Download
slide1 n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012 PowerPoint Presentation
Download Presentation
Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012

Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012

257 Vues Download Presentation
Télécharger la présentation

Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012 FotosyntézaI. Primární fotochemické procesyna thylakoidní membráně Tomáš Hájektomas.hajek@prf.jcu.cz Jiří Šantrůček

  2. Máte na to !? 1/ Jaký je význam slova „foto-syntéza“ ? 2/ Jaký má fotosyntéza význam pro život na Zemi ? 3/ Dokážete pojmenovat vstupy a výstupy ? Odkud pochází kyslík? 4/ Kde k fotosyntéze dochází ?

  3. cukry O2 foton (400-700 nm) CO2 ATP, NADPH H2O Fotosyntéza – zjednodušená časoprostorová škála Passioura, Plants in Action

  4. Obsah • Přehled fotosyntézy: • Bilance: vstupy a výstupy • Místo činu: Chloroplast (anatomie) • Co se v chloroplastech děje? A jak se na to přišlo? • Thylakoidní membrána, primární procesy • Enzymatické (sekundární) pochody ve stromatu: příště… • Primární pochody a struktury ve fotosyntéze: • Absorpce světelného kvanta – pigmenty • Separace náboje • Transport elektronů • Syntéza ATP, NADPH • Ochrana fotosyntetického aparátu a regulace pochodů při fotosyntéze

  5. Co to je, když se řekne: • Autotrofní: • Fototrofní: • Heterotrofní:

  6. Donor elektronů h fotos. obecně: CO2 + 2H2A  (CH2O) + 2A + H2O h. oxygenní fotos.: vyšší i nižšší rostliny, řasy sinice CO2 + 2H2O  (CH2O) + O2 + H2O h. CO2 + 2H2S (CH2O) + 2S + H2O anoxygenní fotos.: fotosyntetické bakterie Souhrnná rovnice fotosyntézy Van Niel 1941: oxidačně-redukční povaha Jean Baptiste Boussingault 1864: CO2/O21 Fotosyntéza je světelně závislá redox reakce

  7. Místo činu

  8. Chloroplast= fotosyntetická organela eukaryot vnější membrána vnitřní membrána Am = škrobová zrna Th = thylakoid (stromatální) G = grana Pg = plastoglobuly Endosymbiotický původ

  9. Chloroplast - fotosyntetická organela eukaryot

  10. A = škrobové zrno, G = grana Pg = plastoglobuly Co se děje v chloroplastech? A jak se na to přišlo? Eukaryontní buňka: chloroplast Cornelius Van Niel oddělení oxidační a redukční části fotosyntézy: 2H2OO2+4e-+4H+ CO2+4e- +4H+(CH2O)+H2O Robert Hill (30-tá léta 20. stol.), akceptory elektronů, na světle měřil produkci O2 z vody: oxidační a redukční část fotosyntézy nejsou nutně spojeny Robert Emerson, William Arnold(30 až 50-tá léta 20. stol.), kvantová potřeba, Nutno asi 2500 chlorofylů na 1 fotochemický děj Daniel Arnon (ATP se produkuje na světle, CO2 se fixuje ve tmě (oddělitelné) Melvin Calvin & …… (50-60 l. 20. stol., sled enzym. reakcí) U,K 101

  11. Škrobový sluneční tisk list Pelargonium, negativ obrazu ... Julius von Sachs 1864: Škrob se akumuluje v listech výlučně v těch částech, které jsou osvětleny. D. Walker 57

  12. Primární fotosyntetické procesy =zachycení světelné energie na thylakoidní membráně chloroplastů

  13. Musí existovat dva spřažené mechanismy přeměny světla v chloroplastu. Z čeho to vyplynulo?

  14. Karikatura toku elektronů thylakidní membránou PS II PS I

  15. Řetězce přesunu elektronů v thylakoidní membráně - Z schéma

  16. Elektronový transport ve fotosyntetické membráně při oxygenní fotosyntéze (Z-schéma) Buch s.595

  17. …a zase trochu jinak

  18. Membránová organizace Z-schématu ! OEC

  19. Řetězce přesunu elektronů a protonů v thylakoidní membráně

  20. schéma thylakoidní membrány s vybranými základními bílkovinnými komplexy Stromatální část thylakoidní membrány Granální část thylakoidní membrány vnitřek tzv. lumen thylakoidu Komplexy ATP-syntázy U,K 100

  21. Souhrn Vstupy a výstupy látek a energie v primárních procesech oxygenní fotosyntézy

  22. Pigmenty a antény

  23. Zelenou barvu rostlin způsobuje chlorofyl.Téměř všechny fotosyntetické organismy jej obsahují. Tetrapyrolovýkruh Fytol (C20)

  24. Rostlina je zelená díky chlorofylu. Ale proč je chlorofyl zelený? Absorpce světla (fotonu) vede k přesunu molekuly do tzv. „excitovaného stavu“

  25. Akční spektrum = závislost fotosyntézy (produkce kyslíku, rychlosti fixace CO2) na kvalitě světla. Engelmannův pokus konec 19 století

  26. Co se děje s molekulou chlorofylu při absorpci světla? Modré světlo může excitovat chlorofyl do vyššího energetického stavu než červené světlo. Deexcitace se děje: teplemnebo fluorescencínebofotochemiíneboli rezonančním transportem Fluorescence chlorofylu je vždy v „délevlnnější“ červené oblasti (zákon o zachování energie).

  27. Proč musí existovat antény? Schéma fykobilisomu sinic PE=fykoeritrin, PC=plastocyanin, AP=allofykocyanin Model antény a reakčního centra

  28. Reakční centrum PSII včetně kyslík vyvíjejícího komplexu (OEC)

  29. Struktura reakčního centra PSII u oxygenních organismů (vyšších rostlin, řas, sinic)

  30. Oxidace vody akumulace náboje 2H2O  O2+4H+ + 4e- temnotněadaptovanýstav

  31. Fotofosforylace, ATP-syntáza

  32. pokus Jagendorfa

  33. Membránová organizace Z-schématu Lumen: nízké pH (nahromaděné H+)

  34. Komplex ATP-syntázy

  35. Regulace, ochrana, xantofylový cyklus

  36. Karotenoidy - chemismus Geranylgeranyl difosfát (20 C) Fytoen (40 C, 9 C=C) Fytoflueh (40 C, 10 C=C) -karotén (40 C, 11 C=C) Neurosporen (40 C, 12 C=C) Lykopen (40 C, 13 C=C) -karotén (40 C, 11 C=C 2cykly) Zeaxantin (40 C, 11 C=C, 2 cykly, 2×OH)

  37. ! Xantofylový cyklus Antioxidanty

  38. Otázky, shrnutí 1) Dokázali byste odvodit, kolik fotonů (jednofotonových záblesků) musí chlorofyly RC fotosystémů zachytit, aby se vyvinula jedna molekula kyslíku a proces kontinuálně probíhal? 2) Na kterých dvou místech je spojen transport elektronůs transportem a tvorbou protonového gradientu? 3) Jak se rostlina brání nadměrné ozářenosti (na úrovni thylakoidů)?