Prøve kapittel 3 og 4

Kapittel 3.1 – alle organiser trenger energi for å kunne leve

Fotosyntetiserende organismer/produsenter: Arker, planter og bakerier. Tar opp solenergi og bruker energien i reaksjoner der det dannes glukose og oksygen av vann, solenergi og karbondioksid.  

Autotrofe organismer: produserer organiske forbindelser av uorganiske forbindelser. 

Fotoautotrofe organismer: autotrofe organismer som driver fotosyntese. De har celler som inneholder fargestoff, nemlig pigmenter (f.eks.: klorofyll). Fargestoffene fanger energien i sollyset og omdanner det til kjemisk energi. 

Prokaryote organismer: encellede organismer (f.eks: bakterier). Her er klorofyllet bundet til cellemembranen. Fotosyntese foregår i cellemembranen.

Eukaryote organismer: en eller flercellede organismer (f.eks: planter). Klorofyllet er samlet i egne organeller som kalles kloroplast. 

Protister: encellede eukaryote organismer. 

Gjennom evolusjon har:

-         Bakterier utviklet seg til protister.

-         Protister utviklet seg til planter.

Vannlevende protister: Alle protister som lever i vann er fotosyntetiserende. De produserer mye oksygen og energirike organiske forbindelser. Står for mer enn halvparten av jordas fotosyntese. 

Alle organismer levde uten oksygengass før fotosyntese, altså anaerobt (celleånding uten oksygen). Etter at fotosyntese oppstod ble det tilgang på oksygengass og organismer utviklet aerob celleånding (med oksygen). 

Fotosyntese:

Vann + karbondioksid + solenergi à Glukose + oksygen

6 H2O + 6 CO2 + solenergi à  C6 H12 O6 + 6 O2

Kapittel 3.2 - Pigmenter som fanger solenergi

Pigmenter: det som fanger solenergi. 

Sollyset kan enten bli 

-         Absorbert: varmer opp/setter i gang kjemiske/biologiske prosesser.

-         Transmittert: passerer gjennom objektet. 

-         Reflektert. Det reflekterte lyset er det som bestemmer fargen på planten. 

Desto flere pigmenter desto mer sollys kan planten absorbere. 

Når høsten kommer omdannes klorofyllet til et annet stoff, da trekker planten stoffet inn i stengelen for å spare på det til neste år. Når klorofyllet blir tatt ut blir bladene gule. 

Forskjellig typer pigmenter absorberer, reflekterer og transmitterer lys med forskjellige farger. 

Prokaryote organismer: bakterier og arker kan ha fotosyntese ved hjelp av forskjellige pigmenter som er festet i cellemembranen og i foldet innbuktning der. 

Kapittel 3.3 – bladene og kloroplasteret

Blad

Oppbygging av blad: 

-         De har overhud og underhud med spalteåpninger.

Palisadeceller

-         Under overhuden finner vi palisadeceller som danner palisadevev.

-         Palisadevevet består av lange, boks formede celler. 

-         Inne i palisadecellene sirkulerer Cytoplasmaet slik at alle organeller kan bevege seg, slik at alle kloroplastene kommer nær overflaten og fange solenergien.

Svampeceller

-         Under palisadevevet finner vi svampeceller, som danner svampvev. 

-         Cellene er runde og uregelmessige 

-         Det er store luftrom mellom dem, hvor det er luft som inneholder O2, CO2 og vanndamp. 

-         Under svampvevet ligger underhuden, underhuden har spalteåpninger som åpnes og lukkes ved hjelp av lukkeceller. 

-         Spalteåpningene regulerer hvor mye CO2, O2 og vanndamp kan slippes inn og ut. 

Heliotropisme: vender bladene mot lyset når sola beveger på seg. 

Fototropisme: vokser mot lyset. 

Kloroplasteret

Hvor fotosyntese foregår, her blir solenergi, vann og karbondioksid omdannet til oksygengass og glukose. 

Ytterst i en kloroplast er det en dobbel ytre membran, så en ytre membran og en indre membran. Inne i kloroplasteret er det væske som kalles stroma. Inne i stromaen ligger det membrandekte sekker med væske, tylakoider. En stabel med tylakoider kalles en Granum. Membran rundt en tylakoid kalles en tylakoidmembran, og i den ligger alle pigmentene som deltar i fotosyntese.

Kapittel 3.4 – den lysavhengige reaksjonen

Lysavhengig reaksjon: første del av fotosyntese hvor lys energi omdannes til bundet energi. Den kjemiske energien blir lagret i to energibærerne forbindelser ATP og NADH i tillegg dannes oksygen. 

Antennekompleks: samspill mellom molekyler i Tylakoidmembranen, her samarbeider pigmenter med proteiner og enzymer for å ta opp mest mulig solenergi/flest mulig av forskjellige bølgelengder. 

Klorofyll tar opp mindre lys uten antennekomplekset, desto flere forskjellige pigmenter kloroplasteret har, desto mer solenergi kan tas opp. 

Pigmenter tar opp solenergi og sender energien videre til klorofyllet. 

1-     Sollys treffer pigmenter.

2-     Elektronene i atomene i pigmentet får tilført solenergien og blir eksitert.

3-     De eksiterte elektronene blir tatt opp av en elektronakseptor. 

4-     De eksiterte atomene blir altså overført til klorofyllet, som da er en elektronakseptor. 

Klorofyllet

1-     Når sollys treffer klorofyllet, eller når det får tilført energi fra pigmenter i antenne komplekset, blir klorofyllatomene eksitert. 

2-     Eksiterte elektroner i klorofyllet (elektrondonor) blir tatt opp av et protein. 

3-     Etter dette vil proteinet som tok opp elektronet gi det videre til et annet protein, osv. Detter kalles for elektrontransportkjeden. 

Fotosystemene

Består av antennekompleks + elektrontransportkjeden. Skjer i tylakoidemembranen, her blir solenergi fanget opp. 

Fotosystem II

1-     Sollyset treffer et klorofyllmolekyl (K), det blir tilført energi så to elektroner hopper ut til et høyere skall (K*). 

2-     De to elektronene blir tatt opp av en elektronakseptor (et protein). Det blir ført videre i en elektrontransportkjede. 

3-     Klorofyllet blir positivt ladd, K2+. For at det igjen skal kunne ta opp solenergi må det ta opp 2 elektroner.

4-     Det gjør det ved å ta opp to elektroner fra et vannmolekyl (H2O). Vannmolekylet blir da spaltet til oksygengass og H+-ioner. Oksygengassen går ut av bladet. 

5-     H+ ionene (protoner) gjør at innsiden av tylakoidemembranen blir positiv i forhold til utsiden. Dette gir en spenning. 

6-     Når elektronene blir overført fra protein til protein bruker de energi fra det eksiterte elektronet til å pumpe flere H+ ioner fra stroma og til det indre av granum. 

7-     Store mengder H+-ioner hopper seg opp inne i granum, dette øker spenningen. Denne ladningsforskjellen kalles en protongradient.  

8-     Protongradienten brukes til å danne ATP. 

9-     Når H+ ionene skal ut i stroma må de gjennom spesielle porter i tylakoidemembranen, de består av ATP-ase-enzymet. 

10- ATP-ase-enzymet katalyserer reaksjonen der det blir dannet ATP. Når H+ionene passerer portene frigjøres det energi som blir brukt i reaksjonen der det dannes ATP and ADP. 

Fotosystem I

1-     Sollyset treffer et klorofyllmolekyl (K), det blir tilført energi så to elektroner hopper ut til et høyere skall (K*). 

2-     De to elektronene blir tatt opp av en elektronakseptor (et protein). Det blir ført videre i en elektrontransportkjede. 

3-     Klorofyllet blir positivt ladd, K2+. For at det igjen skal kunne ta opp solenergi må det ta opp 2 elektroner.

4-     Det gjør det ved å ta opp to elektroner fra det siste proteinet i elektrontransportkjeden. 

5-     Elektronene blir overført fra protein til protein, det ender i stroma. 

6-        
De to elektronene blir bundet sammen med NADP+ og et H+ ion. Det blir altså NADP+ + 2E- + H+ -à NADPH

Kapittel 3.5 – Den lysuavhengige reaksjonen

Kan skje i lyset og mørket, er avhengig av den kjemiske energien fra ATP og NADPH. Oppstår i stroma, får hjelp av enzymer som flyter rundt. 

Calvin syklusen

1-     CO2 blir bundet, kalles karbonfiksering.

2-     Spalteåpningen i underhuden åpner og slipper inn CO2. 

3-     3 ribulose 1,5-bifosfat molekyler binder seg til hvert sitt karbondioksidmolekyl (1C) og vannmolekyl, har enzymet rubisco som katalysator. 

4-     De 3 ribulose 1,5-bifosfat molekyler har 5 karbonatomer hver, hvert av molekylene kobler seg til et karbonatom (fra karbondioksid). 

5-     Tre molekyler av en sekskarbonforbindelse blir dannet. 

6-     Sekskarbonforbindelse er ustabil, den blir spaltet til 6 molekyler med 3 karboner i hver. 

Kapittel 3.6 – Ytre faktorer

Abiotiske faktorer påvirker fotosyntese, dette kalles minimumsfaktorer. De er:

Tilgang på CO2

CO2 blir brukt for å bygge glukosemolekyler, hvis vi øker CO2 konsentrasjonen i et drivhus vil produksjonen øke. Konsentrasjonen av CO2 kan ikke gå over 0,5% for da virker gassen som en gift.

Temperatur

Planetenes enzymer er tilpasset en optimal temperatur, dersom temperaturen øker for mye kan enzymene bli denaturert. 

Lyskvalitet og lysmengde

Forskjellig pigmenter absorberer lys med forskjellige bølgelengder. Hvis en plante med mye klorofyll og få andre pigmenter blir satt under et grønt lys, vil det grønne lyset bli reflektert og ikke absorbert, lite lys vil kunne bli brukt til fotosyntesen. 

For sterkt lys kan svi pigmenter, og kloroplasteret kan da bli ødelagt og gå til grunne. For lite lys gjør at klorofyllet ikke kan bli eksitert og da blir det lite fotosyntese og dermed lite produksjon. 

Tilgang på næringssalter

Klorofyll, andre pigmenter, enzymer og andre proteiner inneholder grunnstoffer som de får av å suge vann med næringssalter fra jorda. Klorofyllmolekylet inneholder magnesium. Proteiner inneholder blant annet nitrogen, fosfor og svovel. Planter som får for lite av disse næringsstoffene klarer ikke å lage nok klorofyll eller nok proteiner som kan delta i elektrontransportkjeden. Klorose gulfarging på bladene pga klorofyllmangel. Nekrose brune og døde områder på bladene pga ingen fotosyntese. 

Vann

Planter trenger vann i fotosyntesen. Når det er for lite vann lukker de spalteåpningene for å unngå fordamping, da blir CO2 hindret i å komme inn, CO2 er da minimumsfaktoren. I tillegg kan planter dø av vannmangel pga uttørkede celler som faller sammen slik at stilken knekker. 

Kapittel 4.1 – metabolismen

I nedbrytningsprosesser blir energi frigitt når molekylene reagerer og danner nye og mindre forbindelser. Små molekyler transporteres med blodet, de brukes som byggesteiner slik at kroppen kan sette sammen små molekyler til store eller bryte ned molekylene og frigi energi som kan utnyttes til f.eks. aktiv transport eller varme. 

Metabolismen: /stoffskiftet. Summen av alle prosesser der energi og byggesteiner blir bundet eller frigjort. 

Anabolismen: en del av metabolismen. Oppbygging av små molekyler til store. 

Katabolismen: en del av metabolismen. Nedbrytning av store molekyler til små molekyler. Store organiske molekyler blir brutt ned og brukt i nye forbindelser eller brutt ned videre i celleånding.

I celleånding blir energi enten frigjort som varme, overført til andre molekyler (ATP, NADPH, FADH2) eller brukt til å utføre arbeid. 

Kapittel 4.2 – aerob celleånding

Med oksygen. Aerob nedbrytning av glukose deles inn i:

1-     Glykolysen

2-     Krebs syklusen

3-     Oksidativ fosforylering

I de to første, blir molekyler brutt ned og energien de frigir blir overført til energibærere i form av ATP, NADH, FADH2. I den tredje prosessen blir energien i NADPH og FADH2 brukt til å danne ATP.

Glykolysen: nedbrytning av glukose

1-     2 ATP molekyler blir spaltet og fosfatgruppene (P) blir overført til et glukosemolekyl, vi får da et molekyl av fruktose 1,6 bifosfat (6C)

2-     Fruktose 1,6 bifosfat er nå veldig energirikt og ustabilt, så det blir fort spaltet til to molekyler trifosfat (trekarbon, 3C)

3-     Trifosfat blir omdannet og fosfatgruppene og energien blir frigjort. 

4-     Noe av energien blir brukt til å binde 4 elektroner og 2 H+ ioner, det dannes to NADH.

5-     Samtidig blir 4 ADP, og 4 fosfatgrupper (to fra glukosemolekylet) bundet slik at vi får 4 ATP. 2 ATP blir brukt slik at reaksjonen kan gjentas. 

6-     De to trekarbonforbindelsene som er dannet etter at fosfatgruppen er fjernet er to molekyler pyrodruesyre. 

Krebs syklus

Skjer i mitokondrien, det har en dobbel membran, utsiden er glatt og innsiden er buktet slik at den får en stor overflate.

Pyrodruesyren fortsetter inn i mitokondrien, den er så liten at den kommer inn i det innerste rommet ved diffusjon.

1-     Før pyrodruesyren kommer inn i krebssyklusen spalter det av et karbondioksidmolekyl (1C). Energi blir frigjort og det dannes ett NADPH.

2-     Resten av tokarbonforbindelsen (2C) blir koblet til koenzymA. Da dannes det acetyl-koenzymA. 

3-     Oksaleddiksyre og vann kopler seg til acetyl-koenzymA. Produktet i den første reaksjonen er sitronsyre (6C).

4-     2 karbondioksid spaltes av sitronsyren og vi får ravsyre (4C). Energien som blir frigitt brukes til å danne to NADPH.

5-     Strukturen til ravsyre endres flere ganger, det går fra ravsyre til fumarsyre til eplesyre til oksaleddiksyre. 

6-     Når ravsyre går til fumarsyre frigjøres energi som blir lagret i ett ATP molekyl og ett molekyl FADH2.

7-     Ved strukturendring fra fumarsyre til eplesyre bindes ett H2O molekyl. 

8-     Ved strukturendring fra eplesyre til oksaleddiksyre blir energi frigjort til å danne NADH. 

Oksidativ fosforisering

Skjer i den buktete indre mitokondriemembranen. Her blir energi fra NADPH og FADH2 overført til ATP. Her blir oksygengass brukt. 

1-     NADH og FADH2 frigir energi, elektroner og H+ ioner. Elektronene blir tatt opp av spesielle proteiner i mitokondriemembranen. 

2-     Elektronene blir transportert fra protein til protein, energi blir frigitt. 

3-      Energien brukes til å pumpe H+-ioner gjennom transport kanaler fra det innerste rommet i mitokondrien og ut i mellomrommet mellom de to mitokondriemembranene. 

4-     Det blir et overskudd av positiv ladning i mellomrommet, det blir mer positivt enn det innerste rommet og det skapes en spenning, protongradient. 

5-     I den indre membranen ligger det transports kanaler med ATP-ase-enzymer.

6-     Ladningsforskjellen mellom det indre rommet og mellomrommet gjør at H+ ionene slipper gjennom transport kanalen og inn i det innerste rommet, energi blir frigjort. 

7-     Energien blir brukt i reaksjoner der ADP og fosfatgrupper danner ATP. ATP-ase katalyserer reaksjonen.

8-     H+ ionene som er i overskudd i det innerste rommet blir koblet til oksygengass og til sammen danner vannmolekyler. Oksygen trengs altså bare på slutten. 

2 NADH = 5 ATP

2 FADH2 = 3 ATP

1 Glukosemolekyl = 32 ATP 

Kapittel 4.4 – Kostholdet og omsetning av næringsstoffer

Proteiner brytes ned til aminosyrer, aminosyrene blir omdannet til pyrodruesyre, ravsyre eller fumarsyre og blir videre brutt ned i den aerobe celleåndingen. 

Fett brytes ned til fettsyrer og glyserol. Glyserol omdannes til pyrodruesyre som brukes i Glykolysen. Fettsyren transporteres inn i mitokondrien og omdannes til acetyl-koenzymA, ravsyre eller sitronsyre. 

Karbohydrater brytes ned til monosakkarider (f.eks. glukose).

Alle stoffene kan være med i delreaksjonene i anaerob og aerob celleånding.