BIO KT metabolism, fotosüntees (0)

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), 2. riboosist ja 3. kolmest 
fosfaatrühmast (2 fosfaatrühma -> ADP). ATP moodustub glükolüüsi, käärimise, hingamise
ja fotosünteesi käigus. ● NAD- vesinikukandja AEROOBNE LAGUNDAMINE Glükolüüs –  koosneb mitmetest reaktsioonidest, mille tulemusena tekib ühest 
glükoosimolekulist 2 püroviinamarihappe molekuli ja 2 ATP molekuli ( joonis). 
Eraldunud 4 H+-iooni ja 4 elektroni seostuvad vesinikukandjaga NAD ning moodustub 2 
NADH2 molekuli. (Aeroobne glükolüüs: ensüümid katalüüsivad u 10 üksteisele järgnevat 
reaktsiooni -> püroviinamarihape – CH3COCOOH – (lagundamine jätkub 2. etapis) ja 
eraldub 4 H aatomit (seostuvad vesinikukandjaga NAD – nikotiinamiidadeniindinukleotiid -, 
mis võimaldab H aatomeid kasut. 3. etapis). Kaasneb 2 ATP molekuli süntees.)
Tsitraaditsükkel – glükolüüsi tulemusena saadud püroviinamarihappe edasine lagundamine. 
Koosneb ensüümide poolt katalüüsitavatest reaktsioonidest, mille käigus eralduvad järk-
järgult CO2 molekulid ja H aatomid. Protsess: 1. enne tsüklisse sisenemist eralduvad 
püroviinamarihappest CO2 molekulid ja H aatomid (seotakse NAD poolt -> NADH2). 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 NADH2 molekuli -> suunduvad 
hingamisahelasse. CO2 on jääkprodukt ja difundeerub mitokondritest välja (väljahingatav 
õhk). Siin toimub ka lipiidide ja aminohapete lõplik lagundamine. C6H12
O6 2AT
P NAD
H22  püroviinamarih
ape NA
DH2 C
O2 NADH2+O2->H20+NAD 
(36 ATPmax!) glükolüüs- 
tsütoplasmavõrg
ustikus (AN, AE) 2. 
tsitraaditsükkel- 
mitokontri 
maatriksis (AE) 3. hingamisahel- 
mitokondri 
harjakestel (O2!!)


Hingamisahela reaktsioonid – glükolüüsil ja tsitraaditsüklis moodustunud NADH2 energia 
arvel saab täiendavalt sünteesida ATP molekule. Et glükolüüsil moodustub 2 molekuli 
NADH2 ja tsitraaditsüklis veel 10 NADH2, siis 1 molekuli glükoosi kohta tekib kokku 12 
NADH2 molekuli. Hingamisahela reaktsioonides vabanevad NADH2 molekulid H aatomitest. 
Moodustunud NAD on uuesti kasutatav 1. ja 2. etapis. Eraldunud H seotakse hapnikuga ja 
moodustub H2O. Vabaneva energia arvel saab 12 NADHs molekuli kohta sünteesida 36 ATP 
molekuli. Ehk,
12 NADHs + 6O2 -> 12 NAD + 12 H2O
  36 ADP + 36 Pi -> 36 ATP Et glükolüüsil saadakse 1 glükoosimolekuli lõhustamisel 2 ATP molekuli ja hingamisahela 
reaktsioonide tulemusena veel 36, siis kokku võib aeroobsetes tingimustes ühe 
glükoosimolekuli lõplikul lagundamisel moodustuda kuni 38 ATP molekuli. ANAEROOBNE LAGUNDAMINE Anaeroobne glükolüüs e käärimine: toimub hapniku puudumisel. 2 võimalust: 1. 
piimhapekäärimine – lihaskoe rakkudes, piimhappebakterite elutegevuse käigus. Glükoos -
> 2 piimhappe (C2H4COOH) molekuli. H ei eraldu, tekib 2 ATP molekuli. (Põhjustab lihaste 
väsimust, valu, krampe. Treenimata lihased on pärast trenni valusad. 2 piimhape -> 2 
püroviinamarihape + 4 H ja lihaste töövõime taastub.)
etanoolkäärimine – ei eraldu H, tekib 2 ATP. Glükoos -> 2 etanool + 2 CO2  (Veini 
kääritamine: protsess kestab, kuni lõpeb glükoositagavara käärimissegus või kuni keskkonda 
kuhjuv etanool pärsib pärmseente elutegevuse. Protsessi käigus ei ole takistatud õhuhapniku 
juurdepääs – etanool -> veiniäädikas [segusse
sattunud äädikhappebakterid oksüdeerivad.] -
Kasut. nt toidu valmistamisel.) FOTOSÜNTEES-klorofülli sisaldavates taimerakkudes toimuv assimilatsiooniprotsess, 
mille käigus salvestatakse valgusenergia orgaaniliste ühendite keemiliste sidemete 
energiaks. Toimub taimerakkude kloroplastides valgusenergia (klorofülli ergastunud 
elektronide energia) arvel. Maksimaalne efektiivsus: spektri punases või violetses osas. 1. valgusstaadium    : Et rakus üldse fotosüntees hakkaks toimuma on vaja energiat nende  Glükoo
s Glükolü
üs 2 
AT
P kääri
mine Etanoo
l või 
piimha
pe, 0 
ATP ANAERO
OBNE AEROOB
NE tsitraadits
ükkel hingamisa
hel CO2, 
H2O, 
36 
ATP


protsesside käivitamiseks. Taimed saavad selle energia päikesevalgusest. Valgus 
neeldub lehes ja ergastab pigmendi molekulid. Ergastatud klorofülli molekul 
kaotab ühe elektroni. See elektron liigub ühelt molekulilt teisele ja seda nimetatakse 
elektronitranspordiahelaks. Igal astmel vabaneb veidi energiat. Seda energiat 
kasutatakse ATP sünteesiks. Nüüd aga on klorofülli molekulis üks vaba koht uuele 
elektronile. See elektron saadakse vee molekuli lõhustumisel. Vesi siseneb taime 
juurte kaudu mullast ja on fotosünteesi toimumiseks üks olulisi komponente. Vee 
lõhustumiseks on samuti vaja päikeseenergiat. Vee molekul lõhustub hapnikuks ja 
vesinikioonideks. Moodustunud hapnik väljub lehest läbi õhulõhede ja seda 
kasutavad hingamiseks teised taimed ja loomad ning ka seesama taim ise. 
Valgusstaadiumis moodustub reduktiivjõud NADPH+H+, mis on vajalik 
pimedusstaadiumi reaktsioonideks. Valgusstaadiumis sünteesitakse ka ATP kui rakus 
on olemas fosfaatioonid, ADP ja vastav ensüüm (ATP-süntetaas). 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. ●  Fotosüsteem I – ei osale vee fotooksüdatsioonis, põhiülesanne NADPH2  moodustamine. Süsteemis valgusenergia toimel ergastunud elektronid liiguvad NADP
molekulidele, mis seejärel seovad ümbritsevast keskkonnast H+-ioone: NADP + 2e + 
2 H+ <- -> NADPH2 . Moodustunud NADPH2 on H allikaks fotosünteesi 
pimedusstaadiumis toimuva sahhariidi sünteesil.  Valgusstaadiumi reaktsioonide tulemusena saadakse ATP ja NADPH2 molekulid, mis on 
vajalikud pimedusstaadiumi reaktsioonide toimumiseks. 2. pimedusstaadium    : Järgnevateks reaktsioonideks pole enam valgust vaja. Siin  kasutatakse salvestatud ATP-d ja vesinikioone CO2 sidumiseks ja biokeemiliseks 
muundamiseks. CO2 tuleb õhulõhede kaudu õhust ja see seotakse 5 süsinikuga 
ühenditele. Selle tulemusena moodustub 6 süsinikuga ühend, mis on aga ebapüsiv ja
laguneb 2-ka 3 süsinikuga ühendiks. Neid ühendeid kasutataksegi glükoosimolekulide
sünteesiks. Et aga glükoos rakku ei kuhjuks, on vaja see kiiresti sealt ära 
transportida. Transportimiseks moodustub kloroplastides glükoosimolekulidest 
sahharoos, mis on stabiilne transportsuhkur. Sellisena viiakse suhkur taime 
erinevatesse osadesse, kus see glükoosina ära kasutatakse või tärkliseks muudetakse. 
Tärklis on taimedel suhkrute säilitusvorm. Kui taim vajab palju säilitussuhkrut, siis on
tal tavaliselt kujunenud spetsiaalne säilitusorgan. Näiteks kartuli maa-alused võsud 
(kartulimugulad) on taimel tärklise säilitamise kohtadeks. Pimedusfaasi tuntakse ka 
Calvini tsüklina. Ameerika teadlane Melvin Calvin kirjeldas esimesena neid 
reaktsioone 1950. aastal.
Toimuvad kloroplasti lamellidest väljaspool (stroomas). Sahhariidide sünteesiks 
vajalik CO2 siseneb õhulõhede kaudu taime ja difundeerub kloroplastidesse. Seal 
kasutatakse valgusstaadiumis salvestatud ATP energiat ja NADPH2 molekule. 
Pimedusstaadiumi lõpptulemus – kolmesüsinikulised suhkru molekulid -> ühinevad 
omavahel, tekib    glükoos    .  6CO2 + 12 NADPH2 -> C6H12O6 + 6 H2O + 12 NADP (18  ATP -> 18 ADP + 18 Pi) Calvini tsükli käigus tekkinud NADP ja ADP on uuesti 
kasutatavad valgusstaadiumi reaktsioonides, glükoosi molekulid väljuvad 
kloroplastidest või moodustavad esmase säilitustärklise.


6CO2 + 12H2O = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O Fotosüntees toimumise koht: kloroplastis.
Fotosünteesi roll looduses: on biokeemilise aineringe üks tähtsaim lüli.
Fotosünteesi intensiivsust mõjutavad keskkonnategurid: Nendeks on CO2 ja H2O 
kättesaadavus, valguse intensiivsus, temperatuur. Kui näiteks muld on kuiv ja taim ei saa 
piisavalt vett, siis fotosüntees seiskub. Mida tugevam valgus, seda kiirem fotosüntees. Kõige 
sobivam temperatuur on 20°-35°C. Kui temperatuur on üle 35° või alla 0° kraadi, siis 
ensüümide aktiivsus langeb ja pidurdub ka fotosüntees.
Fotosünteesi lähteained ja saadused:  Fotosünteesi lähteaineteks on vesi (H2O) ja 
süsihappegaas (CO2) ning lõpp-produktideks glükoos (glük.) ja gaasiline hapnik (O2).
Aeroobne rakuhingamine-C6H12O6 + 6 O2  → 6 CO2 + 6 H2O Fotosüntees- 6CO2 + 12H2O = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Nähtava valguse lainepikkused- 380-740 nm