytochrom-c-oxidasa hem, ionty mědi 2
Přehled mitochondriálních „kotvených komplexů“
Analogie s přečerpávací elektrárnou
int,
ext
H
H,
a
alog3032 .RT., + ΔG= F.Δ
pH3032
F
.RT,ΔPMF
/F
Protonmotivní síla:
Jednotlivé složky protonmotivní síly
Anaerobní respirace
Roli terminálního akceptoru elektronů nemusí hrát jen kyslík; při AR jiné
molekuly nebo ionty - např. ionty dusičnanové (NO3-) nebo síranové (SO4
2-); ve
srovnání s kyslíkem, je nižší redox-potenciál (nižší energetická účinnost)
- především u bakterií (např. půdní)
denitrifikační bakterie redukují dusičnanové ionty na dusitanové, ale
někdy i na formy dusíku s nižším oxidačním číslem (někdy až na
amoniak); podobně desulfurizační bakterie mohou redukovat
síranové ionty na siřičitanové či thiosíranové nebo na sulfan. Tyto
procesy se významně podílejí na koloběhu dusíku a síry v přírodě a
umožňují chemoorganotrofním bakteriím zaplňovat anaerobní niky v
biosféře (včetně např. střevního traktu obratlovců).
Fotosynthesa (zaměřeno na světlou fázi)
Úkolem fotosyntézy - redukce C; následuje zabudování do org. molekul -sacharidů:
Světlá fáze fotosyntesy
Fotosyntéza:
- světlá fáze
- temná fáze
D – donor H (obvykle O)
Světlá fáze – v chloroplastech na membráně thylakoidů
Chlorofyl χλωρός („zelený") φύλλον (list)
(navázan na nosičovou bílkovinu) – absorbuje světlo
-některé molekuly ch. (menší část) součástí tzv. reakčního centra – fotochemické funkce
-další ch. – anténní (světlosběrný -LHC) systém; energie absorbovaná jednou molekulou
předávána resonančně až doputuje do reakčního centra
Schéma světlé fáze fotosyntesy
(1) absorpce slunečního záření fotoreceptorem a excitace elektronu
fotoreceptoru
(2) fotolýza vody: H2O 2H+ + 2e- + 1/2O2
(3) fotoredukce NADP+: NADP+ + 2H+ + 2e- NADPH + H+
Protony (2H+) v této reakci pocházejí z fotolýzy vody, z níž byly
uvolněny po proběhlých procesech uvedených v bode (1).
(4) fotofosforylace: ADP + Pi ATP + H2O
gradient
protonový
Primární (světelná) fáze fotosynézy
Celkově zjednodušeně: 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
Zdroj: http://www.mhhe.com/biosci/esp/2001_gbio/folder_structure/ce/m6/s4/
Propojení světlé fáze a Calvinova cyklu (temné fáze)
Fotosynthesa
proces, kterým se v zelených rostlinách světelná energie mění na
energii chemických vazeb; dvě fáze, tj. světelnou a temnostní
CO2 je pomocí tohoto procesu asimilováno, a zabudováno do
organických sloučenin, produktem jsou sacharidy (škrob, cukry)
sumárně lze fotosyntézu vyjádřit rovnicí:
6 CO2 + 6 H2O + 2,7 kJ C6H12O6 + 6O2
vázána u vyšších rostlin na chloroplasty - cca 20-100 v 1 buňce,
2 biomembrány; vlastní DNA; stroma a síť tylakoidů
tylakoidy - vnější stěna: bílkovinná struktura, vnitřní stěna: lipidická
struktura; obsahují fotosyntecká barviva (vázané na tzv. fotosystémy),
přenašeče elektronů a enzymy (1. světelná fáze fotosyntézy)
• oxygenní
•anoxygenní
ANOXYGENNÍ fotosynthesu uskutečňují gramnegativní bakterie
(purpurové sirné a nesirné, zelené sirné bakterie)
Donorem vodíku jsou jiné anorganické látky než voda (např. H2S) a
žádným z vedlejších produktů není kyslík.
Dva základní typy fotosynthesy
OXYGENNÍ fotosynthesu uskutečňují sinice a rostliny. K redukci CO2 je vždy využíván vodík uvolněný pri fotolýze vody a vedlejším produktem je kyslík. Oxygenní fotosynthesa je hlavním zdrojem kyslíku v atmosféře.
Calvinův cyklus
sekundární (temnostní) fáze fotosyntézy
- není vázána na světlo, probíhá ve stromatu chloroplastů
Syntesa látek z produktů Calvinova cyklu
Sacharosa: vznik mimo chloroplasty; 2GAP F-1,6DP F-6P
G-1P (opačná glykolysa); G-1P + UTP UDPG + F-6P sacharosafosfát
Škrob: vznik ve stromatu; F-6P G-1P + ATP ADPG (1,4 vazba), podobně
vzniká i amylopektin (1,6 vazba) polymerace.
Fruktany: vznik ve stromatu; ve vodě rozpustné polymery fruktosy, rychlý
zdroj energie (vakuoly).
Problémy fixace CO2
RUBISCO funguje jako karboxylasa (váže CO2, Calvinův cyklus) ALE možnost
reakce s O2 (=fotorespirace)
Zejména při teplotě a intenzitě ozáření se snižuje koncentrace CO2 v chloroplastech a
zvyšuje se poměr fotorespirace
V C4 rostlinách je prostorově oddělena fixace CO2 od Calvinova cyklu.; (Hatch-Slackův cyklus).
C4-rostliny
zástupci čeledí Crasulaceae, Liliaceae, Cactaceae, Orchideaceae
Princip - časově izolovaná dvojí karboxylace:
1. noc = otevřené průduchy, fixace CO2 na PEP (fosfoenolpyruvát)
vznik malátu, aktivní transport do vakuol (spotřeba 1 ATP) + obnova
RUBP (ribulosabisfosfát) (spotřeba 1 ATP).
2. den = zavřené průduchy, malát do Calvinova cyklu.
CAM rostliny
Zdroj: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CAM_cycle.svg
Zdroj:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/75/AnanasComosusOnPlant.jpg
CAM rostliny
FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ FOTOSYNTÉZU
koncentrace CO2, teplota, H2O, minerální výživa, imise
(rozklad chlorofylu)
Srovnání fotosynthesy a respirace
Fototrofní organismy ročně zachytí asi 1071 kJ energie a její pomocí vyrobí asi
14×1011 t organické hmoty, uvolní 15×1011 t O2 a fixují 20×1011 t CO2 ze vzduchu a
oceánů.
Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/Fotosynt%C3%A9za
Světové zásoby uhlí celkově: 909 064 milionů tun (potvrzeno k roku 2006)…. 1012 t
Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/%C4%8Cern%C3%A9_uhl%C3%AD
Elektrárny na uhlí? Odkud je energie?
Recommended