Váš nákupní košík je prázdný

Nákup

Kusy: 0

Spolu: 0,00

0

Fotosyntéza

Fotosyntéza

Rostliny vyrábějí z anorganických látek (oxid uhličitý a voda) organický cukr.

Biologie

Klíčová slova

Fotosyntéza, lehká fáze, tmavé fáze, chloroplast, katabolický proces, autotróf, list, světlo, sluneční světlo, kyslík, organický materiál, oxid uhličitý, glukóza, sluneční energie, voda, produkce kyslíku, vázání oxidu uhličitého, Vnitřní membrána, Granum, thylakoidních, matice, Photosystem II, Photosystem I, fotosyntetické pigmenty, ATP, ATPázy, elektronový dopravní řetěz, glycerová kyselina-3-fosfát, glyceraldehyd 3-fosfát, ribulosa-1,5-difosfát, přeměna energie, Kroky, foton, atmosférické plyny, uhlohydrát, Slunce, metabolismus, rostlina, biochemie, biologie, _javasolt

Související doplňky

Scénky

Princip fotosyntézy

  • CO₂ - Oxid uhličitý. Anorganická molekula, ze které rostlina vyrobí organickou molekulu: cukr. Rostliny jsou autotrofní organismy: jsou schopny anorganické látky přeměňovat na organické. Heterotrofní organismy (zvířata, houby) tuto schopnost nemají.
  • O₂ - Vedlejší produkt fotosyntézy. Kyslík potřebný pro heterotrofní organismy se na naší Zemi produkuje prostřednictvím fotosyntézy.
  • světlo - Jeho částice jsou fotony. Rostlina pomocí energie fotonů vyrábí z anorganického CO₂ organický cukr.
  • C₆H₁₂O₆ - Hroznový cukr (glukóza). Rostliny ho vyrábějí z CO₂, přičemž využívají světelnou energii.
  • H₂O - Rostliny absorbují vodu z půdy. Během fotosyntézy se rozloží na kyslík, protony (H⁺) a elektrony (e⁻).

Struktura listu

  • cévní svazek: xylém - Přepravuje vodu a minerální soli. Rostlina rozkládá vodu během fotosyntézy na kyslík, protony (H⁺) a elektrony (e⁻).
  • cévní svazek: floém - Přepravuje organické látky rozpuštěné ve vodě. Cukry produkované během fotosyntézy se dostávají do ostatních částí rostliny přes floém.
  • průduch - CO₂ potřebný k fotosyntéze probíhající v asimilačním pletivu se dostává do listu přes průduch. Produkovaný kyslík se také vylučuje přes průduch. Přes průduch probíhá i vypařování, proto ho rostlina ví uzavřít, aby předešla vyschnutí.
  • asimilační pletivo - Jeho buňky obsahují velké množství chloroplastů, ve kterých probíhá fotosyntéza. Jeho vrchní část má sloupovitou a dolní část houbovou strukturu.
  • pokožka - Skládá se z jedné vrstvy buněk. Její buňky neobsahují chloroplasty, výjimkou jsou pouze svěrací buňky průduchů. Chrání rostlinu a prostřednictvím průduchů zajišťuje kontakt s prostředím.

Fotosyntéza

  • cévní svazek: xylém - Přepravuje vodu a minerální soli. Rostlina rozkládá vodu během fotosyntézy na kyslík, protony (H⁺) a elektrony (e⁻).
  • cévní svazek: floém - Přepravuje organické látky rozpuštěné ve vodě. Cukry produkované během fotosyntézy se dostávají do ostatních částí rostliny přes floém.
  • průduch - CO₂ potřebný k fotosyntéze probíhající v asimilačním pletivu se dostává do listu přes průduch. Produkovaný kyslík se také vylučuje přes průduch. Přes průduch probíhá i vypařování, proto ho rostlina ví uzavřít, aby předešla vyschnutí.
  • mezofylová buňka - Obsahuje velké množství chloroplastů, ve kterých probíhá fotosyntéza.
  • CO₂ - Oxid uhličitý. Anorganická molekula, ze které rostlina vyrobí organickou molekulu: cukr. Rostliny jsou autotrofní organismy: jsou schopny anorganické látky přeměňovat na organické. Heterotrofní organismy (zvířata, houby) tuto schopnost nemají.
  • O₂ - Vedlejší produkt fotosyntézy. Kyslík potřebný pro heterotrofní organismy se na naší Zemi produkuje prostřednictvím fotosyntézy.
  • světlo - Jeho částice jsou fotony. Rostlina pomocí energie fotonů vyrábí z anorganického CO₂ organický cukr.
  • C₆H₁₂O₆ - Hroznový cukr (glukóza). Rostliny ho vyrábějí z CO₂, přičemž využívají světelnou energii.
  • H₂O - Rostliny absorbují vodu z půdy. Během fotosyntézy se rozloží na kyslík, protony (H⁺) a elektrony (e⁻).

Buňka

  • Golgiho aparát - Hraje důležitou roli v rámci zrání bílkovin.
  • endoplazmatické retikulum - Nitrobuněčný, složitý membránový systém. Hraje důležitou roli v rámci syntézy bílkovin, zrání bílkovin, syntézy lipidů a rozkladu některých látek.
  • vezikul - V buňce jsou jednotlivé látky přepravovány v membránových váčcích - ve vezikulech. Jedním typem vezikulů je lysozym, ve kterém probíhá trávení látek a rozklad odpadu.
  • cytoplazma
  • vakuola - Dutina vyplněná buněčnou šťávou. Reguluje vnitřní tlak buňky, vylučuje a skladuje některé látky.
  • chloroplast - Probíhá v něm fotosyntéza: rostlina vyrábí z oxidu uhličitého cukr, přičemž využívá energii slunečního světla.
  • buněčná stěna - Tvoří ji celulóza. Chrání buňku, udržuje její tvar a zpevňuje rostlinná pletiva.
  • buněčné jádro - Tvoří ho chromatin, který je kombinací DNA a bílkovin. Buňky živočichů, rostlin a hub jsou ekaryotické, tj. mají buněčné jádro. Prokaryotické buňky (bakterie) nemají buněčné jádro, jejich DNA se nachází v cytoplazmě.
  • buněčná membrána - Lipidová membrána pokrývající buňku.
  • kostra buňky - Odpovídá za umístění a pohyb organel, respektive - v živočišných buňkách, které nemají buněčnou stěnu - za udržování tvaru.
  • mitochondrie - „Elektrárny“ buňky: prostřednictvím rozkladu organických molekul produkují ATP. ATP je molekulou pro energetické zásobování buňky.

Světelná fáze

  • chloroplast - Probíhá v něm fotosyntéza: využitím světelné energie vzniká z CO₂ hroznový cukr. Má dvojitou membránu: vnitřní membrána obsahuje enzymy potřebné pro fotosyntézu.
  • vnitřní membrána - Invaginace této membrány vytvářejí tylakoidy ve tvaru disku. Ty obsahují klíčové enzymy světelné fáze fotosyntézy. Tylakoidy seřazené na sebe vytvářejí sloupovité granum.
  • granum
  • tylakoid
  • matrix
  • membrána tylakoidu - Obsahuje klíčové enzymy světelné fáze fotosyntézy.
  • dutina tylakoidu
  • Fotosystém II - Skládá se z bílkovin a pigmentů pohlcujících světlo. Pohlcuje světlo s vlnovou délkou 680 nm. Jeho pigmenty jsou: chlorofyl a, chlorofyl b a xantofyl. Centrálním pigmentem jeho reakčního centra je chlorofyl a. Když chlorofyl a pohltí foton, dostane se do excitovaného stavu a uvolní elektron, který se dostane do elektronového transportního systému.
  • Fotosystém I - Skládá se z bílkovin a pigmentů pohlcujících světlo. Pohlcuje světlo s vlnovou délkou 700 nm. Jeho pigmenty jsou: chlorofyl a, chlorofyl b a karoten. Centrálním pigmentem jeho reakčního centra je chlorofyl a. Když chlorofyl a pohltí foton, dostane se do excitovaného stavu a uvolní elektron. Fotosystém I tento elektron nahradí elektronem, který přijme z elektronového transportního řetězce.
  • e⁻
  • H₂O - Rostliny absorbují vodu z půdy. Během fotosyntézy se rozloží na kyslík, protony (H⁺) a elektrony (e⁻).
  • O
  • H⁺
  • O₂ - Vedlejší produkt fotosyntézy. Kyslík potřebný pro heterotrofní organismy se na naší Zemi produkuje prostřednictvím fotosyntézy.
  • PQ - Plastochinon. Přepravuje elektrony uvolněné fotosystémem II cytochromového komplexu.
  • cyt - Cytochromový komplex. Nacházejí se v něm bílkoviny s obsahem železa. Přijme elektrony od PQ a dopraví je k PC, přičemž přes membránu pumpuje H⁻ do dutiny tylakoidu.
  • PC - Plastocyanin. Přijímá elektrony od cytochromového komplexu a dopraví je do fotosystému I.
  • Fd - Ferredoxin. Přijímá elektrony z fotosystému I a předá je molekule FNR.
  • FNR - Ferredoxin NADP reduktáza. Přepravuje elektrony mezi ferredoxinem a NADP, tj. redukuje NADP.
  • fosfát
  • ADP
  • ATP - Vzniká spojením ADP a fosfátu. Je hlavní molekulou, která zásobuje buňky energií. V tmavé fázi vzniká pomocí ATP z anorganického oxidu uhličitého organický cukr.
  • NADP - Redukuje se na NADPH přijetím e⁻ z FNR a H⁺ procházejícího přes ATPázu.
  • NADPH
  • ATPáza - Enzymová bílkovina produkující ATP. H⁺ ionty přes ni přecházejí z vnitřní strany membrány tylakoidů na vnější stranu. H⁺ se snaží dostat z vnitřní strany ven kvůli velké koncentraci H⁺ a přebytku kladného náboje. Během jejich přechodu přes ATPázu se uvolňuje energie, která se využívá na tvorbu ATP.
  • elektronový transportní řetězec - Excitované e⁻ fotosystému II se přes elektronový transportní řetězec dostávají do fotosystému I, přičemž H⁺ procházejí přes membránu a nahromadí se uvnitř tylakoidů.
  • Hnací síla iontů H⁺

Tmavá fáze

  • ATP
  • ADP
  • NADPH
  • NADP
  • 5C - Molekula cukru s 5 uhlíkovými atomy (pentóza-bisfosfát).
  • CO₂ - Oxid uhličitý. Anorganická molekula, ze které rostlina vyrobí organickou molekulu: cukr. Zvyšuje počet uhlíkových atomů cukru s 5 uhlíkovými atomy. Enzymová bílkovina (Rubisco) urychlující zabudování uhlíku je klíčovým enzymem reakcí probíhajících v tmavé fázi.
  • 3C
  • 3C - Molekula s 3 uhlíkovými atomy (glyceraldehyd-3-fosfát).
  • 6C (glukóza) - Produkt fotosyntézy, který vzniká z cukru s 5 uhlíkovými atomy a anorganického oxidu uhličitého s 1 uhlíkovým atomem. Rostlina ji používá v dalších metabolických procesech na syntézu škrobu, respektive v rámci rozkladných procesů na tvorbu ATP.
  • Fixace CO₂, tvorba kyseliny 3-fosfoglycerové - Klíčová reakce tmavé fáze. Zde se zabuduje anorganický oxid uhličitý do organické molekuly cukru. Podstatou autotrofních procesů je, že z anorganické látky vzniká organická. Počet uhlíkových atomů se v případě každé molekuly zvýší z 5 na 6, produktem jsou dvě molekuly kyseliny 3-fosfoglycerové s 3 uhlíkovými atomy. Reakci katalyzuje enzym Rubisco.
  • Tvorba kyseliny 1,3-bisfosfoglycerové - Kyselina 3-fosfoglycerová s 3 uhlíkovými atomy se pomocí ATP přemění na kyselinu 1,3-bisfosfoglycerovou.
  • Tvorba glyceraldehyd-3-fosfátu - Kyselina 1,3-bisfosfoglycerová s 3 uhlíkovými atomy se promění na glyceraldehyd-3-fosfát také s 3 uhlíkovými atomy. K reakci je třeba NADPH, z molekuly se uvolní anorganický fosfát (pro zjednodušení toto není uvedeno v animaci).
  • Výstup glyceraldehyd-3-fosfátu z cyklu - Ze šesti glyceraldehyd-3-fosfátů jeden opustí cyklus a buňka ho použije na tvorbu glukózy.
  • Tvorba ribulózy-1,5-bisfosfátu - V několika krocích, v reakcích katalyzovaných enzymy, se molekuly glyceraldehyd-3-fosfátu 3 uhlíkovými atomy mění pomocí ATP na pentózu-bisfosfát (ribulózu-1,5-bisfosfát) s 5 uhlíkovými atomy. Toto nazýváme i regenerací ribulózy-1,5 -bisfosfátu. Cyklus začíná znovu.

Umělý list

  • nitridový polovodič - Levný polovodič se širokým využitím. Rozkládá vodu pomocí světelné energie. To odpovídá světelné fázi fotosyntézy.
  • kovový katalyzátor - Katalyzuje redukci oxidu uhličitého. To odpovídá tmavé fázi fotosyntézy. Z oxidu uhličitého vytváří organickou látku (kyselinu mravenčí).
  • H₂O
  • O₂
  • H⁺
  • e⁻
  • CO₂
  • HCOOH (kyselina mravenčí)

Animace

Vyprávění

Během fotosyntézy rostlina vyrábí pomocí sluneční energie z anorganického oxidu uhličitého organickou látku hroznový cukr neboli glukózu. V rámci tohoto procesu se uvolňuje také kyslík.

Fotosyntéza probíhá v zelených částech rostliny: v listech a často i v měkkém stonku. Zelenou barvu způsobuje asimilační pletivo, jehož buňky obsahují velké množství fotosyntetizujících chloroplastů.

Chloroplasty mají dvojitou membránu. Vnitřní membrána vytváří tylakoidy ve tvaru disku, které jsou seřazeny na sebe a vytvářejí sloupovité granum. Membrána tylakoidů obsahuje klíčové enzymy světelné fáze fotosyntézy.

Nejdůležitější z nich jsou dva fotosystémy a elektronový transportní řetězec.
Ve fotosystémech se nacházejí pigmenty navázané na bílkoviny, které pohlcují světlo. Nejdůležitější z nich je chlorofyl.
Molekuly centrálního chlorofylu a fotosystému II jsou excitovány fotony a uvolňují elektrony. Tyto elektrony se dostávají do elektronového transportního systému. Oxidovaný chlorofyl s elektronovým deficitem si elektrony doplní z molekuly vody - tento proces je štěpením vody: kyslík molekul vody se sjednotí do kyslíkových molekul a protony se shromáždí na vnitřní straně.
Prvním článkem elektronového transportního řetězce je plastochinon, který předává elektrony cytochromového komplexu. Cytochrom je bílkovina s obsahem železa, která předává elektrony plastocyaninu, přičemž na vnitřní stranu pumpuje další protony.
Elektrony se z elektronového transportního řetězce dostávají do fotosystému I. Centrální chlorofylová molekula fotosystému I je ve stavu elektronového deficitu, jelikož působením fotonů již uvolnila elektrony. Uvolněné elektrony se prostřednictvím ferredoxinových molekul dostávají na ferredoxin NADP reduktázu. Ve světelné fázi se na vnitřní straně nahromadí protony, narůstá protonová koncentrace, respektive vzniká přebytek kladného náboje. To vytváří ven směřující hnací sílu. Protony mohou proudit směrem ven přes ATPázu, přičemž se uvolňuje energie, jelikož se systém dostává ze stavu vyšší energie do stavu nižší energie kvůli vyrovnání náboje a koncentrace. Uvolněná energie se zužívá na tvorbu ATP. Uvolněné protony a elektrony přijímá NADP a vzniká NADPH.
Shrnutí: Energie fotonů způsobuje nerovnoměrné rozložení protonů. To vytváří hnací sílu, která se používá na tvorbu ATP.

Reakce tmavé fáze nevyžadují světlo. V této fázi dochází k zabudování oxidu uhličitého do organických sloučenin, přičemž se využívá energie ATP vyprodukované ve světelné fázi a uhlovodíku NADPH.
Začněme se třemi molekulami cukru s pěti atomy uhlíku. Dohromady je to 15 atomů uhlíku. Enzymová bílkovina zabuduje do každé molekuly cukru jeden oxid uhličitý, přičemž se produkty rozštěpí. Takto vznikne 6 molekul se třemi atomy uhlíku: celkový počet atomů uhlíku se zvýší na 18. Následně pomocí 1 NADPH a 1 ATP vznikne glyceraldehyd-3-fosfát. Jeden z nich opustí cyklus, zatímco ostatní využitím 3 ATP se promění zpět na 3 cukry s pěti atomy uhlíku a celý cyklus začne znovu.
To znamená, že využitím ATP a NADPH vytvořených ve světelné fázi se v cyklu uvolnila jedna molekula se třemi atomy uhlíku. Ve dvou takových cyklech vzniknou dvě molekuly se třemi atomy uhlíku, které v případě spojení vytvoří glukózu se šesti atomy uhlíku. Ze vzniklé glukózy si rostlina vytvoří zásobu živin, škrob, respektive ji použije na tvorbu ATP v katabolických procesech.

Probíhají experimenty, které mají vést k vytvoření umělých fotosyntetizujících systémů. V umělém listu se reakce světelné a tmavé fáze uskutečňují odděleně ve dvou nádobách. Světelné reakce probíhají na nitridovém polovodiči, který rozkládá vodu, když je vystaven světlu. Kyslík se uvolňuje ve formě bublinek, protony a elektrony se dostávají do druhé nádoby, přičemž transfer elektronů se uskutečňuje prostřednictvím vedení. Ve druhénádobě probíhají reakce tmavé fáze. Zde vzniká pomocí kovového katalyzátoru z oxidu uhličitého a vody kyselina mravenčí. Tento systém umožňuje využití energie slunečního světla. Kromě toho může umožnit snížení množství oxidu uhličitého v atmosféře, což by pomohlo zmírnit skleníkový efekt.

Související doplňky

Chlorofyl

Chlorofyl je zelené barvivo nalezené v rostlinách, které hraje důležitou roli při fotosyntéze.

Koloběh kyslíku

Kyslík je nezbytným životním prvkem pro většinu organismů. Na Zemi je v neustálém koloběhu.

Skleníkový efekt

Lidská činnost zvyšuje skleníkový efekt a vede ke globálnímu oteplování.

Enzymy

Enzymy jsou molekuly proteinu katalyzující biochemické reakce. Jejich aktivita může být regulována.

Transportní procesy

Tato animace zobrazuje aktivní a pasivní transportní procesy probíhající přes buněčné membrány.

Znečištění ovzduší

Tato animace nám představí hlavní zdroje znečištění ovzduší v průmyslu, zemědělství a ve městech.

ADP, ATP

ATP je hlavním zdrojem energie pro buňky.

Koloběh uhlíku

Během fotosyntézy je uhlík vázán v organické hmotě, zatímco během dýchání se uvolní do atmosféry.

Květ

Animace prezentuje strukturu typického květu.

Kyslík (O₂) (střední stupeň)

Je bezbarvý plyn bez zápachu, důležitá součást atmosféry, nezbytná k udržení zemského života.

Měňavka velká

V sladké vodě žijící heterotrofní jednobuněčné organismy, jejichž tvar se neustále mění.

Niche

Termín v ekologii, který popisuje způsob života druhu.

Odlesňování

Odlesňování má mnoho negativních dopadů na životní prostředí.

Semena a klíčení

Dvouděložné rostliny mají zárodek se dvěma děložními lístky, jednoděložné s jedním.

Slunce

Průměr Slunce je asi 109 násobek průměru Země. Většina z jeho hmotnosti se skládá z vodíku.

Stavba listu

Animace zobrazuje hlavní typy listů a rozdíl mezi listy jednoděložných a dvouděložných rostlin.

Surface tension

Surface tension is the property of a liquid that allows it to obtain the smallest surface area possible.

Vegetativní orgány rostlin

Orgány, které rostlina potřebuje ke svému přežití a vývoji.

Krásnoočko zelené (Euglena viridis)

Jednobuněčný organismus schopný autotrofní a heterotrofní fotosyntézy žijící ve sladkých vodách.

Porovnání jednoděložných a dvouděložných rostlin

Krytosemenné rostliny rozdělujeme do dvou tříd na jednodeložné a dvoudeložné.

Added to your cart.