4.3. Odżywianie się roślin. Fotosynteza

Odżywianie się roślin. Fotosynteza

4.3.

Organizmy zdolne do fotosyntezy:

rośliny

protista jednokomórkowe

protista wielokomórkowe

bakterie purpurowe

cyjanobakterie = sinice

copyright 2006 www.brainybetty.com; All Rights Reserved.

01/21/15

FOTOSYNTEZA zamienia energię świetlną w energię chemiczną zgromadzoną w pożywieniu

Doświadczenie Van Helmont’aW 1600 roku, Jan van Helmont swoim doświadczeniem chciał sprawdzić, czy rośliny rosnąc pobierają budulec z gleby. Do doświadczenia użył młodej rośliny, którą uprzednio zważył i posadził do doniczki, wypełnionej określoną masą gleby. Roślinę podlewał regularnie. Po 5 latach roślina została ponownie zważona – osiągnęła masę 75 kg, zaś masa gleby nie uległa praktycznie zmianie.

Eksperyment dowiódł także, że do odżywiania rośliny potrzebują wody.

masa gleby: 90 kg

młoda roślina: 2,25 kg

roślina: 75 kg masa gleby: 89,9 kg

Doświadczenie Priestley’a: Wiek później Joseph Priestley dowiódł kolejny istotny fakt związany z fotosyntezą. Priestley zamknął płonąco świecę w szczelnym naczyniu – płomień samoistnie zgasł. Ten eksperyment powtórzył następnie, wkładając świecę do naczynia, w którym rosła roślina. Płomień palił się nieustannie. Dowiódł, że w wyniku fotosyntezy produkowany jest gaz (tlen) podtrzymujący spalanie.

Fotosynteza oksygeniczna

• to fotosynteza zachodząca z uwolnieniem tlenu
• proces ten polega na wytworzeniu związków organicznych z prostych związków nieorganicznych – dwutlenku węgla i wody – z udziałem energii świetlnej
• sumaryczny zapis tej reakcji:

energia słoneczna 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

Fotosynteza oksygeniczna

• proces składa się z dwóch faz:
• fazy zależnej od światła (jasnej), która polega na wytworzeniu siły asymilacyjnej, czyli ATP i NADPH potrzebnej do redukcji CO2
• fazy niezależnej od światła (ciemnej), która polega na asymilacji CO2, czyli redukcji do związków organicznych

Przystosowania w budowie roślin do przeprowadzania fotosyntezy

• fotosynteza u roślin zachodzi głównie w liściach
• składają się one z: blaszki liściowej, ogonka liściowego i nasady liści
• ogonek ustawia blaszkę w taki sposób, aby dotarło do niej jak najwięcej światła
• blaszka ma dużą powierzchnię i pokryta jest epidermą, w której znajdują się aparaty szparkowe

Przystosowania w budowie roślin do przeprowadzania fotosyntezy

• aparaty szparkowe umożliwiają wymianę gazową między wnętrzem rośliny a atmosferą
• przez aparaty szparkowe dostaje się również dwutlenek węgla – główny substrat fotosyntezy, a usuwany jest tlen – uboczny produkt fotosyntezy
• rośliny wodne nie mają aparatów szparkowych – pobierają CO2 w postaci jonów wodorowęglanowych rozpuszczonych w wodzie przez epidermę i przez nią usuwają również tlen

Przystosowania w budowie roślin do przeprowadzania fotosyntezy

• w liściach przebiegają wiązki przewodzące, które rozgałęziają się w blaszce liściowej
• budowane są one z łyka i drewna
• drewno doprowadza z korzeni do liści wodę
• łyko odprowadza z liści związki organiczne pochodzące z fotosyntezy do reszty rośliny
• rośliny wodne pobierają wodę całą powierzchnią ciała

Przystosowania w budowie roślin do przeprowadzania fotosyntezy

• wnętrze liścia jest prawie w całości wypełnione miękiszem asymilacyjnym, który w komórkach zawiera chloroplasty z chlorofilem

Przystosowania w budowie roślin do przeprowadzania fotosyntezy

• w tylakoidach chloroplastów zachodzi faza fotosyntezy zależna od światła
• wymaga ona obecności wody i dopływu energii świetlnej
• energia jest pochłaniana przez barwniki fotosyntetyczne zlokalizowane w błonach tylakoidów
• produktami tej fazy są ATP, NAPDH, które tworzą siłę asymilacyjną oraz tlen

Przystosowania w budowie roślin do przeprowadzania fotosyntezy

• w stromie chloroplastów odbywa się faza niezależna od światła
• wymaga ona obecności dwutlenku węgla oraz siły asymilacyjnej (z fazy jasnej)
• produktami tej fazy są związki organiczne

Przystosowania w budowie liścia do przeprowadzania fotosyntezy

Element budowy liścia

Znaczenie dla procesu fotosyntezy

Porównanie roślin typu C3, C4 i CAM

Cecha

Typ roślin

C3

C4

CAM

Występowanie

Umiarkowana strefa klimatyczna

Strefy klimatyczne: okołorównikowa i zwrotnikowa

Obszary pustynne i półpustynne

Przykład rośliny

Większość roślin

kukurydza

Kaktusy

Miejsce zachodzenia fotosyntezy

Miękisz asymilacyjny

Miękisz asymilacyjny i komórki pochwy okołowiązkowej

Miękisz asymilacyjny

Stopień otwarcia aparatów szparkowych w dzień

otwarte

przymknięte

Otwarte

Pora doby, w której zachodzi wiązanie CO2

dzień

dzień

Noc

Akceptor CO2

rybulozo-1,5-bisfosforan (RuBP)

fosfoeneolopirogronian (PEP)

fosfoeneolopirogronian (PEP)

Enzym przeprowadzający karboksylację

karboksylaza 1,5-bisfosforybulozy

karboksylaza fosfoenolopirogronianowa

karboksylaza fosfoenolopirogronianowa

Pierwotny akceptor elektronów

3-fosfoglicerynian

szczawiooctan

szczawiooctan

Straty biomasy w wyniku oddychania

duże

brak

brak

Udział bakterii i grzybów w pozyskiwaniu pokarmu przez rośliny

• bakterie glebowe, bakterie symbiotyczne, grzyby
• udostępniają one roślinom pierwiastki chemiczne niezbędne do budowy wielu związków organicznych
• AZOT – białka, kwasy nukleinowe, chlorofil

Udział bakterii i grzybów w pozyskiwaniu pokarmu przez rośliny

• bakterie glebowe i grzyby glebowe:
• rozkładają martwą materię organiczną do prostych związków nieorganicznych m.in. do amoniaku (NH3)

Udział bakterii i grzybów w pozyskiwaniu pokarmu przez rośliny

• Azotobacter i Clostridium:
• mają zdolność asymilacji azotu cząsteczkowego i przekształcają do w amoniak
• część powstałego amoniaku roślina pobiera w postaci jonów –NH4+
• część zostaje utleniona do NO3- przez Nitrosomonas i Nitrobacter
• jony NO3- są główną przyswajalną forma azotu dla roślin

Udział bakterii i grzybów w pozyskiwaniu pokarmu przez rośliny

• bakterie symbiotyczne:
• grzyby mikoryzowe bakterie – Rhizobium
• wiążą one azot atmosferyczny

Zadanie:

Przeanalizuj tekst, a następnie określ, jaki typ fotosyntezy w nim opisano. Ten typ fotosyntezy zachodzi u roślin, które żyją w warunkach długotrwałej suszy. Ich aparaty szparkowe są zamknięte w ciągu dnia, a otwarte w nocy. Z tego powodu dwutlenek węgla jest nocą magazynowany w postaci jabłczanu w wakuolach komórek mezofilu. W ciągu dnia zachodzi dekarboksylacja jabłczanu, a odłączony dwutlenek węgla zostaje zużyty w chloroplastach w cyklu Calvina.

Dziękuję za uwagę.