W procesie fotosyntezy ATP jest wytwarzany w fazie zależnej od światła. Na rysunku
zilustrowano przebieg doświadczenia, przeprowadzonego w całkowitej ciemności, w którym
wyizolowane z komórki chloroplasty zakwaszano przez zanurzenie ich w fizjologicznym
roztworze o wartości pH równej 4. Gdy pH wnętrza tylakoidu chloroplastu osiągnęło wartość
pH równą 4, chloroplasty przenoszono do roztworu zasadowego o wartości pH równej 8,
zawierającego ADP i Pi. W tych warunkach wartość pH stromy chloroplastu wzrastała szybko
do 8, natomiast pH wnętrza tylakoidów przez pewien czas pozostawało na poziomie wartości
pH równej 4. Po takim potraktowaniu chloroplastów wzrastało w nich stężenie ATP.
Na podstawie: http://www.wiley.com/college/karp/0471389137/ep/experimental_pathways.pdf;
L. Stryer, Biochemia, Warszawa 1999, s. 709.
a)
Dorysuj grot strzałki ilustrującej transport protonów (H+) pomiędzy wnętrzem tylakoidu a stromą chloroplastu w tym doświadczeniu i wyjaśnij, dlaczego chloroplasty były zdolne do syntezy ATP w ciemności.
b)
Wyjaśnij rolę światła w produkcji ATP w procesie fotosyntezy.
Uczniowie przygotowali do doświadczenia dwa zestawy (A i B) przedstawione na rysunku. Zlewkę i probówki w zestawie A napełnili odstaną wodą wodociągową, natomiast zlewkę i probówki w zestawie B – odstaną wodą wodociągową, w której rozpuścili niewielką ilość wodorowęglanu potasu (KHCO3). Oba zestawy umieścili obok siebie, w tej samej odległości od źródła światła. Po pewnym czasie stwierdzili, że proces fotosyntezy przebiegał intensywniej w roślinach z zestawu B niż w roślinach umieszczonych w zestawie A.
a)
Podaj parametr, za pomocą którego można określić intensywność fotosyntezy w tym doświadczeniu.
b)
Wyjaśnij, dlaczego w roślinach z zestawu B fotosynteza przebiegała intensywniej.
Informacje do zadania 8.
W tabeli przedstawiono wyniki doświadczenia, w którym przy wysokim stężeniu CO2 badano
wpływ natężenia światła na intensywność fotosyntezy w dwóch różnych temperaturach.
Natężenie światła (jednostki umowne)
Intensywność fotosyntezy (mm3 CO2/cm2h)
20°C
30°C
0
0
0
2
110
145
4
160
225
6
200
270
Na podstawie: A. Szweykowska, Fizjologia roślin, Wyd. Naukowe UAM, Poznań, 1998.
a)
Na podstawie danych w tabeli narysuj wykresy liniowe ilustrujące wpływ natężenia światła na intensywność procesu fotosyntezy w temperaturze 20 °C i 30 °C, przy wysokim stężeniu CO2. Zastosuj jeden układ współrzędnych.
b)
Na podstawie wykresu sformułuj wniosek dotyczący wpływu natężenia światła na intensywność fotosyntezy, przy wysokim stężeniu CO2, w zależności od temperatury.
W fazie fotosyntezy zależnej od światła dochodzi do syntezy składników siły asymilacyjnej,
która jest niezbędna do przebiegu fazy niezależnej od światła.
Poniżej zapisano niepełne równanie reakcji fazy fotosyntezy zależnej od światła.
Wpisz w wyznaczonym miejscu substraty tej reakcji oraz podkreśl wśród jej produktów składniki siły asymilacyjnej.
Na proces fotosyntezy składają się reakcje zależne i reakcje niezależne od światła.
Spośród poniższych zdań zaznacz dwa, które zawierają prawdziwe informacje dotyczące przebiegu i lokalizacji reakcji fotosyntezy.
Wykorzystanie energii świetlnej w procesie fotosyntezy umożliwiają cząsteczki chlorofilu zgrupowane w tzw. fotoukładach, w stromie chloroplastu.
Produkcja ATP i NADPH jest rezultatem inicjowanej przez światło wędrówki elektronów przez łańcuch przenośników oraz fotolizy wody.
W czasie reakcji fosforylacji cyklicznej, odbywającej się w tylakoidach chloroplastów, zachodzi synteza ATP połączona z powstawaniem NADPH.
Wytworzone NADPH jest wykorzystywane w cyklu Calvina do syntezy cukru (aldehydu 3-fosfoglicerynowego), jako czynnik utleniający i jako źródło energii.
W cyklu Calvina przekształcanie dwutlenku węgla w cukier (aldehyd 3-fosfoglicerynowy) rozpoczyna się przyłączeniem cząsteczki dwutlenku węgla do cząsteczki pięciowęglowego związku organicznego.
Sinice, podobnie jak rośliny, mają zdolność fotosyntezy. Ich podstawowym barwnikiem
fotosyntetycznym jest chlorofil a, wspomagany przez karoten i fikobiliny. Donorem wodoru
w procesie fotosyntezy u sinic jest woda.
Zaznacz poniżej właściwe określenie fotosyntezy przeprowadzanej przez sinice. Odpowiedź uzasadnij.
A. Fotosynteza oksygeniczna (z wytworzeniem tlenu).
B. Fotosynteza anoksygeniczna (bez wytworzenia tlenu).
Na schemacie przedstawiono wymianę substancji między cytozolem komórki i stromą
chloroplastu przez błonę wewnętrzną chloroplastu. (Schemat nie uwzględnia przepuszczalnej
zewnętrznej błony chloroplastu).
Spośród poniższych stwierdzeń wybierz i zaznacz dwa, które można sformułować na podstawie schematu.
Transport różnych substancji przez błonę wewnętrzną chloroplastu jest możliwy tylko
dzięki udziałowi przenośnika fosforanowego.
Transport produktu cyklu Calvina-Bensona ze stromy chloroplastu do cytozolu wymaga
udziału przenośnika fosforanowego.
Sprzężenie transportu jonów fosforanowych z transportem fosfotriozy pozwala uzupełniać
ubytek fosforu w stromie spowodowany eksportem fosfotrioz do cytozolu.
Sprzężenie transportu jonów fosforanowych z transportem fosfotriozy pozwala uzupełniać
ubytek jonów, które są potrzebne do syntezy sacharozy w cytozolu.
Transport fosfotriozy i transport jonów fosforanowych mogą być ze sobą sprzężone,
ponieważ odbywają się jednocześnie i w tym samym kierunku.
Na schemacie przedstawiono udział przenośnika fosforanowego w transporcie fosfotrioz
i fosforanu. Pominięto zewnętrzną błonę chloroplastu i przestrzeń międzybłonową.
Na podstawie analizy schematu wyjaśnij, uwzględniając kierunki transportu, jakie znaczenie dla efektywnego przebiegu procesu fotosyntezy ma sprzężenie transportu fosfotrioz i fosforanu.
