Fotosüntees FOTOSÜSTEEMID Koosnevad klorofüllist (Chl), pigmentidest (kartanoidid) ja valkudest. Fotosüsteeme on kaks (FP I ja FP II). Paiknevad kloroplastide sisemuses olevates lamellimembraanides. Neid on vaja selleks, et muuta valgusenergia keemiliseks energiaks. Elektrontranspordiahel: Koosneb tervest hulgast valkudest, mis annavad elektrone edasi. Selle käigus tekib ATP ning salvestub energia. Mis sunnib vesinikioone liikuma lamellidest väljapoole? Vee lagundamise tulemusena on vesinikioonide kontsentratsioon ühel ja teisel pool tülakoidi membraani erinev. Et kontsentratsioon oleks mõlemal pool tasakaalus, liiguvad H+-ioonid läbi membraani. See käivitab membraanis asuva ensüümi, mis hakkab tootma ATP molekule, lisades ADP-le fosfaatrühma. FP I: Pimedusstaadium. Reaktsioonid toimuvad kloroplasti stroomas kohe pärast valgusstaadiumi. Siin saab CO2-st ja NADPH-ga kohale toodud H+-ioon...
Fotosünteesi põhieesmärgiks on toota orgaanilist ainet (glükoosi) Kust saavad kloroplastideta taimerakud energiat?Taimerakus toodetakse energiat roheliste kloroplastide abil. õnedes taimerakkudes leidub kloroplastidega sarnaseid rakustruktuure - kromoplaste. Need sisaldavad punast ja kollast värvainet, mis on nähtav õite kroonlehtedel ja viljades. Fotosünteesi lähteained ja lõpp-produktid. 6CO2+12H2O=C6H12O6(glükoos) +6O2+6H2O TINGIMUSED: valgus, vesi, õhk ja muld. valgusstaadium: fotosüsteemid (klorofülli molekulid koos teiste pigmentide ja valkudega, vajalikud valgusenergia muundamiseks) moodustuvad kloroplastide sisemuses paiknevates lamellimembraanides. Fotosüsteem II kasutab ergastunud elektronide energiat vee molekulide lagundamiseks (vee fotooksüdatsiooniks e fotolüüsiks) ja ATP sünteesiks. Vee fotooksüdatsioonil moodustub molekulaarne hapnik (O2), eralduvad elektronid ja vesinikuioonid. Hapnik väljub õhulõhede kaudu ümbritsevasse keskkonda. 2 H2O -> O2 + 4 H+ + 4e
osas. Joonis 3. Elektromagneetiline spekter (Farabee,M. http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookPS.html#Table%20of %20Contents, 29.10.08) 2. 4. 1 Valgusreaktsioonid Fotosüntees jaguneb: I - valgusstaadium, kus on vajalik valguse olemasolu. Vee molekul lagundatakse, eraldub gaasiline hapnik. 1. Fotofüüsikaline faas valguse neeldumine 2. Fotokeemiline faas fotosüsteemid (klorofülli molekulid koos teiste pigmentide ja valkudega, mis on vajalikud valgusenergia muundamiseks) moodustuvad kloroplastide sisemuses paiknevates lamellimembraanides. Eristatakse kahte süsteemi: a) Fotosüsteem II kasutab ergastunud elektronide energiat vee molekulide lagundamiseks (vee fotooksüdatsiooniks ehk fotolüüsiks) ja ATP sünteesiks. Vee fotooksüdatsioonil moodustub molekulaarne hapnik (O2), eralduvad elektronid ja vesinikuioonid. Hapnik väljub
2. et ühe glükoosimolekuli kohta moodustub 2 molekuli püroviinamarihapet, siis eraldub vaheetapist ja tsitraaditsüklist kokku 20 H aatomit. Osa neist pärineb ka tsüklisse sisenevatest vee molekulidest. H aatomid seotakse NAD poolt > 10 NADH 2 molekuli > suunduvad hingamisahelasse. CO2 on jääkprodukt ja difundeerub mitokondritest välja (väljahingatav õhk). Siin toimub ka lipiidide ja aminohapete lõplik lagundamine. Valgusstaadium fotosüsteemid (klorofülli molekulid koos teiste pigmentide ja valkudega, vajalikud valgusenergia muundamiseks) moodustuvad kloroplastide sisemuses paiknevates lamellimembraanides. Fotosüsteem II kasutab ergastunud elektronide energiat vee molekulide lagundamiseks (vee fotooksüdatsiooniks e fotolüüsiks) ja ATP sünteesiks. Vee fotooksüdatsioonil moodustub molekulaarne hapnik (O2), eralduvad elektronid ja vesinikuioonid. Hapnik väljub õhulõhede kaudu ümbritsevasse keskkonda.
25. Fotosünteesi toimumiseks peab valguskiirgus jõudma taime rohelistes osades asuvate kloroplastideni. Nende sisemuses asuvad klorofülli molekulid ergastuvad valgusenergia toimel. Kõik järgnevad fotosünteesi reaktsioonid toimuvad ergastunud elektronide energia arvel. 26. Valgusstaadium: (kloroplastide sisemembraanides, kus on klorofüll ja ka teised pigmendid) a. Lähteaine H2O (muulast, veest) b. Energiaallikas päikese valgusenergia c. Moodustuvad fotosüsteemid I ja II i. Fotosüsteem I pigmendid osalevad NADPH2 moodustamisel. NADP + 2e- + 2H+ NADPH2 ii. Fotosüsteem II pigmendid teostavad vee fotolüüsi ja ATP sünteesi (laguneb H2O, eraldub O2) 2H2O 4H+ + 4e- + O2 d. Kõik reaktsioonid toimuvad ergastatud klorofülli arvelt e. Moodustuvad energiarikkad ühendid ATP ja NADPH2 27. Valgusstaadiumis on kaks faasi: a
CO2 taandamiseks kasutatakse 4 elektroni energia, mis eralduvad veest ja mille abil kahe kaksiksidemega CO2 struktuur ümber kujundatakse nelja üksiksidemega struktuuriks. Tekkiva suhkru koosseisu jääb aga neljast elektronist kaks. Tülakoidi membraansüsteem moodustab sisemise ruumiosa, luumeni, mis on stroomast membraaniga eraldatud. Luumeni ja strooma vahel tekib H kontsentratsiooni elektrokeemiline gradient, mis energiseerib ATP sünteesi. Tülakoidi membraanides asuvad valgust neelavad fotosüsteemid I ja II ja nendevahelised elektronikandjad plastokinoon, tsütokroom b6f, plastotsüaniin, samuti ka NADP reduktaas ja ATP süntaas. CO2 sidumise ja taandamise reaktsioonid aga toimuvad tülakoidide vahel asuvas stroomas. Valgusreaktsioonideks nimetatakse valguse neeldumist ja elektronide ülekandega seotud reaktsioone. Valguse abil toimub tegelt ainult elektroni ergastumine pigmendil. NADPH on universaalne elektronikandja. H-ioonidel on
elektronid ja vesinikioonid · Vee fotooksüdatsiooni käigus eralduv hapnik on aga vajalik kõigi organismide hingamiseks. Seega võib väita, et fotosüntees on vajalik kõigile organismidele. Vett saab kätte juurte kaudu mullast tõusva voolu abil. · Klorofüll suudab päikeseenergia salvestada, selle tõttu see molekul ergastub, sellest eraldunud elektronide arvel lagundatakse vee molekul ja eraldub hapnik · Fotosüsteeme on vaja hapniku saamiseks. Fotosüsteemid on klorofülli ja teiste pigmentide kogumikud koos valkudega kloroplasti sisemuses, kus toimuvad valgusstaadiumi reaktsioonid. Fotosüsteeme on kaks (I ja II), kuid nende tööjärjekord on vastupidine (II , I) II fotosüsteem: lagundatakse vee molekule ja saadakse ATP-molekule. I fotosüsteem: seotakse vee lagundamisel tekkinud vesiniku aatomeid vaheühenditega · NADP on vesinikioonide siduja ja transportija pimedusstaadiumisse
Maksimaalne efektiivsus: spektri punases (680 nm) või violetses (440 nm) osas. Jaguneb: 1. valgusstaadium vajalik valguse olemasolu. Vee molekul lagundatakse -> eraldub gaasiline hapnik. 2. pimedusstaadium ei sõltu valgusest. Kasutab reaktsioonide käigus moodustunud vaheühendeid ja salvestatud ATP energiat. Seob CO2 molekulid -> moodustuvad kolmesüsinikulise suhkru molekulid -> viimaste ühinemisel tekib glükoos. 6CO2 + 12 H2O* -> C6H12O6 + 6 O2* + 6 H2O 1. valgusstaadium: fotosüsteemid (klorofülli molekulid koos teiste pigmentide ja valkudega, vajalikud valgusenergia muundamiseks) moodustuvad kloroplastide sisemuses paiknevates lamellimembraanides. Fotosüsteem II kasutab ergastunud elektronide energiat vee molekulide lagundamiseks (vee fotooksüdatsiooniks e fotolüüsiks) ja ATP sünteesiks. Vee fotooksüdatsioonil moodustub molekulaarne hapnik (O2), eralduvad elektronid ja vesinikuioonid. Hapnik väljub õhulõhede kaudu ümbritsevasse keskkonda.
METABOLISM, FOTOSÜNTEES ● Assimilatsioon (anabolism) ehk sünteesiprotsess. (sünteesi käigus moodustavad lihtsama ehitusega molekulid keerulisemaid nt sahhariide, valke, nukleiinhappeid, lipiide) ENERGIAT KASUTATAKSE! (fotosüntees, valgusüntees, glükogeeni süntees) ATP kulub!! ● Dissimilatsioon (katabolism) ehk lagundamisprotsess. ENERGIAT SAADAKSE! (seedimine, hingamine) ATP tekib (ADP+Pi) Vabanev energia salvestatakse energiarikastesse orgaanilistesse ainetesse, mida nimetatakse makroergilisteks ühenditeks. Peamiseks makroergiliseks ühendiks on ATP, millesse salvestatud keemilist energiat saab hiljem kasutada sünteesiprotsessides. ATP e adenosiintrifosfaat - universaalne energia talletaja ja ülekandja, mis osaleb kõigi rakkude metabolismis. ATP molekul koosneb: 1. lämmastikalusest adeniin (A),...
Maksimaalne efektiivsus: spektri punases (680 nm) või violetses (440 nm) osas. Jaguneb: 1. valgusstaadium vajalik valguse olemasolu. Vee molekul lagundatakse -> eraldub gaasiline hapnik. 2. pimedusstaadium ei sõltu valgusest. Kasutab reaktsioonide käigus moodustunud vaheühendeid ja salvestatud ATP energiat. Seob CO2 molekulid -> moodustuvad kolmesüsinikulise suhkru molekulid -> viimaste ühinemisel tekib glükoos. 6CO2 + 12 H2O* -> C6H12O6 + 6 O2* + 6 H2O 1. valgusstaadium: fotosüsteemid (klorofülli molekulid koos teiste pigmentide ja valkudega, vajalikud valgusenergia muundamiseks) moodustuvad kloroplastide sisemuses paiknevates lamellimembraanides. Fotosüsteem II kasutab ergastunud elektronide energiat vee molekulide lagundamiseks (vee fotooksüdatsiooniks e fotolüüsiks) ja ATP sünteesiks. Vee fotooksüdatsioonil moodustub molekulaarne hapnik (O2), eralduvad elektronid ja vesinikuioonid. Hapnik väljub õhulõhede kaudu ümbritsevasse keskkonda. 2 H2O -> O2 + 4 H+ + 4e
Kõrgemates taimedes on a ja b vormi suhe 2:1. Mõlema vormi olemasolu rakus laiendab neeldumisriba ning organism on võimeline kasutama valgusenergiat laiemas nähtava valguse spektrialas. Klorofüll on alati seotud spetsiaalsetele valkudele, mis orienteerivad klorofülli molekule üksteise suhtes ning kinnitavad membraanidele. Nii moodustuvad valgust absorbeerivad kompleksid. Fotosünteesi maksimumid asuvad spektri punases (lõpp) ja violetses osas (algus). 4. Fotosüsteemid I ja II, P680 ja P700 paiknemine, koostis, mida nad produtseerivad. Oksügeensetel (O2 eraldavatel) fototroofidel (taimed, rohevetikad ja tsüanobakterid) on kaks fotosüsteemi, fotosünteesivaatel mitte-oksügeensetel bakteritel ainult üks fotosüsteem (FSI väävlibakteritel ja FSII purpurbakteritel). Palju klorofülli molekule, kuid vaid üks reaktsioonitsenter. Fotosüsteem koosneb sadadest valgust püüdvatest klorofüllide ja abipigmentide molekulidest pluss mõni
Bioelemendid vesinik, hapnik, lämmastik, süsinik, väävel, fosfor Bioloogilised makromolekulid valgud, RNA, DNA, polüsahhariidid, lipiidid omavad ,,suuna taju", kannavad informatsiooni, on ruumilise struktuuriga, bioloogilise struktuure hoiavad koos nõrgad jõud Molekulaarne hierarhia anorgaanilised eellased, metaboliidid, monomeersed ehituskivid, makromolekulid, supramolekulaarsed kompleksid, organellid Eluslooduse hierarhia molekul, makromolekul, organell, rakk, kude, organ, elundkond, hulkrakne organism, populatsioon, kooslus, ökosüsteem, biosfäär Keemiliste reaktisioonide põhitüübid rakkudes · funktsionaalsete rühmade ülekanne · oksüdeerimine ja redutseerimine · C-C sideme teke või katkemine · funktsionaalsete rühmade ümberpaigutamine ühe või enama süsinikuaatomi ümber · molekulide kondenseerumine (kaasneb vee eraldumine) Sidemed biomolekulides · kovalentsed sidemed tugevus pöördvõrdeline seda moodustavate a...
Mugulates, sibulates jne. Salvestub glükoos varuaine tärklisena. Taimevartes ka tselluloosina. Puhkeseisundis kasutavad taimed tärklist, lagundades seda uuesti glükoosiks. Loomadel on selleks varuaineks energia saamisel glükogeen e loomne tärklis. Alkohol lagundab selle varuaine(glükogeeni). Fotosünteesi üldvalem CO2 + H2O = C6 H12 O6 + O2 + H20 Fotosüntees jaotatakse: valgus ja pimedus staadiumiks. Valgus energia muundamiseks moodustuvad fotosüsteemid. Valgusenergia toimel ergastunud elektronid vesinikukandja
siseneb PGA molekuli. 9. Milline järgnevatest väidetest ei ole õige RubP karboksülaasi jaoks? Ta katalüüsib fosforüüliumisreakts 10. Fotosünteesi pimereaktsioonid toimuvad kloropl stroomas 11. Kui fotosünteesivad taimed paiknevad 0.035% süsihappegaasi sisaldavas keskkonnas ja süsihappegaasi süsiniku aatom on radioaktiivne, siis kõik järgnevalt nimetatud ained on radioaktiivsed, välja arvatud 12. Fotosüsteemid I ja II absorbeerivad erineva lainepikkusega valgust, sest reaktsioonitsentris paiknevat klorofülli ümbritsevad erinevad valgud 13. Tsütokroom b/f kompleksi inaktiveeriv mutatsioon inhibeerib elektronide liikumise fotosüst II fotosüst I 14. U - kujulise toru kaks haru A ja B on lahutatud membraaniga, mis on läbitav vee ja glükoosi molekulidele, aga mitte sahharoosi molekulidele. Haru A on esialgselt täidetud 2M sahharoosi ja 1M glükoosi lahusega
molekulid absorbeerivad valguskvante. Valgusenergia liigub antennist reaktsioonitsentrumis paiknevatele klorofüll a molekulidele, millede vahendusel toimub valgusenergia konverteerimine keemiliseks energiaks. Kuidas tagatakse elektronide liikumine fotosünteetilises ETA-s, millised valgulised kompleksid osalevad. Elektronide liikumine fsETA-s on tagatud kahe fotosüsteemi (PSI ja PSII) töö kooskõlastatusega. Et toimuks elektronide liikumine veelt NADP-le, on vajalikud mõlemad fotosüsteemid. Ainult PSII ergastumisel footoni energiast suur osa kulub süsteemisisesteks muutusteks ja elektroni energiast ei piisa NADP-le liikumiseks. Täiendava footoni neelamine PSI poolt tõstab elektroni energia nii kõrgeks, et NADP redusteerumine muutub võimalikuks. Kuidas ja kus valgusenergia muutub keemiliseks energiaks fotosünteesi protsessis? Reaksioonitsentris toimub ülekantud valgusenergia toimel laengute lahutamine. Selle all mõistetakse
Valgusenergia liigub antennist reaktsioonitsentrumis paiknevatele klorofüll a molekulidele, millede vahendusel toimub valgusenergia konverteerimine keemiliseks energiaks. Kuidas tagatakse elektronide liikumine fotosünteetilises ETA-s, millised valgulised kompleksid osalevad. Elektronide liikumine fsETA-s on tagatud kahe fotosüsteemi (PSI ja PSII) töö kooskõlastatusega. Et toimuks elektronide liikumine veelt NADP-le, on vajalikud mõlemad fotosüsteemid. Ainult PSII ergastumisel footoni energiast suur osa kulub süsteemisisesteks muutusteks ja elektroni energiast ei piisa NADP-le liikumiseks. Täiendava footoni neelamine PSI poolt tõstab elektroni energia nii kõrgeks, et NADP redusteerumine muutub võimalikuks. Kuidas ja kus valgusenergia muutub keemiliseks energiaks fotosünteesi protsessis? Reaksioonitsentris toimub ülekantud valgusenergia toimel laengute lahutamine. Selle all mõistetakse ergastunud
B Fotosüntees 1. Kirjutage elektronide liikumise rada alates e- doonorist kui lahuses on ühendid redokspotentsiaalidega +0.82, -0.05 ja -1,3 V Liikumine toimub alati väiksemat suuremale: -1,3, -0,05 ja siis +0,82 Mida negatiivsem redokspotentsiaal, seda parem elektronide doonor 3. Nimetage mõni fotosünteesi valgusreaktsioonides osalev ühend/kompleks mis paikneb kloroplastide luumenis Tülakoidi membraanides asuvad valgust neelavad fotosüsteemid I ja II (PSI ja PSII) ja nendevahelised elektronikandjad plastokinoon, tsütokroom b6f, plastotsüaniin, samuti ka NADP reduktaas ja ATP süntaas 4. Taimed kasutavad fotosünteesis millist valgust? (Kirjutage lainepikkuste vahemik) Fotosünteesil kasutatakse nähtavat valgust 400 700 nm punases (650-680 nm) ja sinises valguses (430-470 nm, nn Soret riba). Sinise valgusega ergastumisel kukub elektron kiiresti
võetud prootonitega. Reaktsiooni katalüüsib ferredoksiin-NADP reduktaas (koensüümiks on FAD). Kirjeldatud e- liikumine moodustab lineaarse fs ETA. .) Vee oksüdeerumist taimedes PSII juures katalüüsivad kolm valku mida kokku nim hapnikku tootvaks kompleksiks (ingl oxygen evolving complex, OEC), mis on lokaliseerunud tülakoidi membraani luumenipoolsel küljel. PSI ja PSII töötavad kooskõlastatult Et toimuks elektronide liikumine veelt NADP-le, on vajalikud mõlemad fotosüsteemid. Ainult PSII ergastumisel footoni energiast suur osa kulub süsteemisisesteks muutusteks ja elektroni energiast ei piisa NADP-le liikumiseks. Täiendava footoni neelamine PSI poolt tõstab elektroni energia nii kõrgeks, et NADP redutseerumine muutub võimalikuks. (pigem konspekt) 7.)Kuidas ja kus valgusenergia muutub keemiliseks energiaks fotosünteesi protsessis? Valgusenergia neeldumine ja selle muutmine keemiliseks energiaks Toimub pigment-
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
