Jak rostliny fungují – fotosyntéza část 2.

Sekundární (temnostní, syntetická) fáze se odehrává se ve stromatu, nepotřebuje světlo, ale je závislá na primární fázi, brzo po zatemnění přestane probíhat také.

Cykly fixace a redukce CO₂

Calvinův a Hatchův-Slackův cyklus, liší se akceptorem CO₂ a produktem jeho fixace. Hatchův-Slackův cyklus probíhá u tropických trav (u nás kukuřice). Pro rostliny s tímto cyklem jsou typické pochvy kolem cévních svazku s buňkami obsahujícími chloroplasty. Jeho výkonnost je vyšší než u Calvinova cyklu, tam se fotosyntetické produkty spalují v dýchání. Calvinův cyklus je soubor reakcí, kdy pomocí CO₂ a H na přenašeči NADPH je syntetizována molekula glukózy. Začíná navázáním CO₂ na pentózu. Tuto reakci katalyzuje enzym RubisCO (nejrozšířenější bílkovina). Vzniklá molekula (šestiuhlíkatá) se štěpí na dvě molekuly kyseliny 3-fosfoglycerové (tříuhlíkatá), tato kyselina je redukována na 3-fosfoglyceraldehyd (tato reakce vyžaduje přísun NADPH a ATP). Vzniklá látka je využita k tvorbě glukózy a regeneraci výchozí látky – pentózy.

Dělení rostlin podle prvního produktu fotosyntézy

– Tříuhlíkatý produkt: C3 rostliny, u nás 99,7 % rostlin, součástí fotosyntézy je fotorespirace

– Čtyřuhlíkatý produkt: C4 rostliny, tropické, rychle rostoucí, velice účinně vážou CO₂, u nás 0,3 % rostlin (kukuřice, bambus, proso, cukrová třtina), fotorespirace je potlačena

– Tranzitorní škrob: vzniká v době fotosyntézy v chloroplastu, rozloží se na sacharózu a přenáší se cévními svazky a poté se ukládá do zásoby (cukrová třtina, řepa) nebo vzniká zásobní škrob a ukládá se v zásobních orgánech (hlízy, plody, kořeny…)

Faktory ovlivňující rychlost fotosyntézy

Vnitřní

1. hormony; 2. stav rostliny (pokud je stresovaná fotosyntetizuje pomaleji); 3. množství chloroplastu (množství CO₂ redukovaného na jednotku hmotnosti chlorofylu udává tzv. asimilační číslo; při snížení obsahu chlorofylu může nastat tzv. chlorofylový kompenzační bod, tj. stav rovnováhy mezi fotosyntézou a respirací); 4. stáří (fotosyntetické dospělosti rostlina dosahuje v době, kdy plocha listu zaujímá 50-80% konečné plochy, v této době je rychlost fotosyntézy největší a je přítomno nejvíce hormonu pro růst. Největší rychlost fotosyntézy je v listech ve střední části lodyhy).

Vnejší

1. teplota: klesání nebo zvýšení teploty nad určité hranice, enzymy denaturují a fotosyntéza se zpomaluje, u nás: fotosyntéza neprobíhá při teplotě nižší než -3 °C a rostliny nerostou při teplotě nižší než 5 °C, maximální rychlost u rostlin s Calvinovým cyklem je při 25 °C, u rostlin s Hatchovým-Slackovým je při 30-35 °C; 2. světlo: při zvyšující se intenzitě světla se zvyšuje rychlost do určité hranice omezené množstvím chloroplastu, při snížené intenzitě světla může nastat tzv. světelný kompenzační bod, tj. rovnost fotosyntézy a respirace; 3. minerální látky: Mg, Fe, Cu, Mn – přenáší se v enzymech, P – ATP; 4. voda: při nedostatku jsou průduchy zavřené – nemohou se vyměňovat plyny; 5. oxid uhličitý: fotosyntéza začíná při obsahu 0,01 % CO₂, obsah 0,03 % však není maximum, které rostlina může využívat (dříve bylo CO₂ více).

Fotosyntéza tedy využívá světelného záření v rozsahu vlnových délek 380 až 760 nm (nanometru), t.j. od fialové, přes modrou, zelenou, žlutou, oranžovou až po červenou část spektra. Chlorofyly a některé další pigmenty (např. karoteny) aktivně se podílející na procesu fotosyntézy, mají vzájemně odlišnou „citlivost“ na jednotlivé barevné složky záření. Jejich obsah i vzájemný poměr v různých rostlinách je odlišný, nelze tedy stanovit všeobecně platnou závislost účinnosti fotosyntézy na vlnové délce (barevné složce) světla pro všechny druhy rostlin. Lze však odvodit, že nejvíce se na fotosyntéze podílí část spektra v modrofialové a červené oblasti (přibližně 400 – 500 nm a 600 – 700 nm).

Zdroj: www.grower.cz