Fotosyntéza
Přihlásit se
Fotosyntéza (2/8) · 13:38

Fotosyntéza Fotosyntéza je složitý sled reakcí, díky kterým se rostliny živí pouze ze slunce, vody a oxidu uhličitého. A ještě přitom stihnou vyrábět kyslík, který tak rádi dýcháme.

Navazuje na Buněčné dýchání.
Pojďme si povědět něco o jednom z nejdůležitějších biologických procesů. Pokud by tento proces neprobíhal, pravděpodobně by na Zemi nikdy nevznikl život a já bych pro vás nedělal tohle video. Protože by nebylo žádné místo, kde bych mohl získat jídlo. Tento proces se nazývá fotosyntéza. "Fo-to-syn-té-za." A vy už tento pojem určitě znáte. Podstatou je, že rostliny - a ve skutečnosti i bakterie, řasy a další ale obyčejně ji spojujeme s rostlinami... Budu používat velmi jednoduché termíny. Takže, obyčejně ji spojujeme s rostlinami. Je to proces, který rostliny používají... Tohle jste se učili, když jste byli malí. Je to proces, kdy rostliny vezmou oxid uhličitý, a vodu a sluneční světlo a přemění to všechno na cukry, přesněji sacharidy. Sacharidy neboli cukry, plus kyslík. Což jsou dvě absolutně nezbytné složky pro nás jako živé organismy. Zaprvé potřebujeme sacharidy, potřebujeme cukry, jako pohon pro naše tělo. Tohle už jste viděli ve videu o buněčném dýchání. Veškeré ATP vytváříme buněčným dýcháním glukózy, která je v podstatě vedlejším produktem, nebo rozštěpeným polysacharidem. Glukóza je buněčným dýcháním nejsnáze zpracovatelná. A druhá nesmírně důležitá část je získávání kyslíku. Ještě jednou, potřebujeme dýchat kyslík, abychom mohli štěpit glukózu, abychom mohli dýchat a provádět buněčné dýchání. Tyto dvě věci jsou klíčové pro život, zejména pro organismy dýchající kyslík. Tento proces - kromě toho, že je zajímavý, že jsou kolem nás organismy, především rostliny, které jsou schopny takto využít sluneční světlo. Támhle na Slunci probíhají fúzní reakce, 150 milionů kilometrů odsud. Slunce vyzařuje fotony a malá část těchto fotonů nakonec dorazí až na povrch Země. Nacházejí si cestu skrz mraky a já nevím přes co všechno. A pak rostliny, bakterie a řasy jsou nějakým způsobem schopny je přijmout a přeměnit je na cukry, které pak můžeme sníst, nebo třeba krávy je snědí a pak my sníme ty krávy, tedy pokud nejsme vegetariáni, a pak z nich získáváme energii. Ne, že by krávy byly celé ze sacharidů, ale sacharidy jsou v podstatě použity jako takový pohon, nebo jako energie pro všechny ostatní důležité složky naší potravy. Takhle získáváme veškerý náš pohon. Takže tohle je pohon pro zvířata. Nebo když sníte bramboru, tak ty sacharidy získáte přímo vy. Každopádně tohle je velmi jednoduchá představa fotosyntézy. Ale není špatná. Tedy, pokud byste měli vědět jednu věc o fotosyntéze, tohle by byla ona. Ale pojďme se do toho ponořit trochu hlouběji a zkusme se dostat k jádru problému a uvidíme, zda dokážeme lépe porozumět, jak vše probíhá. Připadá mi úžasné, že jsou fotony ze světla použity k tvorbě molekul cukrů, nebo těchto sacharidů. Takže se pojďme ponořit trochu hlouběji. Můžeme napsat obecnou rovnici fotosyntézy. Tedy, zčásti jsem ji napsal už tady. Ale teď to napíšu vědecky přesněji. Začnete s trochou oxidu uhličitého. Přidáte trochu vody, a ještě přidáte - místo, abych řekl sluneční světlo, řeknu fotony, protože právě ty excitují elektrony v chlorofylu a tento proces uvidíte už v tomto videu a v dalších videích zajdeme více do detailů. Excitovaný elektron je přenesen do vyšší energetické hladiny, a jak se vrací do základního stavu, zachytíme tuto energii, abychom vyrobili ATP, a i NADPH, které se používají k tvorbě sacharidů. Ale to za chvíli uvidíme. Přehled fotosyntézy začínáte s těmito složkami. A poté skončíte se sacharidy. A to může být glukóza, ale taky nemusí Takže obecný způsob zápisu sacharidů je CH2O. A pak tady dáme n, abychom mohli mít n násobků těchto reaktantů, a obvykle je n alespoň 3. V případě glukózy n je 6. Máme 6 uhlíků, 12 vodíků a 6 kyslíků. Tohle je obecné označení pro sacharidy. Existuje mnoho různých násobků. Můžete mít sacharidy s dlouhým řetězcem. Takže, nakonec skončíte se sacharidem a s kyslíkem. Tohle dole se nijak extra neliší od toho, co jsem napsal nahoře v mém prvním přehledu, co si obvykle představíme pod pojmem fotosyntéza. Abychom vyrovnali strany rovnice tady mám "n" uhlíků, takže potřebuju i "n" uhlíků tady, Tady mám 2n vodíků. Dva vodíky a n vodíků támhle, takže potřebuji 2n vodíků zde. Takže napíšu n. A schválně kolik máme kyslíků. Mám 2n kyslíků, plus další n, takže mám 3n kyslíků Tak schválně, mám jedno "n", sem napíšu "n", takže mám 2n a myslím, že rovnice je vyrovnaná. Tohle je tedy všeobecný pohled na to, co se děje při fotosyntéze. Ale pokud půjdete ještě hlouběji, uvidíte, že tohle se neděje přímo, ale že se to děje přes plno menších mezikroků, které nás nakonec dovedou k sacharidu. Obecně můžeme rozdělit fotosyntézu... Jen přepíšu to slovo. Můžeme rozdělit fotosyntézu, a do toho se ponoříme v dalších videích, ale nejdřív vám chci podat takový přehled dvou částí. Jednu můžeme nazývat "světelná fáze" Nebo se jí někdy říká "reakce závislé na světle", což je pravděpodobně lepší způsob zápisu. Já to takhle napíšu. Závislé na světle znamená, že potřebují světlo, aby mohly probíhat. Světelná fáze fotosyntézy. A pak je tu tzv. temnostní fáze. A to je ve skutečnosti špatný název, protože také probíhá na světle. Temnostní fáze, napsal jsem to trochu tmavší barvou. A důvod, proč jsem řekl, že je to špatný název, je, že také probíhá na světle. Důvod, proč to pojmenovali temnostní fáze, je, že nepotřebuje světlo k tomu, aby mohla probíhat. Tato fáze fotosyntézy není závislá na fotonech. Takže lepší název by byl "reakce nezávislé na světle". Takže aby to bylo jasné, světelná fáze potřebuje světlo, aby mohla probíhat. Potřebuje fotony, aby mohla pokračovat. Temnostní fáze nepotřebuje fotony, aby mohla probíhat, přestože probíhá, i když svítí slunce. Nepotřebuje fotony, ale potřebuje vedlejší produkty ze světelné fáze, aby mohla probíhat, a proto se jí tedy říká temnostní fáze. Probíhá, když svítí slunce, ale ve skutečnosti slunce vůbec nepotřebuje. Tahle potřebuje slunce, aby mohla probíhat, nechte mě to tedy ujasnit. Tahle potřebuje sluneční světlo. Vyžaduje fotony. Nechte mě udělat krátký přehled. Tohle nám umožní začít stavět základy, na kterých později budeme stavět. Světelná fáze potřebuje fotony a také potřebuje vodu. Voda vstupuje do světelné fáze a poté na druhé straně skončíme s molekulárním kyslíkem. Tohle se děje ve světelné fázi, a teď půjdeme více do hloubky toho, co se opravdu děje. Světelná fáze tedy produkuje ATP, což, jak víme, je buněčná či biologická měna energie. Produkuje ATP a také produkuje NADPH. Když jsme studovali buněčné dýchání, viděli jsme molekulu NADH. NADPH je velmi podobné. Máte tu jen toto P. Máte tu jen tuto fosfátovou skupinu, ale jinak se chová podobně. Pak tohle činidlo zde, tato molekula je schopna odevzdat - teď se pojďme zamyslet nad tím, co to znamená - je schopna odevzdat tento vodík a elektron spojený s tímto vodíkem. Takže pokud někomu odevzdáte elektron, nebo pokud někdo příjme elektron, tak ten někdo je redukován. Nechte mě to zapsat. Tohle je dobrá pomůcka. OIL RIG (těžní věž na ropu) Oxidation Is Losing Oxidace je ztráta elektronu. Reduction Is Gaining Redukce je příjem elektronu. Váš náboj je snížen, když příjmete elektron. Má negativní náboj. Takže tohle je redukční činidlo. Je oxidováno ztrátou vodíku a tedy i elektronu. Mám celou diskusi na téma biologický versus chemický pohled na oxidaci, ale je to stejný princip. Když ztratím vodík, ztratím také schopnost nějakým způsobem vlastnit elektron toho vodíku. Takže tohle, když reaguje s ostatními věcmi, je redukční činidlo. Odevzdává vodík a elektron s ním spojený a tak jsou ostatní složky redukovány. Takže tohle je redukční činidlo. A důležité na tom je, že když vodík, a hlavně elektron s ním spojený, jde z NADPH do, řekněme, jiné molekuly a jde do nižší energetické hladiny, ta energie může být použita v temnostní fázi. A v buněčném dýchání jsme viděli velmi podobnou molekulu NADH, která přes Krebsův cyklus, nebo ve skutečnosti přes elektronový transportní řetězec, byla schopna pomoct produkovat ATP tím, že odevzdávala své elektrony a ty šly do nižší energetické hladiny. Ale nechci vás tím příliš mást. Ve světelné fázi nejdřív vezmete fotony a vodu ono to vyplivne kyslík, ATP a NADPH, které pak mohou být použity v temnostní fázi. A temnostní fáze se pro většinu rostlin, o kterých mluvíme, nazývá Calvinův cyklus. Půjdu hlouběji do detailů o tom, co se ve skutečnosti odehrává při Calvinově cyklu, ale jednoduše vezme ATP, NADPH a vytvoří - nevytváří přímo glukózu. Vytvoří - tohle už jste nejspíš viděli. Můžete to nazvat PGAL. Nebo to můžete nazvat G3P. Všechny znamenají - jen to napíšu - tohle je fosfoglyceraldehyd. Můj rukopis trochu selhal. Můžete to nazvat glyceraldehyd-3-fosfát. Úplně stejná molekula. Skoro si to můžete představit jako - tohle je velmi hrubé zjednodušení jako tři uhlíky s připojenou fosfátovou skupinou. Ale tohle může být použito na výrobu dalších sacharidů, včetně glukózy. Pokud máte tyto dva, můžete je použít právě na výrobu glukózy. Pojďme si znovu udělat rychlý přehled, protože tohle je velmi důležité. Udělám speciální videa na světelnou fázi a temnostní fázi. To budou dvě další videa, která udělám. Takže fotosyntéza - začnete s fotony. Všechno tohle se děje když svítí slunce, ale pouze světelná fáze doopravdy pořebuje fotony. Světelná reakce bere fotony - půjdeme víc do detailů co se doopravdy děje - a také bere vodu. Vylučuje kyslík. Dále vylučuje ATP a NADPH, které jsou potom použity v temnostní fázi, nebo v Calvinově cyklu, nebo v dějích nezávislých na světle, protože tohle se stále děje na světle. Prostě nepotřebují fotony. Takže jsou to reakce nezávislé na světle. A to je pak použito ve vazbách - ještě si budeme povídat o dalších molekulách, které jsou ve vazbách použity. Oh, a zapomněl jsem velmi důležitou složku temnostní fáze. Potřebuje oxid uhličitý. Od něj dostáváte uhlík, abyste mohli vyrábět fosfoglyceraldehyd nebo glyceraldehyd-3-fosfát. Takže to je velmi důležité. Dovnitř vstupuje oxid uhličitý, produkty ze světelné fáze a to je pak použito v Calvinově cyklu k výrobě tohoto jednoduchého stavebního bloku dalších sacharidů. A pokud si pamatujete z glykolýzy, že tato PGAL molekula, tato G3P - což je to samé to byl vlastně první produkt, když jsme štěpili glukózu na dvě, když jsme prováděli glykolýzu. Teď na o vlastně jdeme obráceně. Teď vyrábíme glukózu, abychom ji později mohli štěpit na energii. Tak tohle je takový přehled fotosyntézy, a v příštích videích se ponoříme zase trochu hlouběji a povím vám o světelné fázi a temnostní fázi a jak vlastně probíhají.
video