Fotosüntees, süsivesikute süntees (2)

FOTOSÜNTEES
Kloroplastid – membraanidest koosnevad taimeraku organellid , kus toimub fotosüntees.
Klorofüll – on fotoreaktiivne pigment ehk valgust absorbeeriv fotosünteesi põhipigment ehk fotosünteesi rohelised pigmendid.
Fotofosforüleerimine – ATP süntees valguse energia arvel.
Rubisco – (RuBisCo) on bifunktsionaalne ensüüm, omades lisaks karboksülaasi akttivsusele (CO2 liitmine ) ka oksügenaasi aktiivsust (O2 liitmine).
Valgustkoguv (püüdev) kompleks – antenn-molekulidest ehk valgustpüüdvatest klorofüllidest ja abipigmentidest pluss mõni eriotstarbeline fotokeemiliselt reaktiivsest klorofüllimolekulist e reaktsioonitsentrist koosnev fotosüsteem.
Fotoautotroof – organism, mis kasutav valgust ja CO2 orgaaniliste ühendite sünteesiks st elutegevuseks.
Fotoheterotroofid – organismid, mis kasutavad elutegevuseks orgaanilisi aineid ja valgust.

Fotosüntees on süsivesikute süntees CO2-st lähtuvalt, kasutades selleks valgus energiat.
12 H2O + 6 CO2 + nähtav valgus = C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O ehk
6 H2O + 6 CO2 + nähtav valgus = C6H12O6 + 6 O2
Fotosünteesivad organismid: rohelised taimed, fotosünteesivad bakterid , tsüanobakterid

Kloroplasti ehitus on kujutatud loeng 20 slaid 5.
a) Fotosünteesi pigmendid asuvad membraanis; b) valgus reaktsioonid toimuvad graanitülakoidides (ATP taandamine ja NADHP produtseerimine); c) valgusest sõltumatud protsessid ( Calvin -Bensoni tsükkel) toimub stroomas ; d) vee oksüdatsioon toimub tülakoidides ehk luumeni siseosas.
4. Klorofülli molekuli ehitus kujutatud loeng 20 salid 11.
Sarnane heemile, st *porfüriin, *tsentris Fe2+ asendatud Mg2+-ga, *mis kordinatiivselt seotud nelja N aatomiga, *II 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.
a) Mõlemat fotsosüsteemi vajavad taimed vetikad ja tsüanobakterid ehk O2 produtseerivad organismid; b) Fotosüsteeme eristatakse lainepikkuse järgi P700 (FS I) ja P680 (FS II); c) FS I ja FS II üheaegsel funktsioneerimisel produtseeritakse O2, ATP ja NADPH; d) vaid FS I funktsioneerimisel produtseeritakse ATP-d.

Fosünteesi Z-skeem on kujutatud loeng 20 slaid 17 ja 18.
Redokspotensiaalide suurenemise suund tagab elektronide liikumise termodünaamiliselt soodsas suunas.

Calvin-Bensoni tsükli lähteühendiks loetakse ribuloos-1,5-difosfaati.
Seda tsüklit käsitletakse seepärast lähteühendina, kuna ta seob iga ringiga CO2.
P – CH2O – CO – CHOH – CHOH – CH2O – P
10. Calvin-Bensoni tsükli keskseks intermediaadiks loetakse glütseeraldehüüd-3-fosfaati. Selle ühendi kaudu sünteesitakse glükoos ja sealt edasi süsivesikud (suhkur jne).
OHC – CHOH – CH2O – P
11. Taimerakud sünteesivad fotosünteesikäigus glükoos baasil tärklist, tselluloosi ja sahharoosi ( oligo - ja polüsahariide).
12. a) Vale. Elektronid liiguvad H2O-lt NADPH-le
b) Õige. Läbi tülakoidmembraani formeerub prootonigradient, mille energia võimaldab sünteesida ATP-d
c) Õige. Rohelistes taimedes on peamiseks fotoretseptor-molekuliks klorofüll a
d) Õige. Atsüklilise fotofosorüleerimise protsessis produtseeritakse NADPH-d, oksüdeeritakse H2O, tekib O2 ja fosforüleeritakse ADP
e) Vale. Tsüklilisel fosforüleerimisel produtseeritakse ATP-d
f) Õige. Elektronid liiguvad spontaanselt redutseeritud ferredoksiinilt (FdH2) NADP+-le.
13. a) Karotenoidid – 3) Sekundaarsed pigmendid
b) Klorofüllid – 4) Esmased pigmendid
c) P700 – 1) Valguse aktseptor I fotosüsteemis
d) P680 – 2) Valguse aktseptor II fotosüsteemis
e) Vettlõhustav kompleks – 6) 2 H2O + 2 A -> 2 AH2 + O2
f) Calvini tsükkel – 7) Süsivesikute süntees.
14. Rubisco (RuBisCo) – ribuloos-1,5-difosfaadi karbüksolaas/oksügenaas.
a) see ensüüm katalüüsib reaktsioone, kus liidetakse CO2; b) ensüümi ehitus on kujutatud loeng 20 salid 30; c) ensüüm töötab kloroplastide stroomas.
15. a) Prootonite translokatsioon – M, K
b) Hapniku taandamine – K
c) Vee oksüdatsioon – K
d) Elektrontrantsport – M, K
e) Fotofosforüleerimine - K
f) Heemi rühmad – K
g) Oksüdatiivne fosforüleerimine – K, M
h) NADH oksüdeerimine – M
i) Süsiniku fikseerimine – K
j) Fe-S komplekisd – K
k) NADP+ redutseerimine – K
l) Kinoonid – K