Pytania powtórkowe do lekcji “Fotosynteza”

Oto pytania powtórkowe, na które powinieneś/aś potrafić odpowiedzieć po opanowaniu materiału z lekcji “Wstęp do metabolizmu”. Zapisz odpowiedzi na poniższe pytania w zeszycie, a następnie sprawdź je z odpowiedziami zamieszczonymi poniżej. Te pytania, na które udzieliłeś/aś niepoprawnej odpowiedzi zaznacz do powtórki i wróć do nich następnego dnia. Powodzenia! 🙂

Pytania

1. Czym jest fotosynteza i jakie ma znaczenie?
2. Jakie są dwa rodzaje fotosyntezy i czym się różnią?
3. Gdzie zachodzi fotosynteza w komórkach roślinnych i prokariotycznych?
4. Jakie są dwie fazy fotosyntezy i gdzie zachodzą?
5. Dlaczego faza ciemna fotosyntezy nie może zachodzić bez światła przez dłuższy czas?
6. Jakie struktury w liściach odpowiadają za pobieranie dwutlenku węgla potrzebnego do fotosyntezy?
7. Gdzie zachodzi faza jasna fotosyntezy i jakie są jej główne produkty?
8. Czym są fotosystemy i jakie są ich rodzaje?
9. Co to jest fotoliza wody i jakie są jej produkty?
10. Czym różni się fosforylacja cykliczna od niecyklicznej?
11. Jaką rolę pełni łańcuch transportu elektronów w fazie jasnej fotosyntezy?
12. Co to jest siła asymilacyjna i dlaczego jest ważna?
13. Na czym polega faza ciemna fotosyntezy i gdzie zachodzi?
14. Jakie są trzy etapy cyklu Calvina?
15. Ile obrotów cyklu Calvina potrzeba do wytworzenia jednej cząsteczki glukozy?
16. Jaką rolę w fotosyntezie pełni enzym Rubisco?
17. Jakie znaczenie ekologiczne ma fotosynteza?
18. Jakie są główne różnice między fazą jasną a fazą ciemną fotosyntezy?
19. Co się dzieje z cząsteczkami PGAL powstałymi w cyklu Calvina?
20. Dlaczego cykl Calvina jest nazywany fazą ciemną fotosyntezy?
21. Jakie czynniki mogą ograniczać szybkość przebiegu cyklu Calvina?

Odpowiedzi

1. Fotosynteza to proces metaboliczny, w którym rośliny, protisty roślinopodobne oraz niektóre prokariotyczne organizmy wykorzystują energię słoneczną do produkcji substancji odżywczych (związków organicznych) z prostych związków nieorganicznych, takich jak dwutlenek węgla i woda. Jest to kluczowy proces dla istnienia życia na Ziemi, ponieważ produkuje materię organiczną i tlen.
2. Fotosynteza oksygeniczna zachodzi u roślin, protistów roślinopodobnych i sinic, a jej produktem ubocznym jest tlen. Substratem dostarczającym elektronów jest woda. Fotosynteza anoksygeniczna występuje u bakterii zielonych i purpurowych i nie uwalnia tlenu. Zamiast wody jako źródła elektronów wykorzystywany jest np. siarkowodór (H₂S).
3. W komórkach roślinnych fotosynteza zachodzi w chloroplastach, a w komórkach prokariotycznych w tylakoidach i cytozolu.
4. Faza jasna (zależna od światła) zachodzi w błonach tylakoidów i wymaga dostarczenia światła oraz wody, wytwarzając siłę asymilacyjną (ATP i NADPH) i tlen jako produkt uboczny. Faza ciemna (niezależna od światła) zachodzi w stromie chloroplastów, gdzie CO₂ zostaje włączony do cyklu Calvina, a produktem końcowym jest trójwęglowy związek organiczny.
5. Choć faza ciemna nie wymaga bezpośredniego światła, potrzebuje siły asymilacyjnej (ATP i NADPH), która jest wytwarzana podczas fazy jasnej z udziałem światła. Bez światła i dostarczania siły asymilacyjnej faza ciemna nie może trwać długo.
6. Dwutlenek węgla pobierany jest przez aparaty szparkowe, które są otworami zlokalizowanymi głównie na dolnej powierzchni liści.
7. Faza jasna fotosyntezy zachodzi w błonach tylakoidów chloroplastów. Jej głównymi produktami są ATP, NADPH (siła asymilacyjna) oraz tlen, który powstaje jako produkt uboczny podczas fotolizy wody.
8. Fotosystemy to kompleksy złożone z białek, barwników i lipidów. Wyróżniamy dwa fotosystemy: PS I (o maksimum absorpcji przy 700 nm, P700) oraz PS II (o maksimum absorpcji przy 680 nm, P680). PS II uczestniczy w fotolizie wody, a PS I odpowiada za redukcję NADP⁺ do NADPH.
9. Fotoliza wody to proces rozkładu cząsteczki wody pod wpływem światła. Produktem fotolizy są elektrony, protony (H⁺) oraz tlen, który jest uwalniany jako produkt uboczny.
10. Fosforylacja niecykliczna zachodzi z udziałem PS I i PS II, w jej wyniku powstają ATP, NADPH oraz tlen. Fosforylacja cykliczna angażuje tylko PS I, prowadzi do wytworzenia wyłącznie ATP, nie powstaje tlen ani NADPH, ponieważ nie zachodzi fotoliza wody.
11. Łańcuch transportu elektronów przenosi elektrony wybite z fotosystemu i wykorzystuje ich energię do napędzania transportu protonów przez błonę tylakoidu, co tworzy gradient protonowy napędzający syntezę ATP.
12. Siła asymilacyjna to ATP i NADPH, które są wytwarzane podczas fazy jasnej fotosyntezy. Są one niezbędne do przeprowadzenia fazy ciemnej, gdzie uczestniczą w cyklu Calvina, przekształcając CO₂ w związki organiczne.
13. Faza ciemna fotosyntezy, zwana także cyklem Calvina, polega na przekształceniu dwutlenku węgla w związki organiczne (aldehyd 3-fosfoglicerynowy, PGAL) przy użyciu siły asymilacyjnej (ATP i NADPH) wytworzonej w fazie jasnej. Zachodzi ona w stromie chloroplastu.
14. Etapy: 1) Karboksylacja: przyłączenie trzech cząsteczek CO₂ do trzech cząsteczek rybulozo-1,5-bisfosforanu (RuBP) z udziałem enzymu Rubisco, tworząc sześć cząsteczek kwasu 3-fosfoglicerynowego (PGA), 2) Redukcja: sześć cząsteczek PGA jest redukowanych do sześciu cząsteczek aldehydu 3-fosfoglicerynowego (PGAL) z wykorzystaniem siły asymilacyjnej (ATP i NADPH), 3) Regeneracja: pięć cząsteczek PGAL zostaje przekształconych z powrotem w trzy cząsteczki RuBP z użyciem ATP, aby cykl mógł się powtórzyć.
15. Do wytworzenia jednej cząsteczki glukozy potrzeba dwóch obrotów cyklu Calvina, ponieważ glukoza to związek sześciowęglowy, a pierwotnym produktem fotosyntezy jest trójwęglowy PGAL.
16. Rubisco katalizuje reakcję karboksylacji, czyli przyłączenie dwutlenku węgla do rybulozo-1,5-bisfosforanu (RuBP), co jest kluczowym etapem w procesie wiązania węgla w cyklu Calvina.
17. Fotosynteza jest procesem, w którym rośliny produkują związki organiczne i tlen. Te substancje są podstawą życia dla organizmów heterotroficznych (roślinożerców i drapieżników), które czerpią energię z roślin. Dodatkowo fotosynteza jest jedynym naturalnym źródłem tlenu na Ziemi, co umożliwia oddychanie tlenowe organizmom żywym.
18. Faza jasna zachodzi w błonach tylakoidów i wymaga światła, w jej wyniku powstają ATP, NADPH oraz tlen. Faza ciemna (cykl Calvina) zachodzi w stromie chloroplastów i jest niezależna od światła, wykorzystuje ATP i NADPH do produkcji związków organicznych, takich jak PGAL (aldehyd 3-fosfoglicerynowy).
19. Jedna cząsteczka PGAL opuszcza cykl i może być przekształcona w glukozę lub inne związki organiczne, natomiast pozostałe pięć cząsteczek PGAL jest używanych do regeneracji RuBP, co umożliwia kontynuację cyklu Calvina.
20. Cykl Calvina jest nazywany fazą ciemną, ponieważ nie wymaga bezpośredniego światła do swojego przebiegu. Zamiast tego, wykorzystuje produkty fazy jasnej, czyli ATP i NADPH, które powstały w wyniku reakcji świetlnych.
21. Czynniki ograniczające to: dostępność CO₂, ilość siły asymilacyjnej (ATP i NADPH) oraz dostępność RuBP. Niskie stężenie CO₂, brak dostatecznej ilości ATP i NADPH oraz brak regeneracji RuBP mogą hamować przebieg cyklu Calvina.