tsükli juures kas metüül või aldehüüdrühm, *V tsükkel on lisa tsükkel, *IV tsüklis o üks kaksikside taandatud ja juurde liitunud pikaahelaline fütüülrühm, *aromaatsus muudab klorofülli efektiivseks nähtava valguse neelajaks, *tasapinnaline. 600 700 nm juures toimub klorofülli neeldumine; karotenoidid 400 - 500 nm. 5.Abipigmendid laiendavad veelgi neeldumisriba sellistel spektritel, kus klorofüllid ei neela. *Karotenoidid toimivad ka fotoprotektoritena, lõhustades fotoergastamisel tekkivaid reaktiivseid hapniku osakesi e. vabu radikaale. *Fükobiliinid e fükotsüanobiliinid vetikates. 6.Valgusraktsiooni ül: *toota energia kandjat ATP (ADP fosforrüülimine); *toota redutseerijat taandatud NADPH; *hapniku formeerimine. Pimereaktsiooni ül: CO2-st orgaaniliste ühendite süntees. 7
Fotosünteesivad organismid Prokarüoodid - tsüanobakterid, rohelised ja purpursed väävlibakterid Protsess toimub mitmekihilistes membraanides Eukarüoodid - taimed, vetikad Protsess toimub kloroplastides FOTOSÜNTEESI KOHT AINE- JA ENERGIARINGES Fotosünteesi reaktsioonid jagunevad VALGUSREAKTSIOONID - ülesandeks produtseerida energiat (ATP) ja redutseerijat (NADPH) PIMEREAKTSIOONID - ülesandeks fikseerida C02 Valgust absorbeerivad fotosünteesi põhipigmendid klorofüllid ja fotosünteesi abipigmendid - karotenoidid, fükobiliinid. ENERGIASUHTED FOTOSÜNTEESI JA AEROOBSE METABOLISMI VAHEL Süsiniku taandumisel toimub energia investeerimine, oksüdeerumisel energia vabanemine. KLOROPLAST KLOROFÜLLID Klorofüllid fotosünteesi rohelised pigmendid · Omavad tasapindest, polütsüklilist struktuuri · On proporfüriinid, mille tsentris Mg2+, mis koordinatiivselt nelja N aatomiga seotud
2) Enne tsitraaditsüklisse sisenemist eralduvad püroviinamarihappest CO2 ja 2 H-aatomit. Tsitraaditsüklis moodustub 10-NADH2 molekuli, CO2 difundeerub mitokondrist välja. 3) Hingamisahela reaktsioonides eraldub NADH2 molekulist H ning seondub hapnikuga, moodustub H2O. NAD-molekuli saab uuesti kasutada glükolüüsil ja tsitraaditsüklis. Kokku tekib 12 NAD-molekuli ja 38 ATP-molekuli. FOTOSÜNTEES Klorofüllid ergastuvad valgusenergia toimel. Fotosüntees: 1) valgusstaadium 2) pimedusstaadium 6CO2 + 12H2O = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O Valgusstaadium Fotosüsteem I ja II Fotosüsteem II – moodustub O2 ja ATP-molekulid, eralduvad elektronid ja H-ioonid. Fotosüsteem I – moodustuvad NADP-molekulid, seovad ümbritsevast keskkonnast H-ioone. On vesiniku sidujad pimedusstaadiumis. Pimedusstaadium Reaktsioonid toimuvad stroomas. CO2 siseneb õhulõhede kaudu taime ja difundeerub kloroplastidesse
AREENID · Tasandilistest aatomitest moodustub ring või tsükkel, ilmnevad uued omadused, mis ei sarnane küllastumata ühendite omadega. Neid aineid nim aromaatseteks, kuid enamikul neist pole meeldivat lõhna või on lõhnatud. Üldnimetus on areenid ja lihtsaim esindaja on benseen (C6H6). · Benseeni pole võimalik klassikaliste struktuuridega väljendada. Seal on sidemed just nagu poolteisekordsed. Süsiniku aatomite tsüklil on ühine pii-elektronide pilv, mis ühendab endas kuut pii-elektroni. · Aromaatne ring-asendatud benseeni molekulides asendub benseeni tsükkel (on tervet tsüklit hõlmav pii-elektronide pilv. Rõngas tsükli sees tähistab aromaatset struktuuri. · Areenist moodustunud asendusrühm: arüülrühm (asendiisomeeria) · Benseenist: fenüül · Areenid on vedelikud või kristalsed, vähepolaarsed, ei lahustu vees, lahustuvad süsivesinikes, eetris jt mittepolaarsetes lahustites, suur energeetiline püsivus. Ben...
+ - + 2.Kest tselluloosist, ligniinist kitiinist erandiks munarakud (lubikest, mannaanist valkkest, nahkkest) Klorofüllid Melaniin 3.Pigmendid Väga palju erinevaid Karotenoidid Hemoglobiin 4.Tsentrioolid - +/- + 6.Ainevahetustüüp Autotroof Heterotroof Heterotroof 7
Heterotsütides toimub: (x) lämastiku fikseerimine; () süihappegaasi sidumine; () hapniku tootmine; () fosfori omastamine veest; () heterotroofne toidu seedimine Prochlorophyta e proklorofüüdid 2 Füogneetiliselt kuuluvad: (x) sinivetikate hulka; (x) gram(-) eubakterite hulka; () arhebakterite hulka; () primitiivsete rohevetikate hulka; () eustigmatofüütide hulka Pigmendid, klorofüllid: (x) a; (x) b; () c Tülakoidide paigutus: (x) Raku perifeerses osas; () raku keskosas; (x) tülakoidid on lamellideks pakitud; () tülakoidid on üksikult Eluvorm: (x) üherakulised kokkoidid; (x) harunemata niidid; () harunenud niidid () monaadid; () amöboidsed rakud; () palmelloidsed kolooniad Glaucophyta, liitvetikad ehk glaukotsüstofüüdid Rakuehituslikult on: (x) üherakulised flagellaadid; (x) dorsoventraalse ehitusega; (x) kahe
2 Pimereaktsioonides ehk süsiniku fikseerimise reaktsioonides kasutatakse NADPH kui redutseerijat ja ATP hüdrolüüsi energiat endergoonilisteks protsessideks heksoossuhkrute jt. orgaaniliste molekulide sünteesil CO2-st. pimedusreaktsioon on seotud stroomaga. 2. FS valgus- ja pimedusreaktsioonide iseloomustus ja üldvõrrandid. Mis on elektronide doonoriks taimedes toimuvad FS-s? Kust pärineb vabanev hapnik? 3. Klorofüllid ja abipigmendid molekulide ehitus, neeldumismaksimumid, roll FS-s. Mõisted valgustneelav kompleks ja reaktsioonitsenter, nende ehitus ja funktsioneerimine. Kloroplastides leidub alati nii klorofülli a kui b vorm. 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
+ 2.Kest kitiinist erandiks munarakud (lubikest, tselluloosist, ligniinist valkkest, nahkkest) mannaanist Klorofüllid Melaniin 3.Pigmendid Väga palju erinevaid Karotenoidid Hemoglobiin 4.Tsentrioolid - +/- + 5.Membraani steroolid Fütosterool Ergosterool Kolesterool 6
plastotsüaniinile) Taimed kasutavad fotosünteesis millist valgust? Fotosünteetiliselt aktiivne valgus 400 700 nm. Loetlege viis sinist valgust absorbeerivat pigmentide rühma taimedes Klorofüll a Klorofüll b Karotinoidid Fütokroomid Krüptokroomid Nimetage fotosünteetiliselt aktiivse valguse lainepikkuste vahemik ja nimetage pigmendid mis fotosünteesis kasutatavat valgust absorbeerivad 400 700 nm. Peamised pigmendid on klorofüllid. Rohelise ja kollase valguse jaoks ksantofüllid ja karotinoidid. Ühe mooli violetsete kvantide energia on ligikaudu 5000, ühe mooli punaste kvantide energia on ligikaudu 2800 Kuidas sõltub kvandi energiasisaldus footoni lainepikkusest? Kirjutage valem. E = (hxc)/ mida väiksem lainepikkus seda suurem energiasisaldus Ultravioletseks kiirguseks loetakse footoneid lainepikkusega 100 400 nm nimetage mõni UV kiirgust absorbeeriv ühend taimedes. Flavonoidid, krüptokroomid
magneesiumi kontsentratsioon 0,710,94 mmol/l. Magneesiumi ioonid on aktivaatorid reaktsioonides, mis nõuavad ATP-d, näiteks lihase kokkutõmbumine, naatrium-kaalium-pump ning valkude, rasvade ja nukleiinhapete süntees. Neil on tähtsus muu hulgas närviimpulsside ülekandes. Magneesium osaleb soolade koostises luukoe ja hammaste tekkes. 8. Biotoime (liigsus/vähesus/ mürgisus jmt) Magneesium on tähtis biometall nii taim- kui ka loomorganismis. Roheliste taimede klorofüllid sisaldavad magneesiumit . Täiskasvanud inimorganism sisaldab umbes 19- 30 g magneesiumit . Umbes 65 % sellest paikneb raskelt lahustuvate sooladena luukoes ja 20 % lihaskoes. Päevas saadakse toiduga umbes 350 mg magneesiumit . Magneesiumi ohutuks päevanormiks peetakse 600-700 mg. Magneesium koos kaltsiumi ja fosforiga võtab osa luude moodustamisest ja annab neile tugevuse. Samuti on magneesium koos kaltsiumiga munakoore koostiselement. Mida rohkem sisaldab
TTÜ Keemiainstituut Bioorgaanilise keemia õppetool YKL0060 Laboratoorne töö: nr. 6 Töö pealkiri: 2.3 Karotenoidide identifitseerimine ja sisalduse määramine 1.3 Lipiidide reaktsioonid Õpperühm: YAGB22 Töö teostaja: Õppejõud: Malle Kreen Töö teostatud: 26.04.2010 Protokoll esitatud: 13.05.2010 2.3 Karotenoidide identifitseerimine ja sisalduse määramine Töö teoreetilised alused: Klorofüllid on fotosünteesi põhipigmenid ja annavad taimedele rohelise värvuse. Abipigmentideks on karotenoidid ja fikobiliinid (kollased, punased, purpursed). Karotenoidid on loomsetes organismides vitamiin A provitamiiniks. Karoteeni isomeeridest on tähsaim -karoteen, kristalliline vees mittelahustuv aine, selle molekul annab loomorganismis poolestudes kaks retinooli (vitamiin A1 molekuli). Etanoolis lahustub karoteen piiratud ulatuses, apolaarsetes lahustites hästi (petrooleeter,
+ erandiks munarakud 2.Kest kitiinist tselluloosist, ligniinist (lubikest, valkkest, mannaanist nahkkest) Klorofüllid Melaniin 3.Pigmendid Väga palju erinevaid Karotenoidid Hemoglobiin 4.Tsentrioolid - +/- + 5.Membraani steroolid Fütosterool Ergosterool Kolesterool 6.Ainevahetustüüp Autotroof Heterotroof Heterotroof 7
spektrist kitsa osa, mille lainepikku s e d on inimsilmale nähtavad + UV ja infrapun a s e d lainepikku s e d. Kuid eksiste erivad olulised erin evu s e d inime s e silma ja taimed e fotosünte etiliste pigm e ntide sp ektraals e tundlikkus e vahel. Meie näg e mi s pig m e n t rodop siin neelab maksi m a al s elt valgu st rohelis e s sp ektripiirkonn a s (556 nm), kusjuure s ne eldu min e väh en e b järsult mõle m al pool Klorofüllid ne eldu ja teise mi s msta ne d valgu k sielava m u m i.d pigm e n did omava d erin evaid neeldu mi s m a k si m u m e ning koo s ne elava d nad valgu st väga laial sp ektrialal, mida nimetatakse fotosünteetiliselt aktiivseks kiirguseks (PAR). PAR defineeritakse kui lainepikkusi 350 (sagedamini küll 400) kuni 700nm
Nii näiteks on plastiidides kontsentreerunult kõik 7 rasvades lahustuvad vitamiinid A (provitamiini karotiini näol), D, E, K, palju vees lahustuvaid vitamiine B1, B2, C ja niisugused tähtsad orgaanilised ained, nagu steroolid, letsitiinid jt. Siin sisalduvad ka raku põhilised biokatalüsaatorid fermendid, sh. ka rauda ja vaske sisaldavad redoksfermendid. 2. 3 Pigmendid Klorofüllid Klorofüll ei lahustu vees, kuid muutub kergesti soolade, hapete ja aluste mõjul. Klorofülli koostises 2 lähedast ainet a-klorofüll ja b-klorofüll (väike erinevus keemilises koostises), moodustades koos ligi 1% taimelehe kuivkaalust. A-klorofülli on 3 korda rohkem kui b-klorofülli. Need klorofüllid erinevad ka värvilt: a-klorofüll on sinaka, b-klorofüll aga kollaka tooniga. Joonis 1. Klorofülli molekul (http://www.nyu.edu/pages/mathmol/library/, 29.10.08) Karotinoidid
82 Plastiidide eellane on olnud vabalt elav sinivetikas 83 Plastiidi genoom on umbes 10% sinivetika genoomis suurusest 84 Nukleomorf on jäänuk eukarüootset päritolu plastiidi eellase tuumast 85 Nukleomorf esineb osadel sekundaarsete plastiididega vetikatel 86 Eugleniidid kuuluvad protistide hulka millel on ketasjate kristadega mitokondrid 87 Fototroofsed eugleniidid on pigmentatsioonilt sarnased rohevetikatega, neil on klorofüllid a ja b 88 Eugleniidide rakku katab pelliikula 89 Eugleniidide plastiid, kui see esineb, on tõenäoliselt tekkelt rohevetikas 90 Eugleniidid on fülogeneetiliselt lähedalt seotud kinetoplastiidsetega 91 Ühisesse monofüleetilisse klaadi kuuluvad rohevetikad ja maismaataimed 92 Eugleniidide vibur on kaetud peenikeste karvakestega 93 Eugleniidne liikumine on eugleniididele spetsiifiline ujumise viis, mille käigus rakk vahetab kiiresti ujumise suunda
hakkasid fotosünteesima ning tänu eraldunud hapnikule muutus atmosfääri koostis, kuna see reageeris/lagundas mürgiste gaasidega. Tekkis osoonikiht (mis on väga õhuke), mis kaitseb UV kiirguse eest. Esmased fotosünteesijad: purpurbakterid, hangivad H väävelvesinikust ning O2 ei eraldu. Tänapäevased : hangivad H veest ning eraldub O2. FS toimub kloroplastides (klorofülli molekulid ergastuvad) ning nähtava valguse käes. Bakteritel toimub FS tsütoplasmas 12.Klorofüllid ja karotenoidid. Kartenoidid- need on punased, kollased, oranzid; neeldavad lisavalgust; inimestele vajalikud A vitamiini saamiseks Klorofüll- tänu sellele näeb taimi rohelistena, ta peegeldab rohelise valguse tagasi, see sattub meie silma 13.Vetikate värvus. Mida sügavamale seda pruunikamaks v tumedamaks. Punavetikatel roosa -> mustjaspunane(max 200m) Testis(?) furtsellaaris(agarik) 14.FS olemus, käik.Võrrand, koht, faaside lühiiseloomustus.
ja heade mehhaaniliste ning tehnoloogiliste omadustega, siis kasutatakse neid väga palju lennunduses, aga ka transpordivahendite, tehiskaaslaste ja rakettide konstruktsioonis, aparaadiehituses, elektroonikaseadmete, konteinerite, olmeseadmete, karkassmööbli jm valmistamisel. Magneesium leiab rakendust nii säraküünaldes aga ka sulamitena mitmetes sõidu- ja elektroonikavahendites ning kosmoseaparaatides. Magneesium on tähtis biometall nii taim- kui ka loomorganismis. Roheliste taimede klorofüllid sisaldavad magneesiumit. Magneesium koos kaltsiumi ja fosforiga võtab osa luude moodustamisest ja annab neile tugevuse osaleb magneesium lihaste sealhulgas südame töös, närviimpulsi ülekandes, valkude biosünteesis, vere hüübimises, ensüümide talitlustes, süsivesikute, valkude, lipiitide, nukleiinhapete ainevahetuses ja võtab osa paljudest teistest bioprotsessidest. Spordis on magneesiumil eriti tähtis roll lihaste seisundi reguleerimises ja lihaskrampide ärahoidmises.
Varusüsivesik Tärklis, insuliin. Glükogeen. Glükogeen. 2. Kest + + - Tselluloosist, Kitiinist, Erandiks munarakud ligniinist. mannaanist. (lubikest, valkkest, nahkkest). 3. Pigmendid Klorofüllid, Väga palju Melaniin, Karotenoidid. erinevaid. Hemoglobiin. 4.Tsentrioolid - +/- + 5. Membraani Fütserool. Ergosterool. Kolesterool. steroolid 6.Ainev. tüüp Autotroof. Heterotroof. Heterotroof. 7
sõltub valgusest ja taime mineraalsest toitumisest. Kloroplastide (klorofüll) põhifunktsioon on fotosüntees. 6CO2 + 6H2O + (energia) C6H12O6 + 6O2 Kromoplastid Sisaldavad värvilisi pigmente karotinoide, mis esinevad viljades, õites ja lehtedes enne langemist. Erksatel värvidel on ligimeelitav funktsioon. Ainevahetuslik funktsioon taim vabaneb nende abil jääkainetes. Sügisel värvuvad lehed kollaseks, punaseks, pruuniks, sest karotinoidid taluvad madalamat temperatuuri kui klorofüllid. Leukoplastid Ülesandeks on varuainete talletamine, näiteks tärklis kogunev amüloplastidesse. Leukoplastid on värvuseta. Plastiidide üleminek Kloroplast kromoplastiks viljade valmimisel, enne lehtede langemist Kromoplast kloroplastiks, kui porgandi säilitusjuur muutub roheliseks Kloroplast leukoplastiks, kui roheline taim satub pimedasse
kujunemist. Tehakse järeldused kolesterooli sisalduse kohta uuritavates proovides. Järeldus: Kolesterooli lahus värvus tugevalt rohekas-sinakaks. Seismisel värvus ka searasv õrnalt sinakaks, kookosrasv jäi värvituks. Järeldusena saab öelda, et kookosrasv ei sisalda praktiliselt kolesterooli, searasv sisaldab, kuid ka mitte väga suures hulgas. 2.2 KAROTENOIDIDE IDENTIFITSEERIMINE JA SISALDUSE MÄÄRAMINE TÖÖ TEOREETILISED ALUSED Klorofüllid on fotosünteesi põhipigmenid ja annavad taimedele rohelise värvuse. Abipigmentideks on karotenoidid ja fikobiliinid (kollased, punased, purpursed). Karotenoidid on loomsetes organismides vitamiin A provitamiiniks. Karoteeni isomeeridest on tähsaim -karoteen, kristalliline vees mittelahustuv aine, selle molekul annab loomorganismis poolestudes kaks retinooli (vitamiin A1 molekuli). Etanoolis lahustub karoteen piiratud ulatuses, apolaarsetes lahustites hästi
1. Varusüsivesik Tärklis, insuliin Glükogeen Glükogeen On kest On kest, Puudub, erandiks munarakud 2. Kest tselluloosist, kitiinist, (lubikest, valkkest, nahkkest) ligniinist mannaanist Klorofüllid, Väga palju 3. Pigmendid Melaniin, hemoglobiin karotinoidid erinevaid 4. Tsentrioolid - +/- + 5. Membraani Fütosterool Ergosterool Kolesterool steroolid 6. Ainevahetustüüp Autotroof Heterotroof Heterotroof 7
oleva vee ära, siis turgor langeb ja taim närbub, kui aga kasta taime uuesti vette siis liigub vesi osmoosi teel taas vakuoolidesse ja turgor taastub. Taime- ja loomaraku võrdlus Taimerakk Loomarakk Varusüsivesikuks tärklis Varusüsivesikuks glükogeen Kest, mis koosneb tselluloosist ja ligniinist Kest puudub Pigmendiks on klorofüllid ja karotenoidid Pigmendiks melaniin Tsentrioolid puuduvad Tsentrioolid olemas Autotroof Heterotroof Plastiidid Puuduvad JOONISED
b) evolutsiooniliselt pooldatakse endosümbioosi hüpoteesi, neid vaadeldakse Lynn Margalise algatusel kui kunagi vabalt elanud aeroobseid baktereid, kes asusid teistesse rakkudesse. Kloroplastid 1. Ehitus - 2 membraani, 2 ruumi. Membraanides välis- ja sisemembraan, ruumid ka samad, mis mitokondritel. Sisemembraanistiku elemente nim tülakoidideks, mida on 2 tüüpi. Sisemembraanistikus paiknevad pigmendid: põhipigmendid - klorofüllid; ja abipigmendid - ksantofüllid ja karotenoidid. Kloroplast täidetud valgulise vesilahusega, mida nim stroomaks. Ka kloroplastides on oma DNA, RNAd, ribosoomid ja oma valkude sünteesi süsteem. 2. Ülesanded - põhiülesanne fontosüntees, kus valgusstaadiumi eest vastutab sisemembraanistik pigmentidega ja pimestaadiumi eest strooma ensüümidega. 3. Arv. Kloroplastid esinevad vaid valgusele eksponeeritud taimerakkudes.
sünteesil CO2-st. + + 12 NADPH + 12 H + 18 ATP + 6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 12 NADP + 18 ADP + 18 Pi. Fotosünteesi üldvõrrand: CO2 + 2 H2A (CH2O) + 2 A + H2O 2+ 3. Klorofüllid on fotoreaktiivsed pigmendid. Planaarne, konjugeeritud asendatud tetrapürrooli tsüklite süsteem (kloriin). Fe on 2+ asendatud Mg . Pikaaehelaline ftüülrühm tagab rasvlahustuvuse ja võimladab ankurdada klorofülli membraan-valk komplekside külge. Aromaatsus muudab klorofülli efektiivseks nähtava valguse neelajaks. Kloroplastides leidub alati nii klorofülli a kui ka b vormi. Mõlema vormi esinemine laiendab veelgi neeldumisriba
Võib põhjustada organismide pindmiste kihtide kahjustusi (taimdele lehtede kattekiht). Evolutsiooniline roll: ekvatoriaalaladel elavad rohkem pigmenteerunud organismid. Inimesel on UV- kiirguse liig nahavähi riskifaktoriks ja silma sõrkkesta kahjustaja. Tagab inimsel D vitamiini teatud vormi sünteesi. · Nähtav valgus- taimdele tagab pigmentide sünteesi (kartuli idud keldris), tagab fotosünteesik vajaliku kiirgusvahemiku (klorofüllid, abipigmendid ksantofüllid), tagab fotoperioodilisuse (taimede füsioloogiline reaktsioon: lühipäevataimed jne). Loomadel tingib nähtav valgus teatud pigmentide sünteesi (silma vikerkesta värvuse kujunemine), kindlustab nägemisfunktsiooni. Mikroorganismidel tagab pigmentide sünteesu, fotosünteesivatele organismidele põhjustab positiivse fototaksise. · Soojuskiirgus- tagab toimetulekuks vajalikud kohastumused madalatele/kõrgetele temperatuuridele
Ensüümide kaasabil tekivad sahharoos, tärklis, aminohapped jt. org ühendid. CO2 lagundatakse NADPH2 kaasabil. 6CO2 + 12NADPH2 C6H12O6 + 6H2O + 12NADP 18 ATP 18 ADP + 18 P NADP-d ja ADP-d kasutatakse uuesti valgusstaadiumi reaktsioonides. Glükoos väljub kloroplastidest või moodustub neist tärklis. Glükoosist ja Calvini tsükli vaheühenditest saab alguse lipiidide ja aminohapete süntees Fotosünteesi pigmendid 1. Klorofüllid a, b, c1, c2, c3 Ainult Chl-a on võimeline kasutama elektrone, et produtseerida keemilist energiat fotosünteesis. Chl-b and Chl-c absorbeerivad valgust ja saadavad elektroni Chl-a lisapigmendid. 2. Karotenoidid Lisapigmendid. Tuntumad on karotiin (- ja ß-) ja ksantofüll. Kaitsevad rakku kahjuliku (liiga tugeva) valguse eest. 3. Fükobiliinid Vetikate eriomased pigmendid. Esinevad reeglina koos klorofülliga. Sinivetikatel: fükotsüaniin Pruunvetikatel: fükoksantiin
Fotosünteesi valgusreaktsioonid Fotosünteesivad rakud püüavad valgusenergiat ja muundavad selle keemiliste sidemete energiaks NADPH kui redutseerija ja ATP kui energiakandja vormis, kusjuures eraldub hapnik. Hapnik tuleb kasutatavast H2O'st. Fotosünteesi pimereaktsioonid ehk süsinikufikseerimise reaktsioonid Kasutatakse NADPH kui redutseerijat ja ATP hüdrolüüsi energiat endergoonilisteks protsessideks orgaaniliste molekulide sünteesil CO2'st. CO2 võetakse väliskeskkonnast. Klorofüllid ja abipigmendid Klorofüllid on fotoaktiivsed pigmendid, planaarse kujuga. Pikk ahel annab lahustuvuse rasvas ja aromaatsus muudab klorofülli heaks nähtava valguse neelajaks. Abipigmendid laiendavad valgusneelduvust nendele lainepikkustele, mida klorofüll ei neela. Klorofüllid koos abipigmentidega moodustuvad kloroplastide membraanidele valgustneelavaid komplekse. Fotosüsteemid Fotosüsteemid koosnevad sadadest valgustpüüdvatest klorofüllide ja abipigmentide molekulidest pluss
ühenduses varre ja juurte vett juhtivate kudedega. Katsed näitavad, et lehed, mis on taime küljest eraldatud ja mis ei saa seepärast endast fotosünteesi produkte välja juhtida, täituvad lõpuks assimilaatidest ja fotosüntees jääb neil aeglaseks. 4. FS pigmendid ja aktsioonispekter (ka tsüanobakteritel ja vetikatel). FS pigmendid on taimedel olemas valgusenergia neelamiseks ja keemiliseks muundamiseks, kasutamaks kogu spektrit. FS kasutatavad pigmendid jagunevad kolme rühma: klorofüllid, karatinoidid ja fükobiliinid. Pigmentide kvalitatiivne ja kvantitatiivne koostis organismides on vastavuses ökonizzide valgusreziimiga. Klorofüllid Klorofüll ei lahustu vees, kuid muutub kergesti soolade, hapete ja aluste mõjul. Klorofülli koostises 2 lähedast ainet a-klorofüll ja b-klorofüll (väike erinevus keemilises koostises), moodustades koos ligi 1% taimelehe kuivkaalust. A-klorofülli on 3 korda rohkem kui b-klorofülli
1)Kemosüntees: energia mitmesugustest anorgaanilistest ühenditest (suur osa ainetest on mittebioloogilist päritolu, kõige vanem tänapäevani säilinud energia varustamise vorm). 2)Fotosüntees: autotroofne energiavarustamise vorm vesi lagundatakse valgusenergia toimel ja saadakse Co2-st orgaaniline aine ja jäägiks on hapnik (orgaanilise aine süsinikskeleti ülesehitamiseks, ATP sünteesiks). Fotosüntees toimub kloroplastides ja fotosünteesi pigmendid on Klorofüllid, karotinoidid ja fükobiliinid. 14. Taimede võimalikud energiavarustuse viisid - Fotosüntees ja kemosüntees 15. Kromosoomid - (teavet saab kasutada vaid teabe lugeja olemasolul, kromosoomis pole teabe lugejat, on karüoplasmas/tsütoplasmas). Milleks:Teabe talletamiseks kogu elu reguleerimise teave. Ehitus: DNA+histoonid(valgud, mis hoiavad DNA struktuuri ja kaitsevad välismõjude eest, ning reguleerivad DNA kasutamist) nukleosoom on kromosoomi morfoloogiline ühik.
NB! Ka autotroofid omastavad keskkonnast orgaanilisi aineid võimaluse korral 1 Tüübid: fotosüntees ja kemosüntees a. Kemosüntees: energia mitmesugustest anorgaanilistest ühenditest (Fe 2+, H2, Mn, Sb jt b. Fotosüntees CO2+2H2O+valgus (CH2O)+H2O+O2 c. Milleks? (1) Orgaanilise aine süsinikskeleti ülesehitamiseks (2) ATP sünteesiks d. Kus? (1) Kloroplastides (NB! Sinivetikad) e. Fotosünteesi pigmendid (1) Klorofüllid (2) Karotinoidid (3) Fükobiliinid f. Fotosünteesi staadiumind (1) Valgusstaadium: Fotofüüsikaline Fotokeemiline Biokeemilise 1.aste Saadakse NADPH ja ATP * kloroplastide membraanides (isolatsioonikiht!) (2) Pimedussstaadium Biokeemilise 2.aste: CO2 sidumine Kasutatakse NADPH ja ATP Saadakse glükoosassimilatsioonitärklis * kloroplastide stroomas g
Vinogradski sammas. Halobakterid (ehk haloarhed) kui bakterirodopsiiniga fotosünteesivad prokarüoodid. Bakterirodopsiin lihtsaima prootonpumbana. Fototroofsed bakterid kasutavad ATP sünteesiks valgusenergiat. Nad on reeglina võimelised autotroofseks kasvuks, kuid mitte kõik. Nt ei ole heliobakteritel ja halobakteritel autotroofset kasvu suudetud tõestada. Valgusenergia konverteerimiseks keemiliseks energiaks on vaja fotosünteesipigmente, milleks on taimedel ning enamikul FS bakteritel klorofüllid. Halobakteritel on fotosünteesipigmendiks bakterirodopsiin. Fotosünteesivad organismid jagunevad 2 rühma: 1) Oksügeensed e hapnikku tekitavad fotosünteesijad (taimed, vetikad, tsüanobakterid). Kasutavad fotosünteesil CO2 redutseerimisel eksogeense redutseerijana vett, millest vabaneb hapnik. 2) Anoksügeensed e hapnikku mittetekitavad fotosünteesijad (kõik ülejäänud FS-vad bakterid, nt purpur- ja rohebakterid)
plastiidis lamelle (nagu enamiku teiste vetikate plastiidid) ja seetõttu on nad ultrastruktuurilt ja ka pigmentatsioonilt väga sarnased sinivetikatele. 12. Milline struktuur tagab klorofülli molekulis nähtava valguse footonite neeldumise? Mis toimub footoni neeldumisel.? Kvanti neelates ergastub nn. -elektron konjugeeritud ahelate ringis, mis on tähistatud rohelise värviga. Valgust püüdvates kompleksides (LHC) moodustavd klorofüllid ja karotenoidid valkudega *kompleksi, mis määrab kindlaks pigmendimolekulide orientatsiooni ja vahekauguse kvandi neeldumine klorofüllis, mis viib elektroni ergastusnivoole, kuid fotosüsteemi valkkompleksis elektron ei lange enam tagasi, vaid siirdub kiiresti naabruses asuvale aktseptormolekulile, mille põhinivoo asub küll madalamal kui klorofülli ergastusnivoo, kuid siiski kõrgemal kui klorofülli põhinivoo
1. Varusüsivesik Tärklis, insuliin Glükogeen Glükogeen 2.Kest + + - tselluloosist, kitiinist erandiks munarakud (lubikest, ligniinist mannaanist valkkest, nahkkest) 3.Pigmendid Klorofüllid Väga palju Melaniin Karotenoidid erinevaid Hemoglobiin 4.Tsentrioolid - +/- + 5.Membraani steroolid Fütosterool Ergosterool Kolesterool 6.Ainevahetustüüp Autotroof Heterotroof Heterotroof 7
valgusenergia arvel ATPd sünteesida. · Valguseseoseline ATP süntees lülitub sisse, kui hapniku kontsentratsioon on liiga madal tagamaks aeroobset hingamist. NB! Soolases vees lahustub hapnik halvasti! Fotosünteesipigmendiks halobakteritel on valk bakterirodopsiin, mille mittevalguliseks osaks on karotinoid retinaal. Töötab prootonpumbana. · NB! Kõigil teistel senituntud fototroofidel on fotosünteetiliseks pigmendiks klorofüllid. H. salinariumi valguseseoseline prootonpump annab energiat ka Na+ pumpamiseks rakust välja (Na+/H+ antiport) ja K+ pumpamiseks rakku. · Halobacterium salinariumil kirjeldati esimest korda bakterirodopsiini abil toimuv fototroofia · NB! Bakterirodopsiini geen on horisontaalse geenotriiviga üle kandunud ka halofiilsetele eubakteritele, näiteks Salinibacter ruber'ile. · Salinibacter'i genoomis on leitud nt soolalembuse saar, mis kodeerib mitmeid
On tugev oksüdeerija. Osaleb hingamises. Fosfor Esineb nukleiinhapete koostises, makroergilistes ühendites. ( ATP,GTP,CTP,UTP) Väävel Esineb aminohapetes ja vitamiinides. Naatrium, Ioonid osalevad närviimpulsi moodustumises, neid leidub veres ja kõigi kaalium rakkude tsütoplasmas. Naatrium on rakuväline element, kaalium on rakusisene element. Magneesium Kuulub luude koostisesse.(fosfaadina) klorofüllid keskne element Kaltsium Soolad annavad luudele tugevuse ja seetõttu on Ca aatomid eriti rohkesti luu koostises. Osaleb vere hüübimis protsessis. Kindlustab lihaste tööd. Kaltsiumi puudimisel tekkivad krambid. Reguleerib vee hulka organismis. Raud Kuulub selgroogsete punalibledes oleva valgu hemoglobiini koostisesse. (seob hapniku) HEEM(rauaühend-annab verele punase värvuse)*
H2O 10. Loetlege tunnuseid mille poolest PS I ja PS II on sarnased Tülakoidide membraanis, sisaldavad 2 Chla/karotenoidi molekuli/(e) , footon põhjustab elektroni tõusmist kõrgemale energiatasemele, reaktsioonid sõltuvad valgusest. 11. Kuidas toimub fotosüsteemi antennis neeldunud kvantide energia liikumine reaktsioonitsentrisse Antennideks on pigmendid, mis koguvad valgust ja kannavad selle energia üle reaktsioonitsentrile. Kombineeruvad 2 mehhanismi: 1. LHC-s on klorofüllid lähestikku moodustub 1 ergastus üle kogu süsteemi 2. Fösteri resonantsmehhanism ühe molekuli ergastus võib kustudes üle minna teise molekuli ergastuseks lainefunktsioonide ülekattumise tõttu. 12. Kirjeldage valgust neelava kompleksi (LHC) ehitust Chl ja karotenoidid moodustavad valkudega kompleksi, mis määrab kindlaks pigmendimolekulide orientatsiooni ja vahekauguse, mis on oluline ergastusenergia efektiivseks ülekandeks. Moodustavad trimeere (on valk-pigment kompleksid). 13
Valgusreaktsioonideks nimetatakse valguse neeldumist ja elektronide ülekandega seotud reaktsioone. Valguse abil toimub tegelt ainult elektroni ergastumine pigmendil. NADPH on universaalne elektronikandja. H-ioonidel on eriline roll ATP sünteesis, kus need, liikudes läbi membraani kontsentratsioonigradiendi ja elektripotentsiaalide vahe mõjul, annavad ATP sünteesiks vajaliku energia. valguse neeldumise tulemusena tõuseb elektron klorofülli molekulis kõrgemale energianivoole. Klorofüllid a ja b neelavad peamiselt punases ja sinises spektriosas. Kloroplastis abipigmendid, karotenoidid, rohelise ja kollase valguse kasutamiseks. Abipigmendid annavad oma ergastuse edasi klorofüllile. Vett lagundav kompleks on fotosüsteemiga ühendatud tülakoidi luumenipoolsel küljel. selle koosseisus on tähtsad neli Mn aatomit. Lõppaktseptoriks on kinoon QA. Trap limited mudel – eksiton liigub pidevalt antenni ja tsentri vahet.
võivad sattuda keskkonda. Inimene võib berülliumiühenditega rohkem kokkupuutuda suitsetamise tagajärjel, kuna tubakalehtedesse kogunenud berülliumühendid satuvad suitsetamisel kopsudesse ja õhku. Berüllium kuulub mikroelemendina mõnede toiduainete koostisesse, mistõttu päevas saab inimene toiduga umbes 0,01 mg berülliumit. 2.8.2 Magneesiumi biotoime Magneesium on tähtis biometall nii taim- kui ka loomorganismis. Roheliste taimede klorofüllid sisaldavad magneesiumit. Täiskasvanud inimorganism sisaldab umbes 19-30 g magneesiumit. Umbes 65 % sellest paikneb raskelt lahustuvate sooladena luukoes ja 20 % lihaskoes. Päevas saadakse toiduga umbes 350 mg magneesiumit. Magneesiumi ohutuks päevanormiks peetakse 600-700 mg. Magneesium koos kaltsiumi ja fosforiga võtab osa luude moodustamisest ja annab neile tugevuse. Samuti on magneesium koos kaltsiumiga munakoore koostiselement. Mida rohkem
kopsud/lõpused + vereringe (selgroogsed). Autotroofne energiavarustus ehk fotosüntees (assimilatsioon, vajab täiendavat energiat). 1. Kemosüntees energia oksüdeerumise teel anorgaanilistest ühenditest nt Fe2+, H2 2. Fotosüntees CO2+2H2O+valgus (CH2O)+H2O+O2 Orgaanilise aine süsinikskeleti ülesehitamiseks ATP sünteesiks Toimub kloroplastides (NB! Sinivetikad) Fotosünteesi pigmendid: (1) klorofüllid (2) Karotinoidid (3) Fükobiliinid Fotosünteesi staadiumid: (1) Valgusstaadium:(eraldub O2) · Fotofüüsikaline · Fotokeemiline · Biokeemilise 1.aste Saadakse NADPH ja ATP * kloroplastide membraanides (isolatsioonikiht!) (2) Pimedussstaadium · Biokeemilise 2.aste: CO2 sidumine Kasutatakse NADPH ja ATP Saadakse glükoosassimilatsioonitärklis
+ 2.Kest kitiinist erandiks munarakud (lubikest, tselluloosist, ligniinist mannaanist valkkest, nahkkest) Klorofüllid Melaniin 3.Pigmendid Väga palju erinevaid Karotenoidid Hemoglobiin 4.Tsentrioolid - +/- + 5.Membraani steroolid Fütosterool Ergosterool Kolesterool 6
Valguse toimel klorofülli molekulid ergastuvad.( fotosünteesi reaktsioonid toimuvad klorofülli ergastunud elektronide energia toimel Fotosünteesi Valgusstaadium- vajalik valguse olemasolu. Lagundatakse vee molekule, eraldub gaasiline hapnik. Valguse olemasolu ajal toimuvates reaktsioonides salvestub ka ATP-des energia. Pimedusstaadium-seaotakse süsihappegaasi molekule, moodustuvad 3süsinikulised suhkrud, mis ühinemisel annavad glükoosi. Valgusstaadium- Klorofüllid koostavad fotosüsteeme. FotosüsteemII- kasutab ergastunud elektronide energiat- vee molekulide lagundamiseks(veeoksüdatsiooniks), ja ATP sünteesiks --> hapniku eraldumine Fotosüsteem I- NADPH2 moodustamine(sahhariidi sünteesil vesiniku allikaks) / NADPH2 ja ATP molekulide saadus/ Pimedusstaadium-sahhariidide süntees- tuleb CO2- Calvini tsükkel, vesinikuallikas NADPH2. Lõpptulemus-glükoos
Üldjuhul eraldub fotosünteesi käigus kõrvalsaadusena hapnik (oksügeenne fotosüntees), kuid osadel fotosünteetilistel bakteritel esineb ka ilma hapniku tekkimiseta fotosüntees (anoksügeenne fotosüntees). b. Fotosüntees CO2+2H2O+valgus (CH2O)+H2O+O2 c. Milleks? (1) Orgaanilise aine süsinikskeleti ülesehitamiseks (2) ATP sünteesiks d. Kus? (1) Kloroplastides (NB! Sinivetikad) e. Fotosünteesi pigmendid (1) Klorofüllid (2) Karotinoidid (3) Fükobiliinid f. Fotosünteesi staadiumind (1) Valgusstaadium: Fotofüüsikaline Fotokeemiline Biokeemilise 1.aste Saadakse NADPH ja ATP * kloroplastide membraanides (isolatsioonikiht!) (2) Pimedussstaadium Biokeemilise 2.aste: CO2 sidumine Kasutatakse NADPH ja ATP Saadakse glükoosassimilatsioonitärklis * kloroplastide stroomas g
fotosüntees. Sammaskoe all on kobekude, mille rakkude vahel on rakuvaheruumid. Nendes rakkudes on vähem kloroplaste. Kobekoe ülesanne transpiratsioon ja gaasivahetus. 4. FS pigmendid ja aktsioonispekter (ka tsüanobakteritel ja vetikatel). Kloroplastid asuvad pigmendid: Klorofüll (a-klorofüll ja b-klorofüll), karotinoidid (alfa- karotiin, beeta-karotiin), fükobiliinid (fükoerütrofibiin ja fükotsüanobiliin). Klorofüllid ei lahustu veel, koostises on a ja b-klorofüll, moodustades ligi 1% taimelehe kuivkaalust. A-klorofülli on 3 korda rohkem, kui teist. A on sinaka, b kollaka tooniga. Karotinoidid vees lahustumatus, org lahustites hästi lahustuvad. Tuntuim esindaja karotiin, Fükobriliinid punavetikate ja rohevetikate pigment. Esinevad reeglina koos klorofülliga, kui sisaldus palju väiksem. Aktsioonispekter iseloomustab protsessi intensiivsuse sõltuvust toimiva valguse
2. Mõlemas struktuuris on sisemembraanistik: kristad tülakoidid 3.Mõlemas struktuuris on kaks ruumi: a) 1. ruum sisemembraani ja välismembraani vahel b) 2. ruum sisemembraanistikust sees pool. 4. Mõlema struktuuri sees on ensüüme sisaldav vesilahus: mitoplasma (maatriks) strooma 5. Mõlemas on oma DNA, RNA ja ribosoomid. 6. Mõlemas oma valgu süntees. 7.Mõlemad sisaldavad pigmente: pruun värvus klorofüllid jt 8. Mõlemad suuruselt sarnased. 9. Mõlemad paljunevad jagunemise teel. Erinevused: Mitokondrid Kloroplastid 1. Esinevad kõikides aeroobsetes 1. Esinevad vaid fotosünteesivates päristuumsetes rakkudes taimerakkudes. 2. Neis toimub raku hingamine. Eraldub 2. Neis toimub fotosüntees. energia (ATP). Vajab energiat. 3. Mitokondrite hulka mõjutab: hapnik, 3
FOTOSÜNTEES KAKS FAASI: Valgusreaktsioonid - rakud püüavad päikese valgus-energiat ja muundavad selle keemiliste sidemete energiaks: sünteesitakse ... NADPH kui redutseeija ATP kui energiakandja Vee lagunemisel vabaneb O2 Pimereaktsioonid e. süsiniku fikseerimise reaktsioonid - endergoonilised protsessid, kus CO2st sünteesitakse heksoose jt orgaanilisi molekule kasutades NADPH kui redutseerijat ATP kui energiakandjat Klorofüllid on fotosünteesi põhipigmendid, mis neelavad nähtavat valgust. Fotofosforüülimine on ATP süntees valgusenergia arvel Fotoindutseeritud elektronide voog H2O-lt NADP+-le pumpab H+ läbi tülakoidi membraani stroomast luumenisse. Tülakoidi membraanis moodustub elektrokeemiline gradient. ATP sünteesi juhib tülakoidi luumenisse pumbatud H+ voolamine tagasi stroomasse ATP sünteesi eest kloroplastides vastutab ensüüm ATP süntaas, mis koosneb
Paljunemine: a) Pooldumine b) Pungumine c) Ühe vana mitokondri sisse moodustub 2-3 uut Päritolu: Indiviiditasandil ema mitokondrid. Mitokondreid vaadeldakse, kui kunagi vabalt elanud aeroobseid baktereid, kes läksid elama teistesse rakkudesse Kloroplastid Ehitus: 2 membraani, 2 ruumi. Välismembraan ja sisemembraan. Ruumid samad. Sisemembraani elemente nimetatakse tülakoidideks. Tülakoide on 2 tüüpi. Sisemembraanistikus paiknevad pigmendid: a) Põhipigmendid (klorofüllid) b) Abipingmendid (karotenoidid) Kloroplast on seest täidetud valgulise vesilahusega e stroomaga. Oma DNA, RNA-d, ribosoomid, oma valkude sünteesisüsteem. Ülesanne: Põhiülesanne fotosüntees. Valgusstaadiumi eest vastutab sisemembraanistik pigmentidega. Pimestaadiumi eest vastutab strooma ensüümidega. Arv: Kloroplastid esinevad vaid valgusele eksponeeritud taimerakkudes. Arv paarikümnest kuni sajani. Kloroplastide arv sõltub: a) Lehtede valgustatusest b) Koetüübist
rakkudes. taimerakkudes suurusjärk Valgusmikroskoobis nähtav sama sisemembraanistik Vähem liigendunud Rohkem liigendunud, ehitusüksuseks krista rhitusüksuseks tülakoid põhipigmendid tsütokroomid Klorofüllid, karotenoid gaasiahetus O2CO2 CO2O2 Suhe orgaanikasse Orgaanika laguneb Orgaanika hulk suureneb põhiülesanne Hingamine raku tasandil fotosüntees Arv rakus 100-1000 100 Arvu mõjutavad tegurid Raku suurus, kokkupuude Koe tüüp, valgustatus, raku
prokarüootsetest bakteritest on kõik eukarüoodid. Ent eluviisilt, välimuselt ja ökoloogiliselt rollilt sarnanevad nad rohkem vetikatega, mistõttu ökoloogiaalases kirjanduses kasutatakse väga tihti terminit "sinivetikad", vaatamata nende taksonoomilisele kuuluvusele. 82. Ühist ja erinevat soontaimedel võrreldes punaja pruunvetikatega? Punavetikad (Rhodophyta). Ainu ja hulkraksed, on ka suuri. Vibureid pole ühelgi (kadunud?). Primaarsed kloroplastid. Klorofüllid a ja d, lisaks punane fükoerütriin. Kasvavad ka õige nõrgal valguses sügaval meres. Vähesed ka magevees. Taimeriigi alamriik. Pruunvetikad (Phaeophyta). Suured hulkrakse tallusega, põhjale kinnituvad merevetikad; mõni kuni 25 meetrit pikk (Macrocystis). Mitmeid liike kogutakse ja kasvatatakse inimtoiduks kui “merikapsast”. Isasgameedid ja zoospoorid viburitega. Kloroplastid sekundaarsed, punavetikatest pärit, klorofülliga a ja c.
b) stroomatülakoidid · Tülakoidide membraanis on valgust neelavad pigmendid ja fotosünteesi valgusstaadiumis osalevad valgud. · Strooma on valguline vesilahus, mis sisaldavad erinevaid ensüüme süsihappegaasi sidumiseks, esmast säilitus tärklist, lipiide. Stroomas on autonoomne DNA, omad RNA-d, omad ribosoomid ja enda valgu sünteesi süsteem. Talitlus: · Põhi ülesandeks fotosüntees,valgusstaadiumi eest vastutavad sisemembraanistiku pigmendid(klorofüllid/karotenoidid) ja pimestaadiumi eest strooma ensüümid. Kloroplastide moodustumine: · Kloroplastid tekivad jagunemise teel. · Tekivad algsetest proplatiididest. · Tekivad teistest plastiidistest kas välis või sise tingimuste käigus. Kloroplastide arv ja seda mõjutavad tegurid: · Taimerakkudes varieeruvalt vähe ja on 10... 10(astmel 2) · Sõltub raku valgustatusest · Sõltub koe tüübist. · Sõltub raku suurusest. Päritolu:
annaabi.ee 
