biologi kap 9 - fotosyntese

lysenergi

• lysenergi → kjemiske energi (glukose, stivelse) som kan brukes av organismer

• høyverdig energiform

• 6CO₂ + 12H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

• bølge og partikkelegenskaper : fotoner (små energipakker)

• foton → molekyl : reflekteres, går tvers gjennom, absorberes

  • absorpsjon : eksitering → deeksitasjon → energi som varme/lys

  • eksitasjonsenergien får molekylet til å vibrere → energi sendes videre

pigmenter

• komplekse molekyler som absorberer fotoner

• ulike pigmenter absorberer lys ulikt

• klorofyll : hovedpigment til fotosyntiserende organismer

antennekompleks

• komplekse molekyler som absorberer fotoner

• finnes i thylakoidemembranen

• pigmenter for lysabsropsjon, klorofyll, videreføre energi

kloroplast

• organelle der fotosyntesen foregår

• består av:

  • ytre membran og indre membran

  • stroma (formløs og geleaktig masse, produserer stivelse, syntetiserer glukose)

  • granum/grana (thylakoidestabel/stabler)

  • thylakoider (membranomsluttende sekker) → thylakoidemembran → lumen

  • stromathylakoider (mellom grana)

fotosyntesen

• fotodelen/lysavhengig

  • lysenergi → kjemisk energi (ATP, NADPH)

  • skjer i thylakoidemembran

• syntesedelen/lysuavhengig/Calvinsyklus

  • syntetiserer/bygger opp glukose v.h.a. energi og CO₂

  • skjer i stroma

lysavhengig rx.

• bruker lysenergi til å lage O₂, ATP, NADPH

• fotosystemer: lysfangende komplekser og rx-senter i thylakoidemembran

  • ved bestemt bølgdelengde gir klorofyll fra seg eksiterte elektroner

• FS2 - FS1 - ATP-syntase

• 2e^- gjennom elektrontransportkjeder

• alle reaksjonene er redoksreaksjoener

Fotosystem 2

1. lysenergi absorbert av pigmentene i antennekomplekset → pigmenter overfører energi til rx-senter → lysenergi eksisterer e^- fra klorofyll a-molekyl → overføres til e^- mottager → inngang til e^- -transportkjede

2. H₂O spaltes (gir e^- tilbake til klorofyll a, spaltes av vannsplitting/oksygendannende kompleks) → 2e^- + ½ O₂ (diffunderer ut) + 2H⁺ (lumen)

3. e^- - transportkjede, samtidig pumpes 2H⁺ fra stroma til lumen

4. [H⁺] øker i lumen → danner protongradient/elektrokjemisk potensiale, sender e^- til rx-senter i FS1

Fotosystem 1

1. lysenergi absorbert av pigmentene i antennekomplekset → pigmenter overfører energi til rx-senter → lysenergi eksisterer e^- fra klorofyll a-molekyl → overføres til e^- mottager → inngang til e^- -transportkjed, e^- fra e^- - transportkjede erstatter e^- fra eksitering i FS1

2. e^- → NADP⁺ + 2H⁺ → NADPH + H⁺ katalyseres → e^- transportkjeden sluttes ved dannelse NADPH

protongradient

• forskjell i [H⁺] : mer i lumen enn stroma

• kommer fra spalting vann og pumping gj. thylakoidmembran

• utnyttes av ATP-syntase : kopler ADP + P → ATP vha energien som kommer av pumping H⁺

  • fotofosforylering

syklisk elektrontransport

• nok NADP⁺ og H⁺ og planten har behov for ATP

• FD leverer e^- tilbake til PQ istedet for FNR

kalvinsyklus

• syntesedelen : glukose lages i stroma

• Bruker CO₂, H₂O, ATP og NADPH

1. Karbonfiksering

2. Reduksjon og dannelse av sukker

3. Regenerering

Karbonfiksering

• 3 Rubisco (5C enzym, ribulose-1,5-difosfat) → 3 6C forbindelser

• Binder 3CO₂ fra lufta og 3H₂O

Reduksjon og dannelse av sukker

• 3x6C-kjede splittes til 6x3C-kjeder (ustabile)

• 6ATP og 6NADPH brukes til å ombygge 3C-kjedene

• 1x3C går ut av syklusen og danner et halvt glukosemolekyl

• Står igjen med 5×3C-kjeder

regenerering

• rubisco gjendannes fra 5×3C → 3×5C vha 2H₂O og 3ATP

ytre faktorer som påvirker fotosyntesen

• lys

• vann og karbondioksid

• kjemisk påvirkning

• stress

• luftforurensning

lyspåvirkning

• intensitet

  • lys/skyggeplanter

• bølgelengde

  • ulike pigmenter fanger opp lys av ulik bølgelangde

• varighet

  • hvor lenge planten utsettes for ly

H₂O og CO₂ - påvirkning

• vann er sjelden en mangel - lukker spalteåpninger : mindre CO₂

• fotorespirasjon: rubisco binder oksygen i stedet for karbondioksid

temperaturpåvirkning

• fotosyntesen styres av enzymer

  • fungerer best ved temp. optimum, denaturerer ved for høy temp.

  • ATP-syntase, rubisco, oxygen evolving complex

kjemisk påvirkning

• herbicider/plantevernmidler

  • stopper elektrontransportkjeden / lysreaksjonen

  • tar opp elektroner selv og danner hydrogenperoksid

  • ødelegger produksjon av pigment

  • tar plassen til proteiner som frakter elektroner fra stroma til lumen

stresspåvirkning

• flere som virker samtidig

• fotoinhibering: hemmelse av normal fotosyntese pga. stress

  • for sterkt lys, for lav/høy temp., for lav [CO₂], for lite vann

  • vanligvis reversible

luftforurensning påvirkning

• særlig skadelig for bladene

• partiklene tas oppp av bladet, skyggeskader,

• Ozon kan være skadelig, hydrogenperoksid