Φωτοσύνθεση
Φωτοσύνθεση
Φωτοσύνθεση κυτταρική αναπνοή άμυλο άλλες οργανικές ουσίες
γίνεται δυνατή μια αντίδραση που κάτω από άλλες συνθήκες δεν θα μπορούσε να συμβεί. Τι είναι και γιατί χρειάζεται το NADPH Το NADPH συμμετέχει ως συνένζυμο σε πολυάριθμες ενζυμικές αντιδράσεις Φορέας αναγωγικής δύναμης (σν. αναγωγικό ισοδύναμο): χημική ένωση που διαθέτει κατάλληλο οξειδοαναγωγικό δυναμικό ώστε να μπορεί να ανάγει διάφορα υποστρώματα σε μεταβολικές αντιδράσεις ή να προσφέρει ηλεκτρόνια σε αλυσίδες μεταφοράς ηλεκτρονίων.
Τι είναι και γιατί χρειάζεται το ATP Το ATP αποτελείται από αδενίνη, ριβόζη και τρεις φωσφορικές ομάδες. Το μόριο του ΑΤΡ περιέχουν υψηλά ποσά ενέργειας που απελευθερώνονται όταν υδρολύεται ο δεσμός που συνδέει την τελευταία φωσφορική ομάδα με το υπόλοιπο τμήμα του αντιπροσωπεύει μια άμεση πηγή ενέργειας
Φωτοσύνθεση 1. Φωτεινές αντιδράσεις: η ενέργεια των φωτονίων μετατρέπεται σε χημική Απορρόφηση φωτονίων Διέγερση χλωροφύλλης Ροή e - στην αλυσίδα μεταφοράς e - (Σχήμα Ζ φωτοσύνθεσης) Αρχικός δότης e - Η 2 Ο Τελικός δέκτης e - NADP (παραγωγή αναγωγικής δύναμης) Παραγωγή ΑΤΡ 2. Σκοτεινές αντιδράσεις Αναγωγή CO 2 προς υδατάνθρακες
Απορρόφηση φωτονίων Διέγερση χλωροφύλλης απορρόφηση φωτονίων κατάλληλης ενέργειας από τις φωτοσυνθετικές χρωστικές ώστε τα μόρια να διεγερθούν και η ενέργεια διέγερσης να μεταφερθεί στο κατάλληλο μόριο για τη μετατροπή της σε χημική ενέργεια
Απορρόφηση φωτονίων Διέγερση χλωροφύλλης Συνεργασία 2 φωτοσυστημάτων Τα φωτοσυστήματα απαρτίζονται από εξειδικευμένες πρωτεΐνες που σχηματίζουν μεγαλομοριακά σύμπλοκα και από φωτοσυνθετικές χρωστικές Φωτοσύστημα: Φωτοσυλλεκτικό σύμπλοκο (LHC) + κέντρο αντίδρασης Φωτοσυνθετικές χρωστικές με βοηθητικό ρόλο Ειδικά μόρια chla + πρωτεΐνες (+ πρωτεΐνες)
Φωτοσύστημα 95-99% της ενέργειας των φωτονίων που προσλαμβάνονται από τις χρωστικές μεταφέρεται στο κέντρο αντίδρασης
Φωτοσυστήματα 2 φωτοσυνθετικές μονάδες: PSI και PSII Φωτοσυλλεκτικό σύμπλοκο + κέντρο αντίδρασης Φωτοσυνθετικές χρωστικές με βοηθητικό ρόλο Ειδικά μόρια chla + πρωτεΐνες (+ πρωτεΐνες) PSI PSII χλωροφύλλη a χλωροφύλλη b καροτενοειδή P 700 P 680
Οι χρωστικές στο φωτοσυλλεκτικό μηχανισμό κατάλληλη διευθέτηση ώστε απορρόφηση ενός φωτονίου από οποιοδήποτε μόριο χρωστικής να μεταφέρει τη διέγερση αναγκαστικά προς το κέντρο αντίδρασης
Ροή e - στην αλυσίδα μεταφοράς e - (Σχήμα Ζ φωτοσύνθεσης) τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται διαδοχικά μέσω φορέων ηλεκτρονίων οι οποίοι τοποθετούνται εν σειρά Οι φορείς αυτοί είναι συνήθως πρωτεϊνες ή συνένζυμα που μπορεί να περιλαμβάνουν και μεταλλικά ιόντα Οι φορείς βρίσκονται σε επαφή και σε συγκεκριμένη σειρά. Τα ηλεκτρόνια τα προσφέρει ο πρωταρχικός δότης ηλεκτρονίων και μέσω της αλυσίδας των ενδιάμεσων φορέων καταλήγουν στον τελικό δέκτη
Φωτεινές αντιδράσεις: το σχήμα Ζ
Φωτεινές αντιδράσεις Ασθενές αναγωγικό: Ρ680* Το πρωτογενές φωτοχημικό συμβάν η φωτοσυνθετική αποθήκευση της ενέργειας: μέρος της ενέργειας παγιδεύεται ως αναγωγική δύναμη Ισχυρό οξειδωτικό
Φωτεινές αντιδράσεις Ισχυρό οξειδωτικό φωτόλυση του νερού 2Η 2 Ο + 4hv 4e - + 4H + + Ο 2
Φωτεινές αντιδράσεις Πλαστοκινόνες (Α, Β) (Pq) και Πλαστοκυανίνη (Pc) Σύμπλοκο cyt b-f περιλαμβάνει: 2 τύπους cyt b cyt f Fe-S πρωτεΐνη
Φωτεινές αντιδράσεις Ισχυρό αναγωγικό: Ρ700*
Φωτεινές αντιδράσεις
Φωτεινές αντιδράσεις
Ζιζανιοκτόνα Δρουν μπλοκάροντας την ροή e - DCMU: ανταγωνίζεται την πλαστοκινόνη στο κέντρο δέσμευσής της στην πρωτεΐνη D1 δεν παίρνει e - Ανθεκτικοί τύποι ζιζανίων: αντικατάσταση ενός αμινοξέος στην D1
Ζιζανιοκτόνα Paraquat: παίρνει e - από την φερεδοξίνη αντιδρά με Ο 2 Ο 2 - καταστροφή λιπιδίων, μεμβρανών κλπ
Φωτεινές αντιδράσεις: το σχήμα Ζ Μη κυκλική ροή ηλεκτρονίων παράγεται ATP και NADPH
Φωτεινές αντιδράσεις: η θέση στις μεμβράνες Στρώμα Μικροχώρος
Στρώμα Τι γίνεται με τα πρωτόνια; Ενζυμικό σύμπλοκο διάσπασης του νερού (έκλυσης Ο 2 ) στο εσωτερικό της μεμβράνης των θυλακοειδών απελευθέρωση H + στο εσωτερικό αύξηση [H + ] (μείωση ph) δημιουργία κλίσης [H + ] μεταξύ εσωτερικού και εξωτερικού της μεμβράνης των θυλακοειδών Μικροχώρος
Φωτοσυνθετική φωσφορυλίωση
Χημειοσμωτική Υπόθεση Διαφορές στη συγκέντρωση Η + & διαφορές στο ηλεκτρικό δυναμικό εκατέρωθεν μεμβράνης πηγή ελεύθερης ενέργειας σύνθεση ΑΤΡ
Φωτοσυνθετική φωσφορυλίωση
Φωτεινές αντιδράσεις Κυκλική ροή e - Primary acceptor Fd Primary acceptor Fd Pq Cytochrome complex NADP + reductase NADP + + H + NADPH Pc Photosystem II ATP Photosystem I
Κατανομή φωτοσυνθετικών συμπλόκων
Κατανομή φωτοσυνθετικών συμπλόκων Δεν υπάρχει αυστηρή στοιχειομετρία 1:1 των PSII και PSI Συνήθως ισχύει PSII/PSI=1,5/1 αλλά εξαρτάται από συνθήκες φωτισμού κατά την ανάπτυξη των φυτών
Κατανομή φωτοσυνθετικών συμπλόκων 1.??? 2. Ρύθμιση και εξισορρόπηση φωτεινής ενέργειας μεταξύ των δύο φωτοσυστημάτων κατά την μη κυκλική ροή e - 3. Διευκόλυνση κυκλικής ροής e - όταν οι απαιτήσεις σε ΑΤΡ είναι αυξημένες