Schopnost být v určité situaci autotrofem a v jiné heterotrofem, mixotrofní organismy "ukradly" chloroplasty jinému organismu (= endosymbióza)

Chloroplasty mixotrofů jsou trojmembránové

Buněčné dýchání

Probíhá u autotrofů i u heterotrofů stejně

Makroergní sloučeniny

= Sloučeniny, které jsou schopny hned energii zachytit i uvolnit

Obsahují makroergní vazby

"Energetické oběživo" / "Balíček energie pro buňku"

ATP (adenosintrifosfát), ADP, GTP, ...

Makroergní vazby

= Vazba, při jejímž zaniknutí se uvolní velké množství energie

7. 3. 2022

Fosforylace: na AMP (adenosinmonofosfát) se váže fosfát $\to$ ADP (adenosindifosfát); na ADP se váže další fosfát $\to$ ATP, ATP se opět rozkládá na ADP a uvolňuje se energie

Přenašeče elektronů NAD

NAD = nikotinamidadenindinukleotid

Molekula NAD $^+$ může přijímat vodíkový proton a 2 elektrony, vzniká NADH (redukovaný NAD), slouží pro přenos elektronů při dýchání

NADPH slouží pro přenos elektronů při fotosyntéze

Fotosyntéza

= Fotosyntetická asimilace oxidu uhličitého

6\text{CO}_2 + 12\text{H}_2\text{O} \space {-}(\text{světelná energie}) {\to} \space \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6 \text{O}_2 + 6 \text{H}_2\text{O}

Zachycení sluneční energie, přeměna světelné energie na chemickou

= Endergonický redukční děj

Hlavní produkce kyslíku na Zemi (ale pouze jako "odpadní" produkt)

Primární produkce organické hmoty na planetě

Fotoautotrofní organismy:

Prokaryotní purpurové bakterie:
Bakterie mají bakteriochlorofyl)
Prokaryotní sinice a prochlorofyty:
Sinice mají chlorofyl a
Prochlorofyty mají chlorofyl a + b, ale jsou prokaryotické
Eukaryotické rostliny:
Mají chlorofyl a + d – červená vývojová větev, a + c – hnědá vývojová větev, nebo a + b – zelená vývojová větev, je nejvýhodnější

Thylakoidy se skládají do útvarů – tzv. grana, hmota uvnitř se nazývá stroma

Ve hmotě thylakoidů jsou enzymy, v membráně jsou pigmenty

Fotosyntetické pigmenty se seskupují v kvantozómy

Chlorofyly a, b, c, d, fykocyanin, fykoeritrin, fukoxantin absorbují oblast světelného záření mezi $400$ a $700 \space \text{nm}$

Chlorofyl a je jediný aktivní chlorofyl, umí excitovat elektron

Přídatná barviva – karotenoidy (betakaroten, lutein, violaxantin, neoxantin, ...) – se podílejí na absorpci světla v zelené oblasti $\to$ zvyšují účinnost jejich zachycování

9. 3. 2022

Fotosystémy (= seskupení molekul pigmentů):

Fotosystém $\text{I}$ :
Chlorofyl $a_\text{I}$
Absorpční maximum je $700 \space \text{nm}$
Fotosystém $\text{II}$ :
Chlorofyl $a_\text{II}$
Absorpční maximum je $680 \space \text{nm}$

Fáze fotosyntézy (úvod):

Světelná fáze:
Primární fáze
Přímo závisí na světle
Chlorofyl musí zachytit světlo a přeměnit světelnou energii na energii chemickou (ATP) = fosforylace
Fosforylace může být cyklická nebo necyklická
Štěpí se voda = fotolýza
Jako odpadní produkt vzniká kyslík
Temnostní fáze:
Sekundární proces
Pouze nepřímo závislá na světle
Cílem je zachytit oxid uhličitý a pomocí něj, vody a ATP vytvořit cukr (glukózu)

Fáze fotosyntézy (podrobně):

Světelná fáze:
- Cyklická fosforylace:
  Foton dopadá na pigment a $\to$ jsou excitovány 2 elektrony
  Elektron je zachycen systémem přenašečů (feredoxin, cytochromy, ...) a dostává se zpět do mateřské molekuly chlorofylu
  Energie uvolněná při přeskocích elektronu je použita na tvorbu ATP = cyklická fosforylace
  U rostlin probíhá jako doplňkový děj, u sinic a bakterií jde o jediný způsob fosforylace
- Necyklická fosforylace:
  Probíhá podobně, jako cyklická fosforylace, ale excitované elektrony se na mateřský chlorofyl nevrátí – 2 elektrony rozloží molekuly vody na kyslík, protony $2\text{H}^+$ a elektrony $2 \text{e}^-$
  Protony vodíku redukují NADP na NADPH
  Chlorofyl zpět získá elektrony lýzou vody
Temnostní fáze:
- Calvinův cyklus:
  Akceptorem $\text{CO}_2$ je ribulóza-1,5 bisfosfát
  První zachytitelný produkt je 3-fosfoglyceraldehyd
  Rostliny, které takto fixují $\text{CO}_2$ , se nazývají $\text{C}_3$ rostliny, je jich nejvíce na světě
- Hatch-Slackův cyklus:
  Akceptorem $\text{CO}_2$ je fosfoenolpyruvát
  První zachytitelný produkt je oxalacetát
  $\to \text{C}_4$ rostliny – velice náročné na teplo, velká výtěžnost z fotosyntézy $\to$ rostou rychle – např. bambus, kukuřice
  Mají jinou stavbu listu, než $\text{C}_3$ rostliny
- CAM rostliny:
  U sukulentních rostlin
  $\text{CO}_2$ je pohlcován jen ve tmě, ve dne si rostlina nemůže dovolit otevřít průduchy

14. 3. 2022

Buněčné dýchání

= Postupné štěpení organických látek za uvolnění využitelné energie (disimilační děj)

\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6 \text{O}_2 \space \to \space 6\text{CO}_2 + 12\text{H}_2\text{O} + \text{energie}

"Převrácená fotosyntéza"

Glukóza má 6uhlíkatý řetězec

První štěpení (= glykolýza):
Anaerobní proces
Probíhá v cytoplazmě na mikrotrabekulech
Striktní anaerobové = kyslík je poškozuje
Probíhá u všech organismů, u jednodušších organismů (bakterií) je to zároveň i poslední štěpení, které probíhá
Substrátová fosforylace
"Rozpůlí" 6uhlíkatý řetězec na dvě 3uhlíkaté sloučeniny (např. pyruvát), uvolní se 2 molekuly ATP
Někdy dále vzniká z pyruvátu štěpením 2uhlíkatá sloučenina (např. alkohol, kyselina mléčná, ... $\to$ kvašení)
Dekarboxylace pyruvátu:
Odštěpuje se $-\text{COOH}$
Z pyruvátu vzniká štěpením 2uhlíkatá sloučenina (acetyl-CoA), ta je dále neštěpitelná
Krebsův cyklus:
Acetyl-CoA (má 2 uhlíky) se naváže na oxalacetát (má 4 uhlíky) $\to$ vzniká kyselina citrónová (má 6 uhlíků)
Kyselina citrónová se dále štěpí – vzniká 5uhlíkatá sloučenina a samostatný uhlík, sloučenina se znovu štěpí, vzniká oxalacetát a další samostatný uhlík
Postupně se acetylová skupina oxiduje na $6\text{CO}_2$
Dehydrogenace meziproduktů
Tento proces probíhá v matrix mitochondrií
Dýchací řetězec:
Přenos vodíku, uvolňuje se 36 molekul ATP (1 ATP = asi $50 \space \text{kJ}$ ) = oxidační fosforylace

Bílkoviny nebo tuky se nejdříve musí rozštěpit na glukózu