Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012 Fotosyntéza I. Primární fotochemické procesy na thylakoidní membráně Tomáš Hájek Jiří.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012 Fotosyntéza I. Primární fotochemické procesy na thylakoidní membráně Tomáš Hájek Jiří."— Transkript prezentace:

1 Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012 Fotosyntéza I. Primární fotochemické procesy na thylakoidní membráně Tomáš Hájek Jiří Šantrůček

2 Jaký je význam slova „foto-syntéza“ ? Jaký má fotosyntéza význam pro život na Zemi ? Kde k fotosyntéze dochází ? Dokážete pojmenovat vstupy a výstupy? Odkud pochází vzdušný kyslík? Na rozehřátí…

3 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 pochody –Stroma: enzymatické (sekundární) pochody Primární pochody a struktury ve fotosyntéze: –Absorpce světelného kvanta – pigmenty –Separace náboje –Transport elektronů –Syntéza ATP, NADPH Ochrana fotosyntetického aparátu a regulace Sekundární (biochemické – enzymatické) pochody –(druhá část přednášky)

4 Co to je, když se řekne: Autotrofní: Fototrofní: Heterotrofní:

5

6 CO 2 + 2H 2 S  (CH 2 O) + 2S + H 2 O h.  anoxygenní fotos.: fotosyntetické bakterie Souhrnná rovnice fotosyntézy CO 2 + 2H 2 O  (CH 2 O) + O 2 + H 2 O h.  oxygenní fotos.: rostliny vč. řas, sinice Jean Baptiste Boussingault 1864: CO 2 /O 2  1 CO 2 + 2H 2 A  (CH 2 O) + 2A + H 2 O hh Donor elektronů fotosyntéza obecně: Van Niel 1941: oxidačně-redukční povaha Fotosyntéza je světelně závislá redox reakce

7 Chloroplast = fotosyntetická organela eukaryot

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

9 Chloroplast - fotosyntetická organela eukaryot

10 Eukaryontní buňka: chloroplast U,K 101 A = škrobové zrno, G = grana Pg = plastoglobuly Co se děje v chloroplastech? A jak se na to přišlo? Cornelius Van Niel oddělení oxidační a redukční části fotosyntézy: 2H 2 O  O 2 +4e - +4H + CO 2 +4e - +4H +  (CH 2 O)+H 2 O Robert Hill (30-tá léta 20. stol.), akceptory elektronů, na světle měřil produkci O 2 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, CO 2 se fixuje ve tmě (oddělitelné) Melvin Calvin & …… (50-60 l. 20. stol., sled enzym. reakcí)

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

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 thylakoidní membránou PS IIPS I

15 Řetězce přesunu elektronů v thylakoidní membráně - Z schéma

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

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 U,K 100 Stromatální část thylakoidní membrány Granální část thylakoidní membrány vnitřek tzv. lumen thylakoidu Komplexy ATP-syntázy

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

22 Pigmenty a antény

23 Zelenou barvu rostlin způsobuje chlorofyl. Téměř všechny fotosyntetické organismy jej obsahují. Tetrapyrolový kruh 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 CO 2 ) na kvalitě světla. Engelmannův pokus konec 19 století

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

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

28 Reakční centrum PSII včetně kyslík vyvíjejícího komplexu (OEC – oxygen evolving complex)

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

30 Oxidace vody 2H 2 O  O 2 +4H + + 4e - temnotně adaptovaný stav akumulace náboje

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

37 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) Karotenoidy - chemismus

38

39 ! Xantofylový cyklus Antioxidanty

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


Stáhnout ppt "Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012 Fotosyntéza I. Primární fotochemické procesy na thylakoidní membráně Tomáš Hájek Jiří."

Podobné prezentace


Reklamy Google