Fotosyntetické pigmenty: popis a fotografie

Podle druhu výživy se živé organismy dělí na autotrofy, heterotrofy a mixotrofy. Autotrofy (řecky αὐτός – vlastní + τροφ – potrava) jsou organismy, které jsou samostatně schopné syntetizovat organické látky z anorganických. Heterotrofové (řecky ἕτερος – ostatní + τροφή – potrava) – organismy využívající k výživě hotové organické látky.

A konečně, mixotrofové (řecky μῖξις – míchání + τροφή – potrava) jsou organismy, které mohou využívat heterotrofní i autotrofní výživu. Například Euglena zelená na světle začíná fotosyntetizovat a ve tmě se živí heterotrofně.

Druhy výživy živých organismů

Fotosyntéza

Fotosyntéza (řecky φῶς – světlo a σύνθεσις – syntéza) je složitý chemický proces přeměny energie světelných kvant na energii chemických vazeb. Výsledkem fotosyntézy je syntéza organických látek z anorganických látek.

Fotosyntéza

Tento proces je jedinečný a vyskytuje se pouze v rostlinných buňkách, stejně jako u některých bakterií. Fotosyntéza probíhá za účasti chlorofylu (řecky χλωρός – zelená a φύλλον – list) – zeleného pigmentu, který barví rostlinné orgány do zelena. Existují další pomocné pigmenty, které spolu s chlorofylem plní funkci sběru nebo stínění světla.

Níže uvidíte srovnání struktury chlorofylu a hemoglobinu. Všimněte si, že Mg iont je ve středu molekuly chlorofylu.

Struktura chlorofylu a hemoglobinu

Důležitost procesu fotosyntézy zdůraznil ruský vědec K.A. Timiryazev: „Všechny organické látky, bez ohledu na to, jak rozmanité mohou být, ať se nacházejí kdekoli, ať už v rostlině, ve zvířeti nebo v člověku, prošly listem, pocházejí z látek produkovaných listem. Mimo list, nebo spíše mimo zrnko chlorofylu, není v přírodě laboratoř, kde by se izolovala organická hmota. Ve všech ostatních orgánech a organismech se přeměňuje, přeměňuje, jen zde se znovu tvoří z anorganické hmoty“

Význam fotosyntézy si podrobněji probereme na konci tohoto článku. Fotosyntéza se skládá ze dvou fází: na světle závislé (světlo) a na světle nezávislé (tma). Doporučuji používat názvy závislý na světle a nezávislý na světle, protože přispívají k hlubšímu (a správnému!) pochopení fotosyntézy.

Fáze závislá na světle (světlo)

Tato fáze se vyskytuje pouze ve světle na thylakoidních membránách v chloroplastech. Podílejí se na něm různé enzymy, nosné proteiny, molekuly ATP syntetázy a zelené barvivo chlorofyl.

READ
Stenocactus - popis, pěstování, foto

Struktura chloroplastu

Chlorofyl plní dvě funkce: absorpci a přenos energie. Při vystavení kvantu světla ztrácí chlorofyl elektron a přechází do excitovaného stavu. Pomocí nosičů se elektrony hromadí z vnějšího povrchu thylakoidní membrány, zatímco uvnitř thylakoidu dochází k fotolýze vody (rozklad působením světla):

Hydroxidové ionty darují elektron navíc, mění se na reaktivní OH radikály, které se spojují a tvoří molekulu vody a volného kyslíku (to je vedlejší produkt, který se následně odstraňuje při výměně plynů).

Protony (H + ) vzniklé při fotolýze vody se hromadí na vnitřní straně membrány thylakoidu, zatímco elektrony se hromadí na vnější straně. V důsledku toho se na obou stranách membrány hromadí opačné náboje.

Když je dosaženo kritického rozdílu, některé protony jsou vytlačeny na vnější stranu membrány přes kanál ATP syntetázy. V důsledku toho se uvolňuje energie, kterou lze použít k fosforylaci molekul ADP:

Světelná fáze fotosyntézy - na světle závislá fáze

Protony, dopadající na povrch thylakoidní membrány, se spojují s elektrony a tvoří atomární vodík, který se používá k redukci nosné molekuly NADP (nikotinamid dinukleotid fosfát). Díky tomu se oxidovaná forma – NADP + mění na redukovanou – NADP ∗ H2.

  • Volný kyslík O2 – v důsledku fotolýzy vody
  • ATP je univerzální zdroj energie
  • NADP∗H2 – zásobní forma atomů vodíku

Kyslík se z buňky odebírá jako vedlejší produkt fotosyntézy, pro rostlinu je zcela nepotřebný. ATP a NADP∗H2 v budoucnu se ukáží jako užitečnější: jsou transportovány do stromatu chloroplastu a účastní se fáze fotosyntézy nezávislé na světle.

Na světle nezávislá (tmavá) fáze

Fáze nezávislá na světle probíhá ve stromatu (matrice) chloroplastu neustále: ve dne i v noci, bez ohledu na osvětlení.

Za účasti ATP a NADP∗H2 CO se snižuje2 na glukózu C6H12O6. Ve fázi nezávislé na světle nastává Calvinův cyklus, při kterém vzniká glukóza. K vytvoření jedné molekuly glukózy je zapotřebí 6 molekul CO2, 12 NADP∗H2 a 18 ATP.

Temná fáze fotosyntézy - na světle nezávislá fáze

V důsledku temné (na světle nezávislé) fáze fotosyntézy tedy vzniká glukóza, která se později může přeměnit na škrob, který slouží k ukládání živin v rostlinách.

Význam fotosyntézy

Význam fotosyntézy nelze přeceňovat. S jistotou prohlašuji, že právě díky tomuto procesu získal život na Zemi tak úžasné a úžasné formy, které kolem sebe vidíme: úžasné rostliny, krásné květiny a širokou škálu zvířat.

READ
Tillandsia - oblíbené druhy s fotografiemi a popisy

V sekci evoluce jsme již diskutovali o tom, že zpočátku nebyl ve složení zemské atmosféry kyslík: před miliardami let jej začaly produkovat první fotosyntetické bakterie, modrozelené řasy (sinice). Postupně se hromadil kyslík a postupem času bylo na Zemi možné aerobní (kyslíkové) dýchání. Objevila se ozónová vrstva, která chránila veškerý život na naší planetě před škodlivým ultrafialovým zářením.

Ozónová vrstva

  • Syntetizovat organické látky, které jsou potravou pro veškerý život na planetě
  • Přeměňte energii světla na energii chemických vazeb, vytvořte organickou hmotu
  • Rostliny si udržují určité procento O2 v atmosféře, očistěte ji od přebytečného CO2
  • Přispějte k vytvoření ochranného ozónového štítu, který pohlcuje škodlivé ultrafialové záření

Amazonské deštné pralesy

Chemosyntéza (řecky chemeia – chemie + syntéza – syntéza)

Chemosyntéza je autotrofní typ výživy, který je charakteristický pro některé mikroorganismy, které dokážou vytvářet organické látky z anorganických. To je způsobeno energií získanou oxidací jiných anorganických sloučenin (látky obsahující železo, dusík, síru).

Chemosyntézu objevil ruský mikrobiolog S.N. Vinogradsky v roce 1888. Většina chemosyntetických bakterií jsou aerobní a potřebují k životu kyslík.

Chemosyntéza u nitrifikačních bakterií

Při oxidaci anorganických látek se uvolňuje energie, kterou organismy ukládají ve formě energie chemických vazeb. Takže nitrifikační bakterie postupně oxidují amoniak na dusitany a poté na dusičnany. Dusičnany mohou být přijímány rostlinami a slouží jako hnojivo.

  • Sirné bakterie – oxidují H2S –> S 0 –> (S +4 O3) 2- –> (S +6 O4) 2-
  • Železné bakterie – oxidují Fe +2 –>Fe +3
  • Vodíkové bakterie – oxidují H2 -> H+1 2O
  • Karboxydobakterie – oxidují CO na CO2
Význam chemosyntézy

Chemosyntetické bakterie jsou nedílnou součástí koloběhu v přírodě takových prvků, jako jsou: dusík, síra, železo.

Nitrifikační bakterie zajišťují zpracování (neutralizaci) toxické látky – amoniaku. Také obohacují půdu o dusičnany, které jsou velmi důležité pro normální růst a vývoj rostlin.

K asimilaci dusičnanů dochází díky nodulovým bakteriím na kořenech luštěnin, je však důležité si uvědomit, že nodulové (dusík fixující) bakterie se na rozdíl od nitrifikačních bakterií živí heterotrofně.

Nodulové bakterie

© Bellevich Yury Sergeevich 2018-2023

Tento článek napsal Jurij Sergejevič Bellevič a je jeho duševním vlastnictvím. Kopírování, šíření (včetně kopírování na jiné stránky a zdroje na internetu) nebo jakékoli jiné použití informací a předmětů bez předchozího souhlasu držitele autorských práv je trestné ze zákona. Chcete-li získat materiály článku a povolení k jejich použití, kontaktujte Bellevič Jurij.

Rating
( No ratings yet )
Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: