Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 42

Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012 PowerPoint PPT Presentation


  • 89 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012. Fotosynt éza II. Sekundární procesy – fixace uhlíku. Tomáš Hájek [email protected] Jiří Šantrůček. Vše pochází ze slunce …. Člověk když jí, tak roste. Ale z čeho roste strom …? Co jí ?. Z vody.

Download Presentation

Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012

FotosyntézaII. Sekundární procesy – fixace uhlíku

Tomáš [email protected]

Jiří Šantrůček


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Vše pochází ze slunce …


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Člověk když jí, tak roste.

Ale zčeho roste strom …?

Co jí ?

Z vody.


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Joseph Priestley (1733-1804) anglickýchemik, filozof, duchovní a pedagog. Proslavil se jako objevitel oxidu uhličitého a spoluobjevitel kyslíku. Hájil flogistonovou teorii. Flogiston=substance, která ozdravuje vzduch „vitiated by animal respiration“

O sto šedesát let později :

Ale nejen z vody …

Také vyměňuje něco se vzduchem (flogiston) 1770

Ingen-Housz: jen zelené části rostlin mají tuto schopnost (1779)

Liebig (německý chemik, 1840): jediným zdrojem uhlíku pro rostliny je CO2 v atmosféře


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Z čeho roste strom?

(Jaké látky z okolí jsou potřeba k fotosyntéze ?)


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Asimilace CO2 rostlinami

Malvin Calvin, Andrew Benson a James A. Bassham

M. Calvin (1911-1997)

Nobelova cena za chemii 1961


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Calvin-Bensonův cyklus

(PCR = Photosynthetic Carbon Reduction)


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Fotosyntetické procesy v chloroplastech - souhrn


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Schéma a stechiometrie

Calvinova cyklu

Jaká je energetická potřeba pro fixaci jedné molekuly CO2?

Která fáze je energeticky nejnáročnější?

fosfoglycerát

Na 3 mol CO2

Redukce: 6 ATP

6 NADPH

Regenerace:

3 ATP

1 CO2: 3 ATP + 2 NADPH

fosfoglyceraldehyd


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

V jaké stabilní molekule seprvně objeví nověasimilovaný uhlík?


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Všimněte si jak se strukturou molekuly

liší první a konečný produkt redukční

fáze Calvinova cyklu.


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

A zase trochu jinak, tentokrát česky s obrázkem z Wikipedie


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Ale co enzymy?

RUBISCO


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Rubisco

nebo názorněji

RuBisCO

8 malých podjednotek

(červeně, viditelné 4) a osmi

velkých podjednotek (modře a

zeleně dimery).

Katalytické centrum je na velkých, které jsou kódovány v DNA chloroplastu.

Malé jsou kódované v jádře.

Je to nejčetnější protein na Zemi (cca polovina proteinů v rostlině – je totiž velmi pomalý).

Kofaktorem je atom horčíku (Mg).


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Tři kroky nutné pro to, aby RuBisCO

mohla karboxylovat RuBP (aktivace).

Odštěpení

fosforylovaného

cukru

1.

3.

Vazba Mg(z tylakoidů)

Výsledkem nutnosti RuBisCO aktivovat je nástup fotosyntetické fixace CO2 (fáze indukce) pomalý (musí se rozběhnout primární procesy)

karbamylace

na lyzinu v RC

2.


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

H-C-OH

Fotorespirace

Na RuBisCO soutěží o vazbu CO2 a O2

(Karboxylace nebo Oxygenace)

PCR cyklus

Glykolátový cyklus = tzv. fotorespirace

O2

CO2

CO2


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

První stabilní produkty oxygenace

První stabilní produkty asimilace CO2


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

V peroxizómech

V mitochondriích


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

K čemu fotorespirace je vůbec dobrá?

Co je důsledkem oxygenační aktivity RuBisCO ?

Fotosyntéza+ fotorespirace


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

CO2 koncentrační mechanismy,

C4, CAM


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Kde v přírodě mají (měly) rostliny málo CO2 ?


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

PEP-karboxyláza

CO2

RuBisCO


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

C3 anatomie listu oleandru

C4 anatomie listu kukuřice


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Procesy C4 fotosyntézy a jejich rozdělení v buňkách

Mezofylovábuňka

Věnčitá buňka


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Procesy C4 fotosyntézy a jejich rozdělení v buňkách


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

C4 fotosyntéza a změny CO2 v atmosféře: čím více tím hůře

C3 profit

C4 profit


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Jaký je klíčový enzym C4 fotosyntézy ?

Jaké ekologické prostředí preferují C4 rostliny?


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

CAM rostliny

Crassulaceae Acid Metabolism


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

CAM rostliny


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Produkce cukru a škrobu, asimiláty


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Faktory prostředía fotosyntéza


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Faktory prostředí a fotosyntéza

Glacial

150 ppm CO2

Pre-industry

270 ppm

Current

350 pm

Future

700 ppm


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

CO2 křivka fotosyntézy

Světelná křivka fotosyntézy


Short intro into stable isotopes fractionation carbon

Short intro into stable isotopes fractionation.Carbon

Informaton for biological chemistry students 2008


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Global scale

16O

16O

12C

13C

16O

Informaton for biological chemistry students 2008

16O

1,1114%

(1 111,4)

98,8886%

(100 000)


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Global scale

13C

12C

1 111

100 000

Informaton for biological chemistry students 2008

100 000

1 082

13C =26 ‰

=[1-(1082/100000)/(1111/100000)]*1000


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

4.4

28

Why

doestheplant ‘dislike’13C ?

Stomata control

of gas exchange

Photosynthesis

research

  • Diffusion discriminates heavier 13CO2

  • Rubiscocarboxylase discriminates 13CO2

The model of 13C discrimination (13C)

Due to barriers for diffusion (closing stomata) or consumption of CO2 (high photosynthesis rate) the ci/ ca ratio will decrease and sugars produced in photosynthesis will be enriched in 13C. Secondary products (cellulose, lignin, suberin …) will also keep the isotopic signature.


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Figure: DER SPIEGEL, 5/2000

Authenticity of

foot products

=0

=18

=5

Data from 351 C3

and C4 Poaceae

species

(Vogel 1980)

C3

C4

Information for biological chemistry students 2008


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Balochistan

Karak

Peshawar

pC3 = fraction of C3

Vegetationhistory

Isotopiccompositionofoldandnewcarpetsshowsthe decline in

proportionof C4plants in Pakistanmountainpastures.

Consequenceofrising CO2 ?

Informaton for biological chemistry students 2008

Mountain pasture

Hans Schnyder et al.2006


Mal fyziologie rostlin kebr562 zs 2012

Jediným zdrojem uhlíku pro rostliny je CO2 v atmosféře (Liebig 1840)

Fáze, klíčový enzym, substrát, produkt a energetická náročnost Calvinova cyklu; stechiometrie fixace CO2

Vlastnosti Rubisco, fotorespirace (O2 závislost, kompartmentace v buňce); aktivace Rubisco

C4 fotosyntéza; biochemické, anatomické rozdíly proti C3 rostlinám; ekologické důsledky, biodiverzita, globální produkce C4 rostlin

CAM – rozdíly proti C4 fixaci CO2

Od triozofosfátů ke škrobu a sacharóze

Závislost rychlosti fotosyntézy na ozářenosti a na koncentraci CO2.

Izotopová frakcionace uhlíku při fotosyntéze.

Shrnutí


  • Login