Klorofülli ergastunud elektronide energia arvel lagundatakse vee molekule ja eraldub gaasiline hapnik. Kogu fotosünteesiprotsessi summaarne võrrand: 6CO2 + 12H2O = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O Valgusstaadiumis eristatakse protsesse fotosüsteem I ja fotosüsteem II . Fotosüsteem II kasutab ergastunud elektronide energiat vee molekulide lagundamiseks vee fotooksüdatsiooniks ja ATP sünteesiks. Moodustub molekulaarne hapnik, eralduvad elektronid ja vesinikuioonid. 2H2O O2 + 4H+ + 4e- Fotosüsteem I põhiülesandeks on NADPH2 moodustamine. Valgusenergia toimel ergastunud elektronid liiguvad vesinikukandja NADP molekulidele, mis seovad ümbritsevast keskkonnast H+ -ioone. NADP + 2e- + 2H+ NADPH2 Valgusstaadiumi reaktsioonide tulemusena saadakse ATP ja NADPH2 molekulid, mis on vajalikud fotosünteesi pimedusstaadiumi reaktsioonide toimumiseks. Pimedusstaadiumi reaktsioonid toimuvad kloroplastide lammelidest väljaspool.
Halogeenidest erineb vesinik aga väiksema elektronafiinsuse ja elektronegatiivsuse poolest. Vesiniku mittemetallilisus ei ole nii väljendunud nagu halogeenidel. Nõnda moodustavad ühendeid H-ioonidega ainult väga elektropositiivsed metallid nagu kaalium ja kaltsium. Vesiniku ionisatsioonienergia on nii suur, et isegi vesiniku (I) ühendid niisuguste tugevate oksüdeerijatega nagu fluor ja hapnik ei saa olla ioonilised. Kui ühendites tekiksidki positiivsed vesinikuioonid, siis moodustuks nende väga suure polariseeriva toime tõttu ikkagi kovalentne side. Samal põhjusel ei saa tavalistes keemilistes nähtustes esineda ioonid H+ vabas olekus. Vesiniku aatomi ehituse eripära tõttu esineb vesinikuühenditele eripärane keemilise sidemeliik vesinikside. Negatiivne vesinikuioon H moodustub vesinikuaatomist eksotermilises protsessis. Seetõttu on oksüdatsiooniastmega 1 vesiniku ühendite puhul võimalik iooniline side. 2
laundamine on universiaalne, sest see toimub enamikes taime/loomarakkudes ühtemoodi. Valgus peab jõudma taime kloroplastideni ja seal klorofülli molekulid ergastuvad. Valgusstaadium: vee molekulid lagundatakse ja eraldub gaasiline hapnik. Vaheühendid ja ATP energiat kasutatakse pimedusstaadiumis. Seotakse CO2 molekule js moodustuvad 3 C-lised suhkru molekulid. Foto II-ergastunud elektronide energia vee molekulide lagundamiseks ja ATP sünteesiks. Vee ox--O2--eralduvad elektronid ja vesinikuioonid. Hapnik--keskkond. Foto I- NADPH2 (nikotiinamiidadeniindinukleotiidfosfaat) moodustamine ja ATP,mida vaja pimedusstaadiumis. Pimedusstaadiumis läheb CO2 õhulõhedekaudu kloroplastidesse. 3 C-lised suhkru molekulid, tekib glükoos ühinemisel. Glükoosimolekulid väljuvad kloroplastidest või moodustavad esmase säilitustärklise. Taimedes toimub veel ka mitmete lipiidide ja aminohapete süntees. Valgusenergia--keemiliste sidemete energiaks.Süsinikuringe tagatud.
+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. 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
Fotosünteesiks läheb vaja vett ja süsihappegaasi. Mida rohkem CO2 , seda kiirem fotosüntees. Optimaalne fotosünteesiks 0,1 0,4 % (CO2 ), fotosünteesi takistab kui on 1 %. Tinglikult võib fotosünteesi jagada kaheks: 1. Valgusstaadium Vesinik ja ATP-molekulid lähevad kasutusse pimedusstaadiumis. Paralleelselt toimub valgusstaadium kahe fotosüsteemina: 2. fotosüsteem lagundatakse vee molekule ja saadakse ATP-molekule. Moodustub molekulaarne hapnik, eralduvad elektronid ja vesinikuioonid. Hapnik väljub õhulõhede kaudu ümbritsevasse keskkonda. 1. fotosüsteem seotakse vee lagundamisel tekkinud vesiniku aatomeid vaheühenditega. Elektronid liiguvad NADP molekuli, mis seovad H ioone. 2. Pimedusstaadium Toimub kloroplastide membraanide vahelises alas ehk stroomas. Erinevalt valgusstaadiumist toimub pimedusstaadium ööpäevaringselt. Ta koosneb 10-st biokeemilisest reaktsioonist, mida viivad läbi ensüümid. Seda tsüklit nimetatakse Calvini tsükli reaktsiooniks.
ulatuses kollektori tööpinna ühe ruutmetri kohta. Sajandi läbimurre päikeseenergia salvestamisel. Uus avastus võimaldab päikeselt kogutud energiat odavalt salvestada ning seega ületada peamine komistuskivi, mis on siiani takistanud päikeseenergia kujunemist peamiseks energiaallikaks. Massachusettsi tehnoloogiainstituudi keemiaprofessor Daniel Nocera on välja töötanud katalüsaatori, mille abil saab vee molekule lõhkudes hapnikku toota. Reaktsiooni käigus vabanevad vesinikuioonid. Lihtsasti ja odavalt valmistatavat katalüsaatorit saab kasutada suurte koguste vesinikugaasi valmistamiseks päikeseenergia abil. Seejärel saab vesinikku põletada või kütuseelementides kasutada, et toota energiat ka siis, kui päike ei paista. Nocera avastus aitab teadlastel edasi arendada kunstliku fotosünteesi ideed ning jäljendada energiatootmiseks taimi, kelle energiatootmisel just vee lõhkumine on üheks esimeseks sammuks.
toimub ATP süntees, NADPH2(see 2 all :) ) moodustumine ja erladub O2 (2 all). Protsess toimub nähtava valguse olemasolul. pimedusstaadium - fotosünteesi teine etapp, mille tulemusena moodustub glükoos. Protsessi käigus seotakse CO2 ning kasutatakse valgusstaadiumi reaktsioonides moodustunud NADPH2 ja ATP molekule. Pimedusstaadiumi reaktsioonid moodustuvad Calvini tsükli. fotolüüs - ehk fotooksüdatsioon; selle käigus moodustub molekulaarne hapnik, eralduvad elektronid ja vesinikuioonid, hapnik väljub õhulõhede kaudu ümbritsevasse keskkonda. tülakoid - kloroplasti sisemembraani sissesopistus, millel toimuvad fotosünteesi valgusreaktsioonid graan - kloroplasti tülakoidid moodustavad kettalaadsete moodustiste kuhjasid e. graanasid strooma - koht, kus toimuvad pimedusstaadiumi reaktsioonid aa 1.Millises järjekorras kasutab organism oma orgaanilise aine varusid energia saamiseks? Süsivesikud, lipiidid, valgud 2.Millest koosneb ATP
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. 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.
· kloroplastide sisemembraanidel moodustavad klorofülli molekulid koos teiste pigmentide ja valkudega valgusenergia muundamiseks vajalikke kogumikke fotosüsteeme. Eristatakse: fotosüsteem I ja fotosüsteem II. Fotosüsteem II kasutab ergastunud elektronide energiat vee molekulide lagundamiseks -vee fotooksüdatsiooniks (ehk vee fotolüüsiks) - ja ATP sünteesiks. Vee fotooksüdatsioonil moodustub molekulaarne hapnik(O2), eralduvad elektronid ja vesinikuioonid. Hapnik väljub õhulõhede kaudu ümbritsevasse keskkonda. 2H20 O2 + 4H+ + 4e Fotosüsteem I vee fotooksüdatsioonis ei osale, selle põhiülesandeks on NADPH2 moodustamine. Süsteemis valgusenergia toimel ergastunud elektronid liiguvad vesinikukandja NADP(nikotiinamiidadeniindinukleotiidfosfaat) molekulidele, mis seejärel seovad ümbritsevast keskkonnast H+ ioone: NADP + 2e + 2H+ NADPH2 Moodustunud NADPH2 on vesiniku allikaks fotosünteesi pimedusstaadiumis toimuva sahhariidi sünteesil.
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. 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.
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.
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. 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
*lõppsaadused- O2 *sünteesitakse pimedusstaadiumis vajalik ATP ja NADPH2 *valgusenergia muudetakse keemiliste sidemete energiaks 22.Vee fotooksüdatsioon ja selle tähtsus *e fotolüüs, vee molekulide lagundamisreaktsioonide jada fotosünteesi valgusstaadiumis, mille käigus klorofülli molekulide ergastunud elektronide energia arvel toimub ATP süntees, NADPH 2 moodustumine, eraldub O2. Protsess toimub nähtava valguse olemasolul. *moodustub molekulaarne hapnik *eralduvad elektronid ja vesinikuioonid *hapnik väljub õhulõhede kaudu ümbritsevasse kk 23.Pimedusstaadiumi lähteained ja saadused *kloroplasti stroomas *valgusest sõltumatult toimub *6 CO2 + 12NADPH2 C6H12O6 + 6H2O + 12 NADP 18ATP 18 ADP + 18 Pi *tekib ADP ja NADP, mida saab uuesti kasutada valgusstaadiumis 24. Calvini tsükli tähtsus *fotosünteesi pimedusstaadiumi tsükliline reaktsioonide jada, mille käigus seotakse CO 2 ning kasutatakse
metallid nagu kaalium ja kaltsium (kaaliumhüdriid KH ja kaltsiumhüdriid CaH2)[18]. Ionisatsioonienergia, elektronafiinsus ja oksüdatsiooniastmed Vesinikuaatomi ionisatsioonienergia on 13,6 eV[19] ehk 1312 kJ/mol. Suure ionisatsioonienergia poolest sarnaneb vesinik VII rühma elementidega. Vesiniku ionisatsioonienergia on nii suur, et isegi vesiniku (I) ühendid niisuguste tugevate oksüdeerijatega nagu fluor ja hapnik ei saa olla ioonilised. Kui ühendites tekiksidki positiivsed vesinikuioonid, siis moodustuks nende väga suure polariseeriva toime tõttu ikkagi kovalentne side. Samal põhjusel ei saa tavalistes keemilistes nähtustes esineda ioonid H+ vabas olekus. Vesiniku aatomi ehituse eripära tõttu esineb vesinikuühenditele eripärane keemilise sideme liik vesinikside.[20] Negatiivne vesinikuioon H moodustub vesinikuaatomist eksotermilises protsessis (elektronafiinsus 0,75 eV). Seetõttu on oksüdatsiooniastmega 1 vesiniku ühendite puhul võimalik iooniline side.[21]
Veesoojendamine kollektorite abil Sajandi läbimurre päikeseenergia salvestamisel. Uus avastus võimaldab päikeselt kogutud energiat odavalt salvestada ning seega ületada peamine komistuskivi, mis on siiani takistanud päikeseenergia kujunemist peamiseks energiaallikaks. Massachusettsi tehnoloogiainstituudi keemiaprofessor Daniel Nocera on välja töötanud katalüsaatori, mille abil saab vee molekule lõhkudes hapnikku toota. Reaktsiooni käigus vabanevad vesinikuioonid. Lihtsasti ja odavalt valmistatavat katalüsaatorit saab kasutada suurte koguste vesinikugaasi valmistamiseks päikeseenergia abil. Seejärel saab vesinikku põletada või kütuseelementides kasutada, et toota energiat ka siis, kui päike ei paista. Nocera avastus aitab teadlastel edasi arendada kunstliku fotosünteesi ideed ning jäljendada energiatootmiseks taimi, kelle energiatootmisel just vee lõhkumine on üheks esimeseks sammuks.
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 õhulõhede kaudu ümbritsevasse keskkonda. 9 2 H2O -> O2 + 4 H+ + 4e Joonis 5. Fotosüsteem II (Farabee,M. http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookPS.html#Table%20of %20Contents, 29.10.08) b) Fotosüsteem I ei osale vee fotooksüdatsioonis, selle põhiülesandeks on NADPH2 moodustamine
(tülakoidides) moodustatakse klorofülli molekulid koos teiste pigmentide ja valkudega fotosüsteeme. Fotosünteesi valgusstaadium: 1. Valgus neeldub klorofüllimolekuides, mille elektronid ergastuvad; 2. Ergastatud elektronide energia arvel lagundatakse vee molekul (fotolüüs – vee lagundamine valguse toimel) ja sünteesitakse ATP; 3. Fotolüüsi tulemusena vabaneb gaasiline hapnik O2, mis väljub õhulõhede kaudu keskkonda; 4. Eralduvad vesinikuioonid ja elektroid: 2H2O -> O2 + 4H+ +4e; 5. Ergastunud elektronid haaratakse elektrontranspordiahelasse, mille moodustavad elektrone edasi kandvad valgud, ja transporditakse järgmisesse fotosüsteemi; 6. Vesinikuioonid H+ viiakse klorofülli molekulidest välja ja kui vesinikuaatomid läbivad membraani, seotakse vabanev energia ATP molekulides; 7. Ergastunud elektronid liiguvad vesinikukandja NADP molekulidel; 8
anorgaanilistest ühenditest (nt taimed, vetikad, tsüanobakterid, kemosünteesivad bakterid) Heterotroof- organism, kes saab elutegevuseks vajaliku energia toidust, valmis orgaaniliste ainete lagundamisel (nt loomad, seened ja paljud bakterid). GLÜKOOSI AEROOBSE LAGUNDAMISE ETAPID 1 ETAPP . Glükolüüs (tsütoplasmavõrgustikus) 1 glükoos lagundatakse 2 püroviinamarihape C6H12O6 2C3H4O3+4H 2ADP+2P12ATP NAD roll on selles prootonite ülekandmine Eraldunud vesinikuioonid seostuvad NAD-molekulidega 2NAD+4H2NADH2 2. ETAPP Tsitraaditsükkel (mitokondris) Püroviinamarihappe edasine lagundamine, erinevad reaktsioonid, tekivad CO2 ja H.ioonid, mis seotakse NAD- dega, tekib 10 NADH2. 2 püroviinamarihape6CO2+10NADH2 Seega tekib ühe glükoosi molekuli kohta kokku 12NADH. 3. ETAPP Hingamisahel 12NADH2+6O2 12NAD+12H2O 36 ADP+36P36ATP Rakuhingamise üldvõrrand: C6H12O6+6O26O2+6H2O 38ADP38ATP
molekulid koos teiste pigmentide ja valkudega fotosüsteeme, st valgusenergia muundamiseks vajalikke kogumikke FOTOSÜNTEESI VALGUSSTAADIUM 1. Valgus neeldub klorofüllimolekulides, mille elektronid ergastuvad 2. Ergastatud elektronide energia arvel lagundatakse vee molekule (= fotolüüs, st vee lagundamine valguse toimel) ja sünteesitakse ATP 3. Fotolüüsi tulemusena vabaneb gaasiline hapnik O2, mis väljub õhulõhede kaudu keskkonda 4. Eralduvad vesinikuioonid ja elektronid 2 H2O O2 + 4 H + + 4 5. Ergastunud elektronid haaratakse elektrontranspordiahelasse, mille moodustavad elektrone edasi kandvad valgud, ja transporditakse järgmisesse fotosüsteemi 6. Vesinikioonid H+ viiakse klorofülli molekulidest välja ja kui vesinikuaatomid läbivad membraani, seotakse vabanev energia ATP molekulides 7. Ergastunud elektronid liiguvad vesinikukandja NADP molekulidele 8
Klorofülli molekulid, teised pigmendid ja valgud moodustavad valgusenergia muundamiseks vajalikke kogumikke fotosüsteeme I ja II (kloroplastide sismuses tülakoididel e sisemembraanides). Fotosüsteem II a) valgus ergastab klorofülli molekulid b) kogutud energia suunatakse reaktsioonitsentritesse c) seal lagundatakse H2O molekulid vee fotolüüs d) O2 vabaneb, eralduvad elektronid ja vesinikuioonid e) sünteesitakse ATP Fotosüsteem I f) H-aatomid seotakse vastavale vesinikukandjale, tekib NADPH2. Moodustunud ATP ja NADPH2 on vajalikud pimedusstaadiumi reaktsioonide toimumiseks! 2.Pimefaas e Calvini tsükkel (CO2glükoos) C pannakse orgaanilisele ainele juurde nn C-assimilatsioon. a) ATP energia abil lisatakse CO2 ribuloosile (5C-suhkur) b) NADPH2-lt võetakse H. c) tekib 6C-ga glükoos (C6H12O6) Neid protsesse katalüüsib ensüüm Rubisco.
molekulid koos teiste pignemtide ja valkudega valgusenergia muundamiseks vajalikke kogumikke fotosüsteeme. Vastavalt neis teomuvatele protsessidele eristatakse fotosüsteem I ja fotosüsteem II. Fotosüsteem II kasutab ergastunud elektronide energiat vee molekulide lagundamiseks vee fotooksüdatsiooniks (ehk vee fotolüüsiks) ja ATP sünteesiks. Vee fotooküdatsioonil moodustub molekulaarne hapnik, eralduvad elektronid ja vesinikuioonid. Hapnik väljub õhulõhede kaudu ümbritsevasse keskkonda. Energia ülekanne ATP-le on kaheastmeline. Fotosüsteem II ergastunud elektronid haaratakse elektronitranspordiahelasse. Nende asemele tõmmatakse uued elektronid vee fotooksüdatsioonil lõhustatavatest vee molekulidest. Fotosüntees I vee fotooksüdatsioonis ei osale, selle põhiülesandeks on NADPH2 moodustamine. Süsteemis valgusenergia toimel ergastunud elektronid liiguvad vesinikukandja NADP
annaabi.ee 
