Fotosintēze
description
Transcript of Fotosintēze
![Page 1: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/1.jpg)
Fotosintēze
![Page 2: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/2.jpg)
Organisko vielu aprite augā(pēc Vītola 1975)
Fotosintēze
![Page 3: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/3.jpg)
Fotosintēze
1771. gads
Dž. Pristlija eksperiments
![Page 4: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/4.jpg)
Fotosintēze
Fotosintēze - gaismas enerģijas transformācija organisko vielu ķīmiskajā enerģijā, izmantojot oglekļa dioksīdu un ūdeni. Fotosintēze raksturīga zaļajiem augiem un fotosintezējošām baktērijām.
![Page 5: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/5.jpg)
Fotosintēze
Redzamā gaisma – elektromagnētiskais starojums
![Page 6: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/6.jpg)
Fotosintēze
Hloroplasts
Vaskulārajos augos fotosintēze notiek hloroplastos.
![Page 7: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/7.jpg)
Fotosintēze
![Page 8: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/8.jpg)
Fotosintēze
Kāpēc augi ir zaļi?
Foto no: http://www.emc.maricopa.edu/.../BIOBK/BioBookPS.html
![Page 9: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/9.jpg)
Fotosintēze
Pigmenti
Hlorofils – salikts esteris
• Šķīst – etilspirtā, acetonā, ēterī, benzolā • Reaģējot ar sārmiem: hlorofils hlorofilids• Reaģējot ar skābēm: hlorofils feofitins• Albīnisms: hlorofils nesintezējas auga ģenētisko īpašību dēļ • Hloroze: Mg, Fe u. c. minerālelementu trūkums • Etiolācija: trūkst gaisma • Gaismas absorbcijas max. hla: 440, 660 nm; hlb: 460; 640 nm • Fluorescence: 668 nm
![Page 10: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/10.jpg)
Hlorofila gaismas absorbcijas spektrs
![Page 11: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/11.jpg)
Attēli no: http://www.uni-graz.at/~oberma/baum-dias/acer-campestre-3.jpg, http://www.skalnicky.cz/jpeg/Hepatica%20maxima%20fotoJ%20Peters.jpg, http://ftp.funet.fi/pub/sci/bio/life/plants/magnoliophyta/magnoliophytina/magnoliopsida/urticaceae/urtica/dioica-2.jpg
Fotosintēzes pigmenti
Hlorofils
Acer campestre–lauku kļava
Hepatica maxima –lielā vizbulīte
Urtica dioica –lielā nātre
![Page 12: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/12.jpg)
Fotosintēzes pigmenti
Karotinoīdi
Karotinoīdi: tetraterpēniŠķīst: acetonā, benzolā, hloroformā Gaismas absorbcijas max.: 400-500 nm
Karotinoīdu fizioloģiskā nozīme1. Saista h (palīgpigments)2. Novērš hlorofila sadalīšanos3. Piedod ziedlapām, augļiem u. c. krāsu4. -karotīna hidrolīzes rezultātā sintezējas A vitamīns.
β karotīns
![Page 13: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/13.jpg)
Fotosintēze
Hlorofila un karotinoīdu gaismas absorbcijas spektrs
![Page 14: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/14.jpg)
Foto no: http://www.andrews.edu/~rjo/Photographs/Fall%20sugar%20maple%20leaves.JPG, http://www.photoseek.com/wa1usa.htmlhttp://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/schaugarten/DaucuscarotaL/BDaucuscarotaL2.jpg
Fotosintēzes pigmenti
Karotinoīdi
Acer saccharum–cukura kļava rudenī
Daucus carota–parastais burkāns
Acer palmatum – Japānas kļava rudenī
![Page 15: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/15.jpg)
Fotosintēzes pigmenti
Fikobilīni
Fikobilīni – tetrapiroli
• Šķīst: ūdenī pēc autolīzes (nešķīst – organiskos šķīdinātājos)• Gaismas absorbcijas maksimums: 500-650 nm
Fikobilīni(sārtaļģēs, zilaļģēs)
Hromatiskā adaptācija – pigmentu pielāgošanās gaismas apstākļiem ūdenskrātuvēs:
• 34 m dziļumā nav sarkanā gaisma
• 177 m dziļumā nav arī dzeltenā gaisma
• 322 m dziļumā nav arī zaļā gaisma
• >500 m dziļumā nav arī zili violeta gaisma
![Page 16: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/16.jpg)
Fotosintēze
Fotosintēzes pigmentu absorbcijas spektri
Foto no: http://www.emc.maricopa.edu/.../BIOBK/BioBookPS.html
![Page 17: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/17.jpg)
Foto no: http://www.ucmp.berkeley.edu/protista/rhodophyta.html, http://user.uni-frankfurt.de/~schauder/cyanos/pleurof_bg.jpg
Fotosintēzes pigmenti
Fikobilīni
Sārtaļģefikoeritrīns
Cianobaktērijasfikocianīns
![Page 18: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/18.jpg)
Pigmenti
Antociāni (vakuolās)
Antociāni - glikozīdi Šķīst : ūdenī Gaismas absorbcijas max.: dzeltenajā un zaļajā spektra
daļā Antociāni fotosintēzē nepiedalās (gaismas enerģija siltuma enerģijā)
Antociānu fizioloģiskā loma augos1. Termoregulācija2. Sekmē ogļhidrātu sintēzi augos3. Palielina saistītā ūdens daudzumu4. Kalnu augos daudz antociānu
![Page 19: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/19.jpg)
Foto no: http://www.littlemiami.com/LMI%20Levy%20Photographs/NFP-1-4%20Frosted%20Red%20Maple%20Leaf-John%20Bryan%20State%20Park-Oh.jpghttp://www.biologie.de/biowiki/Bild:Brombeere.jpg, http://www.kurowski.pl/foto/fagus_sylvatica_atropunicea_purpurea.jpg
Pigmenti
Antociāni
Acer –kļava
Rubus plicatus –krokainā cūcene
Fagus sylvatica –Eiropas dižskābardis‘Purpurea’
![Page 20: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/20.jpg)
Hloroplasti
(1-500 hloroplastu vaskulāro augu lapu šūnā)
1 hloroplastā:40 – 50 granas;1 granā:50 – 60 tilakoīdu
![Page 21: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/21.jpg)
Hloroplasti
• Zaļaļģēs – lentveida, diskveida, zvaigžņveida hloroplasti. Ir tilakoīdi, nav granas.
• Sārtaļģēs – hloroplasti ar tilakoīdiem.
• Cianobaktērijās (zilaļģēs) nav hloroplastu. Citoplazmā lamelāras membrānas
![Page 22: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/22.jpg)
Fotosintēze
Fotosintēzes gaismas reakcijas
![Page 23: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/23.jpg)
FotosintēzeFotosintēzes gaismas reakcijas
![Page 24: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/24.jpg)
Foto no: http://www.botany.uwc.ac.za/ecotree/photosynthesis/images/photosystemmove1.gif
Fotosintēze
Fotosistēmas darbības shēma
Gaismas kvantus saista visi pigmenti, bet gaismas enerģijas → ķīmiskajā – fotosistēmas centrā hla
![Page 25: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/25.jpg)
Redzamās gaismas enerģija
Krāsa Viļņu garums nm
Enerģija
1 einšteinā
1 kvanta
enerģija eV
Sarkana 647-740 40 1,77
Oranža 585-647 44 1,91
Dzeltena 550-585 48 2,07
Zaļa 491-550 58 2,31
Zila 424-491 62 2,61
Violeta 400-424 72 3,10
![Page 26: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/26.jpg)
Gaismas kvantu saistīšana hlorofila molekulā
Elektronu enerģētiskie līmeņi hlorofila molekulā
![Page 27: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/27.jpg)
Fotosintēzes gaismas reakcijas
![Page 28: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/28.jpg)
Fotosintēzes gaismas reakciju norise
1. Gaismas kvantu saistīšana un ierosinātas hlorofila molekulas (hl*) izveidošanās
2. Elektronu pārnešana no hl* uz akceptoru
3. Hlorofila molekulas reģenerācija
4. Saistītās enerģijas izmantošana ATP un NADPH sintēzei
![Page 29: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/29.jpg)
Fotosintēzes gaismas reakcijas
![Page 30: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/30.jpg)
Fotosintēzes gaismas reakcijas
![Page 31: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/31.jpg)
Fotofosforilācija
![Page 32: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/32.jpg)
Fotoķīmiskāsreakcijas
Bioķīmiskāsreakcijas
O2
CO22H2O
(CH2O)
ATPNADPH
hγ
Fotosintēze
Fotosintēzes gaismas un tumsas reakcijas
Tilakoīdos Stromā
![Page 33: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/33.jpg)
Fotosintēze
Pinus sylvestris –parastā priede
C3 tips
Hepatica nobilis – zilā vizbulīte
Quercus robur – parastais ozols
![Page 34: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/34.jpg)
Foto no: http://www.emc.maricopa.edu/.../BIOBK/BioBookPS.html
Fotosintēze
CO2 asimilācija
+
CO2 saista RbBP (ribulozobifostāts), ferments RbBP-karboksilāze.FGA (fosfoglicerīnaldehids, 3 C atomi) – pirmais savienojums (ogļhidrāts), kas sintezējas C3 tipa fotosintēzes tumsas reakcijās.
![Page 35: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/35.jpg)
C3 tipa fotosintēzes reakcijas (Kalvina cikls)
5/6 FGA molekulu → CO2 akceptora RbBP sintēzei1/6 FGA molekulu → fruktozes, cietes, saharozes u.c. sintēzei
![Page 36: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/36.jpg)
Fotosintēze
C3 tipa fotosintēzes tumsas (bioķīmiskās) reakcijas
![Page 37: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/37.jpg)
Attēls no: http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/C4leaf.gif
Fotosintēze
Lapa kā fotosintēzes orgāns
C4 tipa augs
C3 tipa augs
![Page 38: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/38.jpg)
Fotosintēze
C4 tipa fotosintēzes reakciju shēma
Attēls no: http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/C4leaf.gif
Mezofila šūnās → karboksilācija – CO2 piesaiste FEP (fosfoenolpiruvāts), ferments FEP-karboksilāze. Oksāletiķskābe → ābolskābe (4 C atomi), pirmie fotosintēzes tumsas reakciju produkti, tāpēc C4 tipa reakcijas.Vainaga šūnās → dekarboksilācija, CO2 → C3 cikla reakcijās.
![Page 39: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/39.jpg)
Attēls no: http://www.expasy.org/spotlight/images/sptlt057_1.jpg
Fotosintēze
Zea mays – parastā kukurūza
C4 tips
Attēls no: http://www.nybg.org/bsci/belize/Saccharum_offininarum_1.jpg
Saccharum officinarum
Panicum miliaceum
Attēls no: http://www.botanik.uni-karlsruhe.de/garten/fotos-hassler/Panicum%20miliaceum%20BotKA%20S2.jpg
![Page 40: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/40.jpg)
Attēls no: http://www2.mpiz-koeln.mpg.de/pr/garten/schau/Lycopersiconlycopersicum/BLycopersiconlycopersicum1.jpg
Fotosintēze
Lycopersicum esculentum – ēdamais tomāts
Jaukts C3-C4 tips
Attēls no: http://www.newfs.org/nurscat05/pix/Vitis-labrusca9150-Cathe.jpg
Vitis labrusca –Amerikas vīnkoks
Nicotiana tabacum –parastā tabaka
Attēls no: http://www.chili-balkon.de/solanaceae/bilder/nicotiana_tabacum.jpg
![Page 41: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/41.jpg)
Fotosintēze
CAM tipa fotosintēzes reakciju shēma
Attēls no: http://www.cabnr.unr.edu/cam/images/Education/CAMDayNight.jpg
CAM tipa fotosintēzes reakcijas = C4 reakcijām, tikaikarboksilācija un dekarboksilācija atdalītas laikā nevis telpā
![Page 42: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/42.jpg)
Attēls no: http://magnar.aspaker.no/Sedum%20acre.jpg
Fotosintēze
Sedum acre –kodīgais laimiņš
CAM tips
Attēls no: http://www.bd.lst.se/publishedObjects/10001547/Crassula_aquatica.jpg
Crassula aquatica –ūdeņu biezlape
Yucca filamentosa –Šķiedru juka
Attēls no: http://www.tarbes.fr/espaces_verts/images/photo%20economie%20eau/yucca%20filamentosa.jpg
![Page 43: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/43.jpg)
CAM metabolisms
Classic CAM plants. Saguaro Cacti (Carnegiea gigantea) in Sonora
![Page 44: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/44.jpg)
C3 – CAM metabolisms
)This is a Welwitschia growing in the Namib desert of South Africa. It has only two strap-like leaves (highly dissected by wind in this photo) and gets all of its water from fog. It is a Gymnosperm and exhibits C3-CAM intermediate metabolism
![Page 45: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/45.jpg)
Fotosintēze
Gaismas enerģijas izmantošana fotosintēzē
~10%
~2%
![Page 46: Fotosintēze](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061602/56813bf4550346895da536d8/html5/thumbnails/46.jpg)
Fotosintēzes bioloģiskā nozīme
• Gaismas enerģijas transformācija ķīmisko saišu enerģijā (1-2% Saules enerģijas)
• Sintezējas organiskas vielas (~ 2 × 1011 t gadā)• Atjauno skābekļa daudzumu uz Zemes• Novērš CO2 uzkrāšanos atmosfērā• Novērš piesārņojumu un spēj regulēt klimatu
uz Zemes