Aine- ja energiavahetus (0)

AINE- JA ENERGIAVAHETUS
Fotosüntees on rohelistes taimedes ja fotosünteesivates bakterites toimuv protsess, mille käigus muudetakse valgusenergia keemiliseks energiaks. Toimub klorofüllis
Fotosünteesi reaktsioonivõrrand :
6 CO2 + 6 H2O  C6H12O6 + 6 O2 
Fotosüntees jaguneb valgus- ja pimedusstaadiumiks
Valgusstaadiumis tõrjub päikeseenergia veest välja hapniku. Vabanenud energia paigutatakse ATP-sse.
Pimedusestaadiumis sünteesitakse veest vabanenud H+ ioonidest ja CO2 molekulidest ATPsse paigutatud energia abil C6H12O6
O2↑
CO2↓
Valgusenergia→
Valgusstaadium
→ ATP →
Pimedusstaadium
H2O →
→ H+ →
C6H12O6↓
Fotosünteesi tähtsus
Taimedele
1. Taime peamine varuaine on tärklis. Kõigis autotroofse taime osades pole kloroplaste (nt maa- alustes osades ja varre sisemuses), need saavad toitaineid taime nendest osadest, kus toimub fotosüntees.
2. Vaheühenditest saab taimerakkudes alguse mitmete lipiidide ja aminohapete süntees.
3. Valgusstaadiumis vabaneva hapniku kasutavad ära mitokondrid. Heterotroofselt toituvad rakud saavad glükoosi oksüdatsiooniks vajaliku hapniku väliskeskkonnast. Seda kasutavad ka kloroplaste sisaldavad rakud – nt öösel.
Heterotroofsetele organismidele
1. Heterotroofid ei suuda valgusenergiat keem. energiaks muuta. Elutegevuseks vajaliku energia saavad nad toiduga omastatava org. aine oksüdatsioonil. Kui fotosüntees lakkaks, saaksid otsa ka org. aine varud, mida heterotroofid lagundavad. Heterotroofid ei saa taimede poolt moodustatud org. aineta.
2. Fotosüntees tagab süsinikuringe – CO2 sisalduva C taaskasutamine org. aine koostises saab võimalikuks Calvini reaktsioonide kaudu.
3. Õhuhapniku olemasolu on seotud vee fotooksüdatsiooniga, mis toimub fotosünteesi valgusstaadiumis. Selle pidurdumise/lakkamise korral saaks hapnik atmosfäärist otsa.
Biosfääri säilimisele
1. Fotosüntees tagab valgusenergia salvestamise kõigi organismide poolt kasutatavaks keem. energiaks.
2. Tagab süsiniku ja hapniku jt keem. elementide ringe .
3. Atmosfääris esinev hapnik on Maad ümbritseva osoonikihi püsimise aluseks (kaitseb kosmilise ja ultraviolettkiirguse eest). Osoonikihi õhenemise/hävimise korral enamik organisme hukkuks, sest kosmosest lähtuv kiirgus muudab valkude ja nukleiinhapete struktuuri ja selle tulemusena ei saa need enam täita neile iseloomulikke funktsioone.
Heterotroofid – organismid, kes ei tooda ise orgaanilist ainet. Heterotroofid on loomad, seened ja mõne bakterid .
Metabolism e ainevahetus  – organismis asetleidev sünteesi- ja lagundamisprotsess , mis tagab tema aine- ja energiavahetuse ümbritseva keskkonnaga.
 
Dissimilatsioon  – lagundamisprotsessid. Toiduga saadavad või organismis sünteesitud org. ühendid lõhustatakse ensüümide abil lihtsama ehitusega molekulideks. Protsessi käigus energia vabaneb. See talletatakse ATP-sse.
 
Assimilatsioon  – sünteesiprotsessid. Selle käigus saadakse: sahhariide, lipiide , valke, nukleiinhappeid jne. Vaja: lähteaineid, täiendavat energiat. Näiteks – fotosüntees (organismiväline päikeseenergia), DNA, RNA ja valgu süntees ( Energiavarud , ATP).
 
Energia vabaneb sahhariidide (1 g – 17,6 kJ), lipiidide (38,9 kJ), valkude (17,6 kJ) jt org. ainete oksüdatsioonil.  Sahhariidid  – esmane ja kõige kiiremini kasutatav energiaallikas organismis.
 
ATP e adenosiintrifosfaat  - universaalne energia talletaja ja ülekandja, mis osaleb kõigi rakkude metabolismis. Moodustub glükolüüsi, käärimise, hingamise ja fotosünteesi käigus
 
Rakkudes kasutatavad makroergilised ühendid:
Valkude sünteesil – GTP
RNA sünteesil ja DNA kahekordistumisel – ATP, GTP, CTP, UTP.
Varuainete säilitamine
Taimedes: tärklis -> glükoos  
Loomades:  glükogeen -> glükoos -> glükoosi oksüdatsioon -> vabaneb energia, salvestatakse ATP molekulidesse. 
Glükoosi lagundamine on universaalne dissimilatsiooniprotsess, toimub taim- ja loomorganismides ühtemoodi.
Ühe glükoosimolekuli täielikul lagundamisel on võimalik sünteesida kuni 38 ATP molekuli.
Glükoosi oks. vabanenud energiast salvestatakse 40% ATP molekulidesse, 60% hajub.
Glükolüüs  – glükoosi lagundamine.
Aeroobne glükolüüs: püroviinamarihape + 2 ATP molekuli. Eraldub 4 vesinikuiooni
Anaeroobne glükolüüs e käärimine: toimub hapniku puudumisel. 2 võimalust: 1) piimhapekäärimine – lihaskoe rakkudes, piimhappebakterite elutegevuse käigus. Glükoos -> 2 piimhappe molekuli. Tekib 2 ATP molekuli. (Põhjustab lihaste väsimust, valu, krampe. Treenimata lihased on pärast trenni valusad.)
2) etanoolkäärimine –tekib 2 ATP. Glükoos -> 2 etanool + 2 CO2  
Protsess kestab, kuni lõpeb glükoositagavara käärimissegus või kuni keskkonda kuhjuv etanool pärsib pärmseente elutegevuse. Kasutatakse nt toidu valmistamisel.