chp2 photosynthesis Flashcards
what do organisms use to cover their ενεργειακές τους ανάγκες + need for carbon
- δότες ηλεκτρονίων για να καλύψουν τις ενεργειακές τους ανάγκες
- διάφορες πηγές για την προμήθεια του άνθρακα
Based on their source of carbon, name the 2 different types of organisms
- Ετερότροφοι —> αν χρησιμοποιούν οργανικές ουσίες
- Αυτότροφοι —> αν χρησιμοποιούν CO2
Based on their source of energy, name the 2 different types of organisms
- Χημειότροφοι
—> απλές ανόργανες ή οργανικές ουσίες
—> Οξείδωση
—> Οργανική ύλη + Ο2 —> CO2 + H2O + ενέργεια
—> OR ΝΗ4 + 2 Ο2 —> ΝΟ3- + 2 Η+ + Η2Ο + ενέργεια - Φωτοαυτότροφοι
—> αν χρησιμοποιούν το φως σαν πηγή ενέργειας
—> = Φωτοσύνθεση
—> 6CO2 + 6H2O + φωτεινή ενέργεια —> C6H12O6 + 6Ο2
define photosynthesis + briefly explain the process
= η διαδικασία κατά την οποία η φωτεινή ενέργεια από τον ήλιο μετατρέπεται σε χημική
= μια αντίδραση μεταξύ ενός ηλεκτρονιοδότη και ενός ηλεκτρονιοδέκτη υπό την επίδραση του φωτός, του οποίου η ενέργεια απορροφάται, προς σχηματισμό προϊόντος υψηλού ενεργειακού περιεχομένου
—> Δέσμευση της φωτεινής ενέργειας από την χλωροφύλλη και από άλλες βοηθητικές χρωστικές —> με αποτέλεσμα το σχηματισμό οργανικών ενώσεων (σάκχαρα) από CO2 + H2O και την ελευθέρωση οξυγόνου
what do Φωτοσυνθέτοντα βακτήρια use instead compared to plants
Φωτοσυνθέτοντα βακτήρια χρησιμοποιούν άλλους δότες (υδρόθειο, υδρογόνο, γαλακτικό κ.α)
Where in the plant does photosynthesis occur? Describe the cell
Χλωροπλάστες (κυρίως στα φύλλα)
Παρόμοια δομή με τα μιτοχόνδρια (out to in order) :
- Περικλείονται από διπλή μεμβράνη ή θύλακα (outside)
- στρώματος + υψηλά οργανωμένης εσωτερικής μεμβράνης
- Η μεμβράνη σχηματίζει τα θυλακοειδή —> μερικώς στοιβασμένα και σχηματίζουν κοκκία
—> Η μεμβράνη των θυλακοειδών είναι η έδρα της φωτοσύνθεσης
Simplify the process of photosynthesis
- Η2Ο + hν →[Η] + 1/2 Ο2
- Το οξυγόνο απελευθερώνεται στο περιβάλλον
- το ατομικό υδρογόνο δεσμεύεται από διάφορα ένζυμα (NADP)
- CΟ2+[Η2] → (CΗ2ΟH)χ
- Με τη βοήθεια NADP, το υδρογόνο οδηγείται στις αντιδράσεις με το CO2
- δεν απαιτείται ηλιακή ενέργεια
What are the 2 phases of photosynthesis and the main product in each stage
- φωτεινή φάση:
- αναγωγικής δύναμης (NADPH)
- ΑΤΡ
- σκοτεινή φάση/ Αντιδράσεις ανεξάρτητες του φωτός: Κύκλος του Calvin:
- υδατάνθρακες
Describe all the stages of photosynthesis ( full details )
1ο στάδιο —> Φωτεινές αντιδράσεις:
- H ηλιακή ενέργεια δεσμεύεται από τις χλωροφύλλες
- ενεργοποιούνται και δίνουν ενέργεια για να διασπαστεί το νερό:
(Η2Ο + hν → 2Η+ + 2e- + 1/2 Ο2) - να αναγεννηθεί το ΝΑDPH (από NADP)
- Να σχηματιστεί ΑΤΡ από ADP
—> ΑΤΡ είναι το «ενεργειακό νόμισμα» και παρέχει την ενέργεια για τις αντιδράσεις που θα ακολουθήσουν στη σκοτεινή φάση, ενώ το NADPH προσφέρει την αναγωγική δύναμη
2ο στάδιο —> Κύκλος του Calvin (πορεία φωσφορικών πεντοζών):
- Το CO2 συμπυκνώνεται μέσω της καρβοξυλάσης της 1,5-διφωσφορικής ριβουλόζης με την 1,5-διφωσφορική ριβουλόζη
- προκύπτει μία ασταθής εξόζη, η οποία διασπάται σε 2 μόρια 3-φωσφογλυκερικού οξέος
- Το κάθε ένα μόριο 3-φωσφογλυκερικού οξέος που προκύπτει φωσφορυλιώνεται από 1 μόριο ΑΤΡ
- κατόπιν ανάγεται από ένα μόριο NADPH προς την αντίστοιχη αλδεΰδη (3 φωσφογλυκεραλδεΰδη)
- Ποσοστό της αλδεΰδης αυτής θα οδηγήσει στο σχηματισμό γλυκόζης
- η υπόλοιπη ποσότητα θα συνεχίσει στον κύκλο του Calvin και στην αναγέννηση της 1,5 διφωσφορικής ριβουλόζης
What carries out the carboxylation in step 1 of the dark phase? What about the break down of the pentose into 3- φωσφογλυκερινικού οξέος
Τόσο η καρβοξυλίωση όσο και η διάσπαση καταλύονται από το ίδιο ένζυμο, την Ribulose-1,5 Bisphosphate Carboxylase/Oxygenase (Rubisco)
Explain the role of rubisco as an oxygenase
Η καθήλωση CO2 παρεμποδίζεται από την φωτοαναπνοή και εξαρτάται από την ικανότητα της Rubisco να δρα ως οξυγονάση
- At night τα φυτά «αναπνέουν», releasing CO2 instead of O2
- Σε συνθήκες υψηλού φωτισμού, η μεγάλη φωτοσυνθετική δραστηριότητα αυξάνει σημαντικά το επίπεδο του οξυγόνου στο μικροπεριβάλλον του χλωροπλάστη —> με αποτέλεσμα το Rubisco να μην λειτουργεί ως καρβοξυλάση, αλλά ως οξυγoνάση μέχρι να μειωθεί η σχέση Ο2/CΟ2
Describe the reactions RUBISCO takes part in
O2 binds to Rubisco + 1,5 διφωσφορική ριβουλόζη
—> 2-φωσφογλυκολικού οξέος + 3-φωσφογλυκερικού οξέος
What happens now that rubisco bound to O2 instead of CO2? How is that beneficial?
- ξεκινά μία βιοχημική διαδικασία στην οποία συμμετέχουν εκτός του χλωροπλάστη τα υπεροξεισώματα και το μιτοχόνδριο
- Στόχος της όλης διαδικασίας είναι η μείωση του οξυγόνου + η αύξηση του CΟ2 στον χλωροπλάστη
- μειώνοντας με αυτό τον τρόπο τον κίνδυνο να μεταφερθεί ενέργεια στο οξυγόνο και να έχουμε τον σχηματισμό τοξικών ριζών οξυγόνου
What’s the price of the Φωτοαναπνοή και λειτουργία της rubisco ως οξυγενάσης? What does it protect the plant from though other than the potential formation of oxygen radicals?
The limitation της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας σε υψηλές εντάσεις φωτισμού
—> προφυλάσσει τους χλωροπλαστες από συνθήκες υψηλού φωτισμού και ξηρασίας
What are the 3 types of photosynthesis? What is the main one used and why is it called this way?
- C3 φωτοσύνθεση
—> most common
—> η 3-Ρ γλυκεριναλδεΰδη είναι το βασικό προϊόν του κύκλου του Calvin – μία τριόζη με 3 άτομα C – τα φυτά που τον χρησιμοποιούν λέγονται C3 φυτα - C4 φωτοσύνθεση
- CΑΜ φωτοσύνθεση
Describe all the facts linked to the process and the plants that follow the C3 photosynthesis
Process:
- αναγωγή ακολουθεί τον κύκλο των Calvin - Benson
- it’s the normal process where the 6C becomes 2 3C
- CO2 προσλαμβάνεται κατά τη διάρκεια της ημέρας μέσα από τα ανοικτά στόματα και χρησιμοποιείται στις σκοτεινές αντιδράσεις για να σχηματιστεί γλυκόζη
Plants facts:
- αναπτύσσονται σε κρύες συνθήκες, είναι φυτά δηλαδή των εύκρατων περιοχών
- τα στόματά τους κατά τη διάρκεια της ημέρας πρέπει να είναι ανοικτά για να προσλαμβάνουν το CO2
- because they’re open all day, τα C3 φυτά υπόκεινται σε φωτοσυνθετικούς
περιορισμούς, όταν αυτά υποβάλλονται σε συνθήκες έντονης θερμότητας ή ξηρασίας - κλείσιμο των στομάτων, γεγονός που θα εμποδίσει τις απώλειες υγρασίας, περιορίζει και την πρόσληψη του CO2 και αυξάνοντας τη φωτοαναπνοή
Describe the C4 plants and compare them to C3. Also explain why they’re called that
- Φυτά σε θερμές και ξηρές συνθήκες (σαρκώδη φυτά)
- eg ζαχαροκάλαμο, καλαμπόκι
- κοινά στις τροπικές περιοχές, ιδιαίτερα στους ξηρούς τροπικούς
- εξελίχτηκαν για να μειώσουν την φωτοαναπνοή —> επιτρέπει να συμβεί
η δέσμευση του άνθρακα σε πολύ χαμηλότερες συγκεντρώσεις του CO2 - συμβεί κάτω από συνθήκες υδατικής και θερμοκρασιακής κακουχίας, ενώ στα C3 -φυτά αυτή, κάτω από τέτοιες συνθήκες, περιορίζεται.
- υψηλότερη άριστη θερμοκρασία φωτοσύνθεσης
Why is it called C4?
Bc τα πρώτα προϊόντα της φωτοσύνθεσης ήταν οργανικά οξέα called οξαλοξικό οξύ – 4C και όχι το 3-φωσφολυκερινικό οξύ
Describe the main difference and steps of C4 photosynthesis
Ακολουθεί τον κύκλο των Hatch -Slack - Kortschak —> 2 φάσεις:
Phase 1:
- λαμβάνει χώρα στην μεσοφυλλική περιοχή
- γύρω από τον αγωγό ιστό
- καταλήγει στη δημιουργία του οξαλοξικού οξέος, που είναι ένα δικαρβοξυλικό οξύ με 4C
Phase 2:
- in the μεσόφυλλο
- είναι ίδια με την πορεία που ακολουθούν τα C3 φυτά
—> η φωτοσύνθεση να λαμβάνει χώρα ενώ τα στόματα είναι κλειστά, με το CO2 να απελευθερώνεται από την εσωτερική αναπνοή
—> Τα C4 φυτά χρησιμοποιούν λιγότερη υγρασία
Describe the plants that follow CAM photosynthesis and the main characteristics of this cycle
- λόγους περιορισμού της φωτοαναπνοής και απώλειας ύδατος από τα στόματα εξελίχτηκε ο «όξινος μεταβολισμός των Crassulaceae» ή CAM (χρονική μετατόπιση της πρόσληψης του οξυγόνου τη νύχτα)
- CAM plants κατά τη διάρκεια της νύκτας, εχουν τα στόματα ανοικτά, χωρίς να προκληθεί απώλεια ή σπατάλη ποσοτήτων υγρασίας
- Closing their stoma during the day allows the μείωση της απώλειας
νερού, γεγονός το οποίο αποτελεί προσαρμογή των φυτών στις συνθήκες ξηρού κλίματος
Explain the CAM photosynthesis cycle steps
- Κατά τη διάρκεια της νύκτας, προσροφάται το CO2
- CO2 —> οξαλοξικό (C4) —> μαλικό οξύ
- Την επόμενη ημέρα, όταν τα στόματα είναι κλειστά, το μαλικό οξύ διασπάται
- μαλικό οξύ —> πυρουβικό οξύ + CO2
- CO2 —> Calvin cycle —> carbohydrates
Name the general uses of carbohydrates
- πηγή ενέργειας για το φυτικό οργανισμό
- στοιχεία δομής (άμυλο, γλυκογόνο, κυτταρίνη)
- παράγοντες γεύσης
Name the specific uses of carbs in plants
- σαν δομικά στοιχεία στήριξης
—> κυτταρίνη και άλλοι πολυσακχαρίτες των τοιχωμάτων - σαν ενεργειακές αποθήκες
—> υπό μορφή πολυμερών (άμυλο) που αποθηκεύουν την ηλιακή ενέργεια, η οποία προσλαμβάνεται με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης - σαν συστατικά διαφόρων μεταβολιτών
—> νουκλεϊκά οξέα, συνένζυμα
—> καθώς και υπό τη μορφή πολυάριθμων γλυκοσιδών, ο ρόλος των οποίων σπάνια είναι αποσαφηνισμένος - σαν απαραίτητα πρόδρομα μόρια όλων των υπολοίπων μεταβολιτών
—> σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης από CO2 + H2O
—> αποτελούν τη βάση για το σχηματισμό όλων των οργανικών ενώσεων των ζώντων οργανισμών
what form of carbs is found in plants vs animals
- στα φυτά —> αποτελούν και αποταμιευτικό υλικό στη μορφή αμύλου
- στους ζωικούς οργανισμούς —> στη μορφή γλυκογόνου.
what was the original definition of υδατάνθρακας
= ενώσεις της κατηγορίας αυτής ανταποκρίνονταν στο γενικό χημικό τύπο Cx(H2O)x
what is the chemical definition of carbohydrates
= είναι αλδεϋδικά ή κετονικά παράγωγα πολυσθενών αλκοολών ή προϊόντα συμπύκνωσης αυτών.
= πολυυδροξυλιωμένες ενώσεις που περιέχουν καρβονύλιο (αλδεϋδικό ή κετονικό)
—> δλδ πολυϋδροξυαλδεΰδες ή πολυϋδροξυκετόνες ή προϊόντα συμπύκνωσής τους
what do we mean then when we refer to σάκχαρα
= απλά μέλη της σειράς των υδατάνθρακες τα οποία είναι συνήθως ευδιάλυτα στο νερό (aka monosaccharide)
Compare the higher MB carbs vs σαχαρα based on characteristics
The πολύπλοκοι υδατάνθρακες είναι σχετικά αδιάλυτοι στο νερό.
what reaction do carbs of higher MB endure
The υψηλότερου ΜΒ υδατάνθρακες διασπώνται προς απλά σάκχαρα με υδρόλυσή τους με οξέα ή ένζυμα.
