Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Temno

 |  30. 3. 2015
 |  Vesmír 94, 196, 2015/4

V sérii krátkých komentářů budu glosovat některé pod kůži zažrané pravdy, které se bezmyšlenkovitě tradují po celá desetiletí a brání nám vidět pestrý svět okolo. Nadpis je poněkud zavádějící: samo slovo „klišé“ už poukazuje na to, že je věčné, no a pod slovem „vědecké“ budu mít na mysli hlavně „biologické“. Od čtenářů uvítám upozornění na další podobně zažité, ale nepravdivé nebo nepřesné obraty.

„Fotosyntéza se dělí na fázi světelnou a temnostní.“ Ponechme stranou jazykově nelogickou formulaci (světelný děj probíhající v temnu); chci ukázat, že „temnostní“ fáze je univerzální formou asimilace uhlíku (ve formě oxidu uhličitého nebo metanu) do organických sloučenin a se světelnými ději může, ale nemusí být vůbec spřažena (obr. 1.).

V polovině 19. století formuloval Julius Sachs slavnou souhrnnou reakci fotosyntézy:

6CO2 + 6H2O + světlo → C6H12O6 (cukr hexóza) + O2 (odpad).

Takto zapsaná rovnice jako by naznačovala, že posvítíme-li na směs dvou plynů, dosáhneme oxidace vody a redukce CO2 (tj. přenos elektronů z vody na CO2) za současného seskupení redukovaného meziproduktu do molekuly cukru. Takto to samozřejmě neprobíhá, molekula cukru se mění na velmi složité struktury v buňce. Zde se pokusíme o zjednodušení a rovnici si rozdělíme na dvě fáze.

1. „Světelná“ fáze:

H2O + oxidovaný chlorofyl + světlo → redukovaný chlorofyl + O2 + H+.

Redukovaný chlorofyl (Chlred) je pravděpodobně nejlepším redukčním činidlem v biosféře a své elektrony rychle předává na protein ferredoxin (Fd):

Chlred + Fdox → Chlox + Fdred.

Redukovaný ferredoxin je univerzálním redukčním činidlem ve všech typech buněk a redukce s pomocí chlorofylu je jen jednou z cest, jak ho připravit. Tímto krokem se tedy fotosyntéza napojuje na síť oxidoredukčních pochodů v buňce.

2. „Temnostní“ fáze tudíž není žádnou fází čehokoliv, ale autonomní metabolickou dráhou, kdy se za pomoci redukovaného ferredoxinu provádějí energetické operace. Ty už nejsou výsostní vlastností rostlin, ale většiny organismů (včetně živočišných). Přitom nedochází k redukci molekuly CO2, jak by naznačovala souhrnná reakce: redukuje se složitý fosforylovaný cukr, na který byla molekula CO2 předem navěšena. Ferredoxin sám také neredukuje cukr přímo, ale své „energií bohaté“ elektrony posílá do buněčných dějů. Z nich v našem kontextu jsou důležité dva:

a) Redukce NADP+ na NADPH (+H+). Koenzym NADPH může poskytovat „energií nabité“ elektrony mj. do reakcí souvisejících se syntézou organických látek.

b) Řetězec transportu elektronů v membráně (například dýchání). Generuje se elektrochemický potenciál protonů napříč membránou, a ten pohání mj. syntézu ATP, kterého je při syntéze organických látek také třeba hodně.

Energie i redukční činidlo nakonec pohánějí cyklický děj; typický je Calvinův cyklus u rostlin, kdy se CO2 naváže na fosforylovaný cukr a tato sloučenina se pak v několika krocích redukuje. Nakonec se objeví nová molekula cukru a současně se obnoví zmíněný fosfocukr, připravený přijmout další molekulu CO2. Velmi podobně je to zařízeno u většiny chemoautotrofních bakterií, a to dokonce i u těch, které místo fixace CO2 váží do organických látek metan. (Existují však i způsoby fixace založené na jiném principu.)

Fotochemická reakce tedy není nutnou podmínkou fixace CO2 do organických látek, protože ferredoxin si pro tento účel dovedou připravit i chemolitotrofové, metanotrofové, archebakterie s tzv. světelnou pumpou, a dokonce i živočichové (ti však jen pro speciální syntézy). Bohužel však studenti i mnozí učitelé – dokonce i ti vysokoškolští – zůstávají k této skutečnosti slepí a nadále opakují 150 let staré „pravdy“. Proto jim nedochází, že život zvládal syntézuorganických látek mnohem dříve, než objevil kouzlo fotochemických reakcí. „Temnostní fázi“ umí skoro každý obyvatel biosféry.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyziologie
RUBRIKA: Glosy

O autorovi

Anton Markoš

Doc. RNDr. Anton Markoš, CSc., (*1949) vystudoval Přírodovědeckou fakultu UK. Na katedře filozofie a dějin přírodních věd PřF UK se zabývá teoretickou biologií. Napsal knihy Povstávání živého tvaru (1997), Tajemství hladiny (2000), Berušky, andělé a stroje (spolu s J. Kelemenem, 2004), Život čmelákův (spolu s T. Daňkem, 2005), Staré pověsti (po)zemské (spolu s L. Hajnalem, 2007), Profil absolventa (2008), editoval sborníky Náhoda a nutnost (2008), monografii Markoš a spol.: Life as its own designer (Springer, 2009), Jazyková metafora živého (2010).
Markoš Anton

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné