Fotosyntéza – obecná charakteristika, základní chemická rovnice, význam pro život, fáze fotosyntézy (místo průběhu, podmínky, vstupní látky, výstupní produkty), faktory ovlivňující fotosyntézu.

Dýchání – obecná charakteristika, anaerobní a aerobní dýchání (místo průběhu, vstupní a výstupní látky, chemické rovnice).

Minerální výživa rostlin.

• Studuje životní funkce a individuální vývoj rostlin.

Fotosyntéza

• Jeden z nejdůležitějších dějů v přírodě.
• Dochází k zachycení sluneční energie (fotonů) a k následné syntéze organických látek (sacharidy, mastné kyseliny a prekurzory aminokyselin) z oxidu uhličitého a vody.
• Vyšší rostliny, zelené a hnědé řasy, jednobuněčné sinice, zelené a purpurové bakterie.
• Primární děj (přenos elektronů a protonů), sekundární děj (fixace uhlíku – Calvinův cyklus).
• Dvoustupňový proces.
• Sluneční energie se využije k oxidaci vody.
• Elektrony se využijí k redukci CO₂.
• Probíhá pouze u autotrofních organismů.
• Celý proces lokalizován v chloroplastech, primární fáze v thylakoidech, sekundární fáze ve stromatu.
• 
• Rovnice fotosyntézy:
  • 6CO₂ + 12H₂O -> C₆H₁₂O₆ + 6H₂O + 6O₂, vše probíhá za přítomnosti chlorofylu a světla.
• Schéma fotosyntézy:
• 
• Barviva plastidů:
  • Chlorofyl – zachycuje modrofialové a červené spektra.
  • Fykocyan a fykoerytrin – zachycují zelené a žluté spektra.
  • Xantofyly a karotenoidy – zachycují modrozelené spektra.
• Primární fáze fotosyntézy:
  • „světelná fáze“
  • Reakce závislé na světle uskutečňující se v thylakoidech.
  • Probíhá přeměna světelné energie (fotony) na chemickou energii (ve formě ATP – adenosintrifosfát a NADPH – meziprodukt, nikotinamid adenin dinukleotid fosfát v redukovaném stavu).
  • Jako vedlejší produkt vzniká kyslík.
  • Chlorofyl a se oxiduje a přeměňuje energii pohlceného fotonu na energii chemickou.
  • Cyklická fosforylace:
    • Uvolněné elektrony z chloroplastu jsou přenášeny přenašeči a nakonec se vracejí do excitované molekuly chlorofylu a vytváří se ATP.
  • Necyklická fosforylace:
    • Chlorofyl je redukován elektrony uvolněnými při fotolýze vody (rozklad vody světlem) a vzniká NADPH₂, ATP a kyslík.
• Sekundární fáze fotosyntézy:
  • „temnostní fáze“
  • Reakce již nejsou závislé na teple a probíhají ve stromatu chloroplastu.
  • Energie ATP a meziprodukt NADPH₂ jsou dále využity pro fixaci CO₂, který se zabudovává do sacharidů v sekundárních pochodech fotosyntézy.
  • CO₂ se navazuje v Calvinově cyklu.
  • Výsledkem je cukr – glukóza (C₆H₁₂O₆).
  • 
• Produkty fotosyntézy:
  • Asimiláty.
  • Chemická energie uložená ve formě organické látky.
  • Rostliny ji ukládají do zásobních orgánů.
  • C3 – probíhá pouze temnostní fáze fotosyntézy (Calvinův cyklus), rostliny mírného pásu.
  • C4 – probíhá Calvinův a Hatchslackův cyklus, některé tropické rostliny.
  • CAM – probíhají oba cykly, ale jsou časově separovány.
• Faktory ovlivňující fotosyntézu:
  • Světlo.
  • Koncentrace CO₂ – ve skleníku vyšší než ve vzduchu – výnosnější.
  • Teplota – u nás optimum 15-25 stupňů.
  • Voda – nedostatek způsobuje uzavření průduchů, znemožní vstup CO₂.
  • Vnitřní – stáří listů, množství chlorofylu, fytohormony.
• Význam fotosyntézy:
  • Přeměna světelné energie na chemickou.
  • Vznik biomasy – produkce organických sloučenin.
  • Produkce kyslíku.
  • Udržování stále koncentrace CO₂.
  • Udržuje život na zemi.
• Rostliny C3, C4 a CAM:
  • Rozlišení rostlin podle způsobu fixace CO₂ při fotosyntéze.
  • U C3 reaguje CO₂ s ribulosa-1,5-biofosfátem za katalýzy enzymu rubisco a prvním detegovatelným produktem je tříuhlíkatá (proto C3) sloučenina 3-fosfoglycerátu.
  • U C4 se CO₂ váže s fosfoenolpyruvát (PEP) na oxalacetát, který je převáděn na malát a posléze na pyruvát, proces probíhá v buničině listů.
  • CAM – udržuje pro sebe potřebné látky v noci, tedy akumulují CO₂ během noci, v denním světle pak aktivují Calvinův cyklus.
  • U rostlin C3 se neprojevuje odolnost vůči suchu, většina rostlin C4 je adaptovaná na vysoké teploty.