Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012
Download
1 / 42

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


  • 132 Views
  • Uploaded on

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.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012' - kyra-palmer


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

Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012

FotosyntézaII. Sekundární procesy – fixace uhlíku

Tomáš [email protected]

Jiří Šantrůček



Člověk když jí, tak roste.

Ale zčeho roste strom …?

Co jí ?

Z vody.


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


Z čeho roste strom?

(Jaké látky z okolí jsou potřeba k fotosyntéze ?)


Asimilace CO2 rostlinami

Malvin Calvin, Andrew Benson a James A. Bassham

M. Calvin (1911-1997)

Nobelova cena za chemii 1961


Calvin-Bensonův cyklus

(PCR = Photosynthetic Carbon Reduction)



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


V jaké stabilní molekule seprvně objeví nověasimilovaný uhlík?


Všimněte si jak se strukturou molekuly

liší první a konečný produkt redukční

fáze Calvinova cyklu.



Ale co enzymy? Wikipedie

RUBISCO


Rubisco Wikipedie

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).


Tři kroky nutné pro to, aby RuBis WikipedieCO

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.


H-C-OH Wikipedie

Fotorespirace

Na RuBisCO soutěží o vazbu CO2 a O2

(Karboxylace nebo Oxygenace)

PCR cyklus

Glykolátový cyklus = tzv. fotorespirace

O2

CO2

CO2


První stabilní produkty oxygenace Wikipedie

První stabilní produkty asimilace CO2


V peroxizómech Wikipedie

V mitochondriích


K čemu fotorespirace je vůbec dobrá? Wikipedie

Co je důsledkem oxygenační aktivity RuBisCO ?

Fotosyntéza+ fotorespirace


CO Wikipedie2 koncentrační mechanismy,

C4, CAM



PEP-karboxyláza Wikipedie

CO2

RuBisCO


C3 anatomie listu oleandru Wikipedie

C4 anatomie listu kukuřice


Procesy C4 fotosyntézy a jejich rozdělení v buňkách Wikipedie

Mezofylovábuňka

Věnčitá buňka




Jaký je klíčový enzym C4 fotosyntézy ? hůře

Jaké ekologické prostředí preferují C4 rostliny?


CAM rostliny hůře

Crassulaceae Acid Metabolism


CAM rostliny hůře



Faktory prostředí hůře a fotosyntéza


Faktory prostředí a fotosyntéza hůře

Glacial

150 ppm CO2

Pre-industry

270 ppm

Current

350 pm

Future

700 ppm


CO hůře 2 křivka fotosyntézy

Světelná křivka fotosyntézy


Short intro into stable isotopes fractionation carbon
Short intro into stable isotopes fractionation. hůře Carbon

Informaton for biological chemistry students 2008


Global scale hůře

16O

16O

12C

13C

16O

Informaton for biological chemistry students 2008

16O

1,1114%

(1 111,4)

98,8886%

(100 000)


Global scale hůře

13C

12C

1 111

100 000

Informaton for biological chemistry students 2008

100 000

1 082

13C =26 ‰

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


4.4 hůře

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.


Figure: DER SPIEGEL, 5/2000 hůře

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


Balochistan hůře

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


Jediným zdrojem uhlíku pro rostliny je CO hůře 2 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


ad