plastidi - biotehniška fakulteta, univerza v ljubljani ... · skupne znaČilnosti v zgradbi -...
TRANSCRIPT
![Page 1: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/1.jpg)
PLASTIDI • - značilnost rastlin • -energetski centri, centri presnove v evkariontski r. celici
(fotosinteza - • redukcija CO2 (NO3-, SO4 --, ...) • - steljčnice - alge : 1 tip; brstnice: delitev dela: več tipov: • I. Fotosintezno aktivni kromatofori: kloroplasti (alge:
feoplasti, rodoplasti) • II. Fotosintezno nekativni kromatofori: kromoplasti • III. Brezbarvni plastidi: levkoplasti (amilo-, elaeoplasti;
(pirenoid, plastoglobuli).
![Page 2: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/2.jpg)
Alge imajo v celicah pogosto samo po 1 velik plastid
![Page 3: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/3.jpg)
Kloroplast brstnic je klorofilno zrno
Kloroplasti v celici
Kloroplast-povečano
tilakoide
Tilakoide-pove3čano
![Page 4: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/4.jpg)
SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI
- dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK (70S ribosomi - prokarionti!) - lastna plastidoplazma (=stroma!)
![Page 5: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/5.jpg)
VELIKOST IN OBLIKA
• Steljčnice (alge): veliki plastidi,različnih oblik, po 1/celico,opravljajo vse funkcije plastidov (kloro,- rodo, feoplasti); več plastidov/celico le najvišje razvite rjave in zelene alge
• Brstnice(mahovi, praprotnice, semenke): razvoj tkiv in diferenciacija v kloro, kromo in levkoplaste; več plastidov na celico
![Page 6: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/6.jpg)
Nastanek in razmnoževanje • - iz plastidov (cepitev); simbiontska teorija o izvoru; podobnost • mitohondrijem; (lastna DNK in RNK!) • - specializacija tkiv: vrste plastidov; vsaj po ena vrsta/tip tkiva • - gamete in plastidi; • - vegetativno razmnoževanje; genom:plastom • - interkonverzije plastidov pri brstnicah: proplastidi ( kloro-, • levko- in kromoplasti; levkoplasti (kloroplasti, kromoplasti; • kloroplasti (etioplasti (tema), kromoplasti (staranje, razvoj); • gerontoplasti): • - razmere nastanka: svetloba, položaj celic/tkiv v organu; • funkcija tkiva; razvoj - starnje tkiv/organov.
![Page 7: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/7.jpg)
LEVKOPLASTI • - brezbarvni plastidi brstnic (pirenoidi, plastoglobuli alg) • - velja tipična zgradba plastidov; ni barvil; notranja membrana slabše • diferencirana (prolamelarno telesce; tuboli; ni tilakoid) • - možnost pretvorbe v kloroplaste • - funkcija: - skladišče rezervnih snovi: škrob (amiloplasti; amiloza + • amilopektin); škrobna zrna: enostavna (simetrična, asimetrična; • okrogla, drugih oblik -vrstna značilnost; poreklo moke); sestavljena; • - druge fukcije: zaznavanje težnosti: škrobna zrna (citoskelet; stato- • liti (koreninska čepica, usmerjanje transporta hormonov (usmer- • janje rasti); majhni levkoplasti brez založne vloge (epiderm; ....), • slabo poznana fukcija (morfogeneza ?, modra svetloba ?); kopičenje • maščob -elaeoplasti, beljakovin - proteinoplasti (izjema!) • - mesta pojavljanja: škrobna zrna (+ elaeo-, proteinoplasti) - založna tkiva;
specializirana (sek. endosperm (alevronska, škrobna plast!), nespecializirana (skorje, strženi stebel, korenin), sredice listov, parenhimi v lesu);vzgoja kmetijskih rastlin (založni organi, tkiva).
![Page 8: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/8.jpg)
Različni tipi amiloplastov: A asimetrični (krompir); B-dva centra nalaganja škroba; C- simetrični; D- sestavljeni
![Page 9: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/9.jpg)
ŠKROBNA PLAST
Škrob se zelo pogosto nalaga v založnih tkivih –npr. v semenu, v sekundarnem endospermu.
plod. ovojnica Sem. ovojnica Ostanek nucela
Alevronska plast
Z amiloplasti
Alevron
Alevronska zrna
![Page 10: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/10.jpg)
Vegetativni založni organi -koreni
![Page 11: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/11.jpg)
Čebule
Stebelni gomolji
![Page 12: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/12.jpg)
KROMOPLASTI • -rumeno-, oranžno-, rdeče-, rjavo obarvani plastidi brstnic (cvetovi, plodovi,
redko drugi organi); • - nastanek: različen (iz proplastidov, kloroplastov), povezan z razvojem-
staranjem (dezintegracija tilakoidnih membran, razpad klorofilov) • - vrste: tubolarni, lamelarni, kristalinični • - vsebnost barvil: karotenoidi ( karoten, violaksantin, lutein; violaksantin
(anteraksantin, zeaksantin; kloroplasti (kromoplasti; kromoplasti: cca 70 • vrst: n.p. likopen -Lycopersicum esculentum; kapsantin, kapsikorubin -
Solanum capsicum; zeaksantin - Zea mays; violaksantin - Viola sp. (tricolor, arvensis, witrockiana, zoysii, riviniana, odorata, itd...), caroten - Daucus carota,
• itd.... • - vloga: ekološki pomen (opraševanje -zoogamija, raznašanje plodov -
zoohorija); • pomen v prehrani (predstopnje vitaminov); za rastline: z razpadom
karotenoidov nastajajo nekateri hormoni (ABA, ...).
![Page 13: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/13.jpg)
V plodu navadnega šipka (Rosa canina L.) se z zorenjem zeleni kloroplasti spreminjajo v oranžne kromoplaste.
![Page 14: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/14.jpg)
Kromoplasti dajejo rumeno- oranžno barvo številnim cvetovom na sliki cvet mačehe-Viola sp.
![Page 15: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/15.jpg)
KLOROPLASTI • -Cormophyta -KLOROFILNA ZRNA (kroglasti,
lečasti; več 10-100/celico; • -Thallophyta (alge, lišaji) - VELIKI PLASTIDI
(različnih oblik, ponavadi • 1/celico); KLOROPLASTI, RODOPLASTI,
FEOPLASTI • - Prokaryota- Cyanobacteria: protocita =
funkcionalno kloroplast • - funkcije: FOTOSINTEZA, fotosintezno aktivni
kromatofori. + ostali metabolični procesi (sinteza maščob, …)
![Page 16: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/16.jpg)
Zgradba kloroplasta- klorofilnega zrna višjih rastlin
![Page 17: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/17.jpg)
ZGRADBA KLOROFILNEGA ZRNA
• - lečaste oblike; 4-6-10 µm, več 10-100/celico, nastanek iz proplastidov; svetloba!; Fe++,
• - zgradba: velja splošni princip zgradbe plastidov: 2 membrani: zunanja enostavna, notranja močno diferencirana v tilakoidni sistem; plastidoplazma (stroma); DNK, 70S ribosomi (RNK);
• - posebnosti v zgradbi (fotosinteza): zgradba tilakoidnih membran: • - lipoproteidne membrane; uvihki notranje membrane; pomen: povečanje
absorbcijske površine za svetlobo, razdelitev notranjosti kloroplasta za ustvarjanje elektrokemičnega in konc. gradienta;
• - proste tilakoide - stromatarne; zlepljene tilakoide - granularne (grana); • - zleplanje tilakoid je v določeni meri od okolja vzpodbujen reverzibilen
proces, • odvisen največ od jakosti in kvalitete sončnega sevanja; vpliv temperature! • - prepustnost membran kloroplasta je zelo različna (zunanja, notranja • membrana, membrane prostih in zlepljenih tilakoid; saharoza; Pi; H+,...
![Page 18: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/18.jpg)
Zgradba kloroplasta odseva njegovo funkcijo – fotosintezo v prvi vrsti
Svetlobne reakcije Ogljikove reakcije
![Page 19: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/19.jpg)
ULTRASTRUKTURA TILAKOID
• "unit membrana", tekoči mozaik lipoproteinov; ("freeze etching"); posebnosti: SVETLOBNA FAZA FOTOSINTEZE: ABSORBCIJA SVETLOBE, TRANSFORMACIJE ENERGIJE SEVANJA V ENERGIJO ATP (ENERGETSKO BOGATIH ELEKTRONOV (= el. energija); FOTOLIZA VODE (oksidacija vode); SINTEZA NADPH+H+, ATP
![Page 20: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/20.jpg)
Zlepljene(granularne) in proste (stromatarne) tilakoide
![Page 21: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/21.jpg)
Model prostih in zlepljenih (“naloženih”-”packed”) tilakoid
![Page 22: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/22.jpg)
FOTOSINTEZNO AKTIVNA BARVILA (PIGMENTI)
• absorpcija svetlobe, konverzija energije sevanja v el. energijo; zaščita pred radikali, oksidacijo;
• - GLAVNA BARVILA: KONVERZIJA ENERGIJE (izbitje elektronov):
• klorofil A (bakterioklorofil); abs. max = 420nm, 660 nm; zelena barva rastlin!!; zgradba, razvoj in pomen zgradbe molekule klorofila a za fotosintezo;
• bakterioklorofil : abs. max = 800-900nm.
![Page 23: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/23.jpg)
Molekulska zgradba klorofilov a in b ter bakterioklorofila
![Page 24: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/24.jpg)
Zgradba molekule korofila omogoča pretvorbo svetlobne energije v energijo elektrona
![Page 25: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/25.jpg)
Absorpcijski spektri fotosinteznih barvil
![Page 26: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/26.jpg)
POMOŽNA BARVILA • (ANTENSKI, AKCESORNI PIGMENTI): USMERJANJE SVETLOBE
NA kl. a, POMOČ PRI ABSORBCIJI SVETLOBE, ZAŠČITA TILAKOIDNIH MEMBRAN (radikali, oksidacija):
• - klorofili: klorofil b: abs. max: 460nm; 640 nm; kl. c, d; • - karotenoidi (cca 60): karoteni; karoten: abs.max = 450 -500 nm; • ksantofili: lutein, violaksantin, anteraksantin, zeaksantin,
neoksantin ( cca 70!); fukoksantin (alge); feoplasti; (pomen antenskih pigmentov; odvisnost količine od okoljskih razmer -svetloba, stres, dnevno in sezonsko)
• - fikobilini (fikobiliproteidi): pomožni pigmenti cianobakterij in alg; fikocijan: moder; abs.max = 600 nm; fikoeritrin: rdeč abs. max = 560 nm; rodoplasti;
![Page 27: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/27.jpg)
Barvila iz skupine karotenoidov
![Page 28: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/28.jpg)
Pomožna fotosintezna barvila rdečih alg in cianobakterij
![Page 29: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/29.jpg)
Ureditev fotosinteznih barvil v tilakoidnih membranah
• - ureditev - vezava fot. barvil v tilakoidni membrani; nekovaletne vezi z beljakovinami ( fotosintetski centri: PS I, PSII; Emersonov efekt ("red drop") in antenski kompleksi (LHCP I, LHCP II; vezava pomožnih fot. barvil in beljakovin);
![Page 30: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/30.jpg)
Zgradba PSII
![Page 31: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/31.jpg)
Zgradba PSI
![Page 32: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/32.jpg)
Model zgradbe fotosinteznih centrov in pripadadajočih antenskih kompleksov
![Page 33: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/33.jpg)
Model zgradbe fotosinteznega centra in antenskih kompleksov pri rdečih algah v fikobilisome
![Page 34: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/34.jpg)
Ostali gradniki tilakoid
• - PREJEMNIKI IN PRENAŠALCI ELEKTRONOV: PS I: feredoksin, citohrom b563; PSII : Q - PQ- kinoni-plastokinon; citohrom b559, FeS kompleks, PC-plastocianin;
• - ENCIMSKI SISTEMI: PSI, PSII: ATP , NADPH+H sintetaza; PSII: sistem za fotolizo vode
![Page 35: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/35.jpg)
Zgradba tilakoidne membrane
![Page 36: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/36.jpg)
ORGANIZACIJA TILAKOIDNIH MEMBRAN
• Zlepljanje in sproščanje tilakoid stromatarne in granularne tilakoide – prilagajanje na svetlobni režim rastišča (tudi z razmerji med glavnimi in pomižnimi fotosin. barvili)
• Zgradba tilakoid odraža prilagojenost rastlin na potek fotosinteze v normalnih in stresnih razmerah – “kapaciteto pretvorbe svetlobe”
![Page 37: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/37.jpg)
Nalaganje in sproščanje tilakoidnih membran je prilagoditev na svetlobo in druge stresne dejavnike
![Page 38: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/38.jpg)
Povezava PSI in PSII v funkcionalno enoto-”fotosintezno enoto”
![Page 39: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/39.jpg)
LIPIDI TILAKOIDNIH MEMBRAN
• monogalaktozildiacilglicerol, digalaktozildiacilglicerol, sulfolipidi, fosfatidilglicerol, plastocianin, plastokinoni, tokoferol ;
• Lipidna sestava tudi odraža prilagoditev kloroplasta na stresne razmere (mraz, vročina, suša); vloga tokoferola
• V lipidno “sfero” membran so vključeni karotenoidi !!
![Page 40: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/40.jpg)
ZGRADBA IN ŠTEVILO KLOROPLASTOV
• - dimorfizem kloroplastov; C3, C4 rastline; • senčne- sončne adaptacije na ravni
števila kloroplastov, zgradbe tilakoidnih membran (proste/zlepljene tilakoide), razmerja glavnih in pomožnih barvil (kla/klb; klorofili/karotenoidi, karotenoidi/ksantofili) in ostalih sestavin tilakoid (PSI/PSII), ..
![Page 41: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/41.jpg)
ZGRADBA STROME
• - temotna faza fotosinteze: ENCIMI KALVINOVEGA CIKLA, sinteze polisaharidov; redukcije sulfata, nitrata; sistemi za nevtralizacijo radikalov (katalaza, SOD, peroksidaza); RUBISCO; RIBULOZA-BIFOSFAT KARBOKSILAZA; PLATOGLOBULI; ASIMILACIJSKI ŠKROB
• DNK, 70S ribosomi
![Page 42: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/42.jpg)
FOTOSINTEZA
• Svetloba kot energija: E = h.√ = h.c/λ (400-700 nm); E = energija; √ =frekvenca;
• λ = val. dolžina svetlobe; h = Plankova konstanta (6,625 .10 34 J/s); c = hitrost svetlobe
• Enota : 1µmol s -1 m -2 = 1 µE s -1 m -2= 6,023 . 10 17 fotonov s -1 m -2=
• 6,023 .10 17 kvantov s -1 m -2
![Page 43: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/43.jpg)
FOTOSINTEZA - ASIMILACIJA OGLJIKA (energetika celice)
• RASTLINE - FOTOAVTOTROFNI ORGANIZMI višje rastline -brstnice;
• cianobakterije, fotosintetskoaktivne bakterije,
• evkariontske alge, • lišaji
![Page 44: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/44.jpg)
KEMOSINTEZA • 1. Nitrifikacijske bakterije (Nitrosomonas) • 2 NH3 + 3 02 = 2 HNO2 + 2 H2O + 158 kcal • 2. Nitratne bakterije (Nitrobacter) • 2 HNO2 + 02 = 2 HNO3 + 38 kcal (solitri; • guano; Čile) • 3. Žveplove bakterije: • 2H2S + O2 ⇒ H20 + S2 • S2 + 02 + H20 ⇒ 2 H2SO4 • H2S + 2 02 ⇒ H2SO4 + 115kcal
![Page 45: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/45.jpg)
ZAČETEK FOTOSINTEZE
• 4. Purpurne žveplove bakterije • CO2 + 2 H2S(donor e-, H+) ⇒(svetloba)
CH20 +H2O +2S • Svetloba je vir energije • Žveplovodik vir elektronov in protonov • Sprošča se elementarno žveplo
![Page 46: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/46.jpg)
Ostale oblike kemosinteze
• 5. Železove bakterije (Crenothrix, Leptothrix)
• FeCO3 (Fe++) (Fe2(CO3)3 ⇒ Fe(OH)3 (Fe+++)
• 6. Metanove bakterije (Bacillus methanicus)
• CH4 + 2O2 ⇒ CO2 + 2H2O
![Page 47: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/47.jpg)
FOTOSINTEZA VIŠJIH RASTLIN, EV. ALG, CIANOBAKTERIJ OKSIGENA FOTOSINTEZA
• 6CO2 + 6 H2O(donor H+, e-) + 675 kcal ⇒ (klorofil, h() C6H12O6 + 6O2
• n H2O + n CO2 ⇒(h.√) (CH2O)n + nO2 ; endergon proces!
• (Go = + n. 477KJ ⇒(+ n. 114 KCAL); n=6 • 1. 2H2O + 2A ⇒(h.√) 2AH2 + O2 • 2. CO2 + 2AH2⇒ CH2O +H2O + 2A • 1+2( CO2 + 2 H2O ⇒(h.√) CH2O + O2 +
H2O
![Page 48: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/48.jpg)
BISTVO FOTOSINTEZE:
• pretvorba svetlobne energije v kemijsko • oksidacija vode (fotoliza); sprošča se kisik • redukcija ogljik.dioksida; nastanek org.
spojin (sladkorji, amino kisline, maščobe) • PQ (fotosintetski količnik) = O2/CO2 = 1
(samo v idealnih razmerah!)
![Page 49: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/49.jpg)
FAZE FOTOSINTEZE
I. SVETLOBNA FAZA (svetlobne reakcije): pretvorba svetlobne energije v kemično: ATP; fotoliza vode: NADPH2 (2e-, 2H+); nastanek kisika: O2
- Poteka na tilakoidnih membranah kloroplasta - II. TEMOTNA FAZA(ogljikove reakcije
fotosinteze): redukcija CO2: nastanek sladkorjev, aminokislin, maščob,..
-poteka v stromi kloroplasta
![Page 50: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/50.jpg)
Faze fotosinteze: svetlobne in ogljikove (“temotne “) reakcije
![Page 51: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/51.jpg)
I. SVETLOBNA FAZA FOTOSINTEZE
• Pomen svetlobe za rastline: • vir energije • regulator rasti in razvoja (fitokromi,
kriptokromi) • toplotni učinek • svetloba kot stres (preveč, premalo,..) • Učinki so odvisni od spektralnega sestava,
jakosti sevanja in trajanja sevanja
![Page 52: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/52.jpg)
Prikaz fotosinteznega učinka svetlobe glede na spektrani sestav
![Page 53: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/53.jpg)
a) Fotofizikalne reakcije: • - absorbcija svetlobne energije:E¸= h.√; fotoni;
kvanti; molekule klorofila; ant. kompleksi, reakcijski centri - prenos energije do reakcijskih centrov; PSI (700nm), PSII (680nm)
• - ekscitacija in deekscitacija molekul klorofila a; glavni in pomožni pigmenti;
• - Emersonov efekt; PSI, PSII, "red drop"; pomen (; vzburjenje elektrona;
• izbitje elektrona; fluorescenca; toplota; hiperenergetsko stanje kloroplasta
![Page 54: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/54.jpg)
Pomen fotosinteznih barvil:
• A) Glavna: Klorofil a (bakterioklorofil): absorbcija svetlobe in pretvorba energije fotonov v energijo elektronov
• B) Pomožna (antenski pigmenti): pomoč pri absorbciji svetlobe (spektralni sestav; okolje!): klorofil b (c, d, e), karotenoidi, fikobilini);zaščita kloroplasta v stresnih razmerah: karotenoidi (karoteni→ksantofili; ksantofilski cikel)
![Page 55: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/55.jpg)
Strukturne formule klorofila a, b in bakteriklorofila
![Page 56: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/56.jpg)
FOTOSINTEZNI UČINEK SVETLOBE
• PhAR(phtosynthetic active radiation): 400 (380) – 700 (710) nm
• Učinek je odvisen od spektralne sestave (=energetske vsebnosti sevanja: E=hν=hc/λ (npr. 1 mol fotonov modre svetlobe, 490 nm, ima energijo 240 kJ, 1 mol rdeče svetlobe z val. dol 700 nm pa le 170kJ(1E)
![Page 57: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/57.jpg)
Učinek svetlobe na pigmentih:
• Absorpcija svetlobe in pretvorba pigmenta (kl a) iz osnovnega (Eg) v “vzbujeno”, ekscitirano stanje (Ee): Ee-Eg = hc/λ; osnovno (graund state) – 1.vzbujeno (singlet)-2. vzbujeno (triplet)
• nadaljna usoda: • - sprememba v toploto • - oddaja svetlobe dalj. val. dol. (fluorescenca) • - prenos na drugo molekulo v bližini • - oddaja elektrona bližnjemu prejemniku –fotokemija (Φ
=št.fotokemično nastalih produktov/št. absorb. fotonov: quantum yield (fotokemični izkoristek; le reko 1)
![Page 58: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/58.jpg)
Pomen karotenoidov
• Pomožna absorbcija v modrem delu PhAR • zaščita kloroplasta pred fotokemijsko
oksidacijo fotoinhibicijo • Pomen kemijske zgradbe karotenoidov • Vloga ksantofilskega cikla – odaptacija
kloroplasta na svetlobno okolje
![Page 59: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/59.jpg)
B) Fotokemične reakcije • Z-shema, Hill & Bendal 1960; izbitje elektronov v
reakcijskih centrih (PSI, PSII); fotoliza vode (PSII)
• Vektorski transport elektronov iz vode ( pomoč PSI, PSII) preko prenašalcev na končne prenašalce (NADP+; O) in poraba v temotni fazi (CO2, NO3
-, SO4 --, Z - shema);
• Vektorski transport protonov H+ iz strome v notranji lumen tilakoidnih membran;
• Fotofosforilizacija (tvorba ATP; ADP + Pi(ADP)
![Page 60: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/60.jpg)
Model fotosistema 1- PS-I kla700
![Page 61: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/61.jpg)
Model PS II kla 680; poleg reakcijskega centra vebuje še sistem za fotolizo vode
![Page 62: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/62.jpg)
¸Shema obeh reakcijskih centrov in pridruženih antenskih kompleksov
![Page 63: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/63.jpg)
Razporeditev v tilakoidah:
• Nekatere funkcionalne enote so omejene na stromatarne tilakoide (PSI, kompleks ATP-aze), druge na granularne, zlepljene dele (PSII), tretje so enakomerno razporejene po obeh vrstah tilakoid (citohrom b6 f kompleks)
• Zlepljanje in sproščanje tilakoid omogoča prilagajanje na svetlobno okolje
![Page 64: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/64.jpg)
Porazdelitev funkcionalnih enot glede na vrste tilakoid
![Page 65: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/65.jpg)
PSI in PSII tvorita funkcionalno enoto
• Samo fotosintetsko aktivne bakterije in cianobakterije imajo 1 PS
• Evkariontske alge in vse višje rastline imajo PS I in PSII, ki delujeta v navezi
• Delež/število PSI/PSII je odvisno od jakosti sevanja
![Page 66: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/66.jpg)
Tok elektronov iz vode na NADP+ pojasnjuje Hil-Bendallova Z-shema; Tok elektronov istočasno spremlja tok protonov v lumen tilakoid
![Page 67: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/67.jpg)
Tvorba ATP- fotofosforilizacija • Teorije nastanka ATP: kemijska hipoteza (Arnon et al. 1954, Slater 1954) • kemoosmotska hipoteza (Mitchell 1966, Nobel 1978): • Fotofosforilizacija poteka na intaktnih (topografsko celih) tilakoidah, ki so
relativno nepropustne za H+ in OH- ione. • Vir e- in H+ je voda. Prenos e- iz vode (fotoliza vode!, PSII) na prejemnike
je vektorski - preko prenašalcev, vezanih za oba PS v tilakoidni membrani. • Prenos e- je istočasno spremljan s prenosom H+ iz strome kloroplasta v
notranji lumen zlepljenih (naloženih) tilakoid. Nastanek koncentracijskega gradienta (H+!) in el. polja preko tilakoidne membrane.
• Kombinacija konc. gradienta in el. polja tvorita visoko energetsko stanje s težnjo po izmetu protonov (H+) iz notranjega lumna tilakoid.
• V tilakoidah obstaja vektorsko vezana ATP sintetaza (F1-Fo kompleks; integralni, transmembranski protein), ki na račun energije elektrokemijskega potenciala in gradienta protonov sintetizira ATP iz ADP in Pi.
![Page 68: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/68.jpg)
Kaj potrjuje hipotezo?
• - poskusi na izoliranih in intaktnih tilakoid. membranah (meritve fluorescence, sproščanje O2, meritve pH, toplote, količine ATP, NADPH+H,...)
• - analize tilakoidnih membran z el. mikroskopom in biokemične analize sestave
• proteinov v tilaoidnih membranah.
![Page 69: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/69.jpg)
Prikazana pot elektronov med PS II in PS I
![Page 70: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/70.jpg)
Prikaz tvorbe ATP na stromatarnih tilakoidah
![Page 71: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/71.jpg)
ATP-aza
![Page 72: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/72.jpg)
Poenostavljen prikaz poteka ksantofilnega cikla na tilakoidnih membranah, proces, ki deluje stalno in ohranja tilakoidne membrane.
![Page 73: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/73.jpg)
Načini tvorbe ATP
• V normalnih razmerah poteka neciklična fotofosforilizacija, pot elektrona iz vode na NADP+
• Kadar se NADPH+H ne porablja (težave v Kalvinovem ciklu) steče na PS I ciklična fotofosforilizacija, tvori se samo ATP
• Ob popolni redukciji PS I lahko sprejme elektron kisik – Maehlerjeva reakcija-psevdociklična fosforilizacija
![Page 74: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/74.jpg)
Povzetek • Ciklična: PSI; pot e-: PSI⇒PSI (kl a 700nm); • Neciklična: PSII; pot e-: H2O⇒PSII⇒PSI ⇒NADP+: • fotoliza vode: 2H2O⇒(Mn++) ⇒O2+ 4H+ +4e-; • prenos e- na NADP+; PSII (Mn -protein!); Kok et al. 1970;
(H2O + NADP+ + h.√⇒ 1/2O2 + NADPH+H+) • Pseudociklična : PSII,PSI; pot e-: H2O⇒e- iz
H2O⇒PSII⇒PSI⇒O⇒O2 • (2H+ + O2+ 2e- ⇒H2O2 (katalaza) ⇒H2O + 1/2O2);
Edwards & Walker 1983; "Mehlerjeva"reakcija)
![Page 75: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/75.jpg)
POVZETEK REAKCIJ IN PRODUKTI SVETLOBNE FAZE:
• 2H2O + 2 NADP+ + 3 ADP + 3Pi (H2PO4) + 8-12 FOTONOV⇒ O2 + 2 NADPH + 2H+ + 3ATP + 3H2O;
• 1 molekula H2O⇒ 1/2O2 + NADPH +H+ + 1,5 ATP;
• za redukcijo 1CO2 potrebujemo: 3 ATP + 2 NADPH +H+
• zadošča že neciklična fosforilizacija, a v kloroplastu ne poteka le redukcija ogljika; stresne razmere!! (poraba ATP in NADPH za reparacijo, delo,..)
![Page 76: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/76.jpg)
Ogljikove reakcije fotosinteze (TEMOTNA FAZA FOTOSINTEZE = KALVINOV CIKEL= RPP CIKEL)
• Povzetek reakcij: • 6CO2+ 18 ATP + 12 NADPH + 12H+
⇒C6H1206+ 18ADP + 18 Pi + 12NADP+ • Proces ne poteka v temi • Sodelujejo številni encimi-temperaturna
občutljivost • Tvorijo se različni c-skeleti, ki se usmerjajo
glede na potrebe rastline
![Page 77: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/77.jpg)
Regulacija Kalvinovega cikla
• Encimatska – 13 encimov, 3 le v kloroplastu (RUBISCO, sedoheptoloze-1,7-bifosfataza, fosforibulokinaza)
• Stanje reducentov in energije (ATP, NADPH)
• Metabolitna (snovi, ki vzstopajo in izstopajo: CO2,H20, O2, 1. akceptor(R-BP,C5), drugi sladkorji)
• Okolje (svetloba, temperatura, voda)
![Page 78: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/78.jpg)
Faze Kalvinovega cikla
• Karboksilacija • Redukcija • Regeneracija substrata • Avtokataliza
![Page 79: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/79.jpg)
Pregled faz Kalvinovega cikla
![Page 80: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/80.jpg)
Karboksilacija
• Vezava CO2 na prvi akceptor, sladkor ribuloza bifosfat
• Akceptor mora biti aktiviran • Problem je pomanjkanje CO2, še posebej
ob zaprtih režah; tedaj vezava kisika, RUBISCO postane RUBISO
• Potek pri večini rastlin: • CO2 (C1) RuBP (C5)→(C6) 2PGK (C3)
![Page 81: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/81.jpg)
Prva faza Kalvinovega cikla: karboksilacija pri C3 rastlinah (ob zadostni preskrbi s CO2 in oksigenacija ob pomanjkanju, kar vodi v fotorespiracijo).
![Page 82: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/82.jpg)
FOTORESPIRACIJA • Ob zaprtih režah zmanjka CO2 • Na isti substrat se veže kisik ob katalizi istega
encima: • O2 (C0) + RuBP (C5)→(C5) 1PG (C3)+1PG (C2,
fosfoglikolat) • Fosfoglikolat se presnavlja v peroksisomih, ob
sodelovanju klooroplastov in mitohondrijev – fotorespiracija (pomen: stres, povezava metabolizma C in N)
• Rešitve: C4, CAM in C1 tipi fotosinteze
![Page 83: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/83.jpg)
C4 FOTOSINTEZA
• Pretežno tropske trave (Poaceae, Amarantaceae, Aizoaceae, Chenopodiaceae)
• Pretežno zelišča, bogatih, dobro osvetljenih in na hranilih bogatih tal
• Dva tipa karboksilacije v listu; dimorfizem kloroplastov in asimilacijskega parenhima
![Page 84: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/84.jpg)
Prerez lista C4 rastline (npr. koruze): dimorfizem asimilacijskega parenhima
Celice žilnega ovoja z agranularnimi kloroplasti in delno oplutenelimi cel. stenami
Navadne celice mezofila
![Page 85: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/85.jpg)
Dve prostorsko ločeni karboksilaciji pri C4 rastlinah
![Page 86: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/86.jpg)
Dimorfizem kloroplastov pri C4 rastlinah: kloroplasti celic žilnega ovoja nimajo PSII, agranularni kloroplasti.
![Page 87: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/87.jpg)
Različni tipi C4 fotosinteze
![Page 88: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/88.jpg)
CAM tip fotosinteze: Crassualacean Acid Metabolism
• Problem odprtosti rež pri pomanjkanju vode; Crassulaceae, Euphorbiaceae, Aizoaceae, Bromeliaceae, Chenopodiaceae,..
• Odprte reže ponoči (manjše sevanje, manjša transpiracija, vezava CO2 iz zraka)
• Podnevi reže zaprte in izraba CO2 iz rezervoarja C4-kislin v vakuoli
• Majhna produkcija, a preživetje v zelo sušnih območjih (puščave, polpuščave, epifiti,..
![Page 89: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/89.jpg)
Potek CAM tipa karboksilacije: časovni zamik dveh encimatskih vezav CO2.
![Page 90: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/90.jpg)
C1 tip vezave
• Vodne rastline - makrofiti • Slaba topnost CO2, visoke temperature • V membrani epiderma je bil odkrit način
privzema CO2 po reakciji: • CO2 (C1) + H2O (C0)→H2CO3→H+ +HCO3
- • Rastlina sprejme bikarbonat; splošni način
pasiranja membran pri vseh rastlinah!!
![Page 91: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/91.jpg)
REDUKCIJA
• Pomeni redukcijo fosfoglicerata v triozo: fosfoglicerin aldehid, dihidroksi aceton fosfat
• Porabita se ATP in NADPH2 • Reakcija pomeni energetski prag • PGA + NADPH+H + + ATP + h.( (trioze
fosfat; C3 spojina
![Page 92: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/92.jpg)
Regeneracija akceptorja- RuBP
• 6 C5 (ribuloza bifosfat) + 6 C1(CO2) ⇒12 C3⇒6C5, ⇑ 1C6!!
• “feedback” regulacija; ker CO2 pogosto primankuje, je vedno dovolj RuBP, da Kalvinov cikel normalno teče
• Dokazano z izotopi ogljika
![Page 93: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/93.jpg)
Pregled trajanja posameznih faz Kalvinovega cikla
![Page 94: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/94.jpg)
AVTOKATALIZA
• Uklanjanje C3, C6 spojin iz strome; sinteza škroba (asimilacijski škrob);
• Eksport trioz, tvorba saharoze v citoplazmi; povezava s sintezo drugih spojin (eritroza ⇒ riboza ⇒RNK; deoksiroboza(DNK; ); sek. metabolizem
![Page 95: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/95.jpg)
Sintezni procesi v kloroplastu
![Page 96: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/96.jpg)
Prikaz izmenjave ogljikovih spojin med plastidi in citoplazmo – translokacija asimilatov
![Page 97: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/97.jpg)
“Pool” 4 metabolitov v ravnotežju. Iz snovi A nastaja snov D. metabolični status celice določa ali nastane D ali pa se “izvozi” že vmesni produkt (B,C).
CO2
heksoza
trioza
tetroze, pentoze
![Page 98: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/98.jpg)
Izmenjava metabolitov med plastidi in okolico
![Page 99: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/99.jpg)
Sinteza asimilacijskega škroba v kloroplastu
![Page 100: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/100.jpg)
Sinteza rezervnega škroba v levkoplastu
![Page 101: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/101.jpg)
VPLIVI NA FOTOSINTEZO • I. INTERNI: Stanje in vrsta rastline • II. ZUNANJI: Okolje: • 1. [CO2] • Q= D. ∆C.S/d; D= dif. koeficient (cm2s-1); (c= razlika v konc. CO2
med okoljem in celico; S = povprečna debelina lista; d= dolžina poti za CO2
• H2O/CO2; prevodnost , upornost; rs, ra, ri • 2. [O2] • FOTORESPIRACIJA; DIHANJE • 3. SVETLOBA; 4. TEMPERATURA • 5.VODA; 6. MINERALNA PREHRANA • 7. BIOTIČNI DEJAVNIKI OKOLJA: Herbivori; paraziti (glive, živali,
prokarionti)
![Page 102: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/102.jpg)
Interni dejavniki:RASTLINA
• Vrsta, sorta • Starost • Fenofaza • Organ (list, steblo, plod,..) • Tkiva:klorenhimi (asimilacijski
parenhimi),ostala tkiva • Cela rastlina • Trenutne meritve; akumulirana vezava
![Page 103: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/103.jpg)
Načini meritve fotosinteze
• PQ = O2/CO2 = 1 (idealne razmere) • Vodni ekosistemi: meritve sproščanja O2
• Kopenski ekosistemi: meritve vezave CO2
• Meritve fluorescence (oddane svetlobe) • Meritve “pridelka” (žetveni indeks) • Meritve biomase v časovnih presledkih
![Page 104: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/104.jpg)
Pomen svetlobe pri meritvah fotosinteze:
• Multipli vplivi svetlobe, odvisni od jakosti in spektralnega sestava
• Tipala za meritve učinkov svetlobe (kvantna-fotosinteza, radiacijska-energija celotnega spektra, meritve osvetlitve)
• Meritve fluorescence
![Page 105: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/105.jpg)
Učinki sevanja na rastline: + veliki; x majhni; o nepomembni
![Page 106: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/106.jpg)
Tipala za meritve različnih učinkov svetlobe in primeri vrednosti sevanja
![Page 107: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/107.jpg)
Značilnosti svetilk, ki se uporabljajo za osvetljevanje rastlin pri meritvah fotosinteze
![Page 108: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/108.jpg)
Odboj, prepustnost in absorpcija svetlobe lista topola v odvisnosti od valovnih dolžin
![Page 109: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/109.jpg)
“Usoda” energije vzbujenega klorofila a: pretvorba v fotokemično delo (ATP; NADPH2) fluorescenca, pretvorba v toploto
![Page 110: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/110.jpg)
Prikaz poteka fluorescence klorofila na PS II; meritev kapacitete kloroplasta
![Page 111: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/111.jpg)
Meritve izmenjave CO2
• IRGA metode (Infra Red Gas Analysis) • Meritve fotosinteze v kopenskih ekosistemih • Meritve neto fotosinteze: Pn=Pg-R (Pn=neto fotosinteze,
Pg=bruto fotosinteza,R= dihanje) • Kardinalne točke neto fotosinteze: spodnja
kompenzacijska, saturacijska, zgornja kompenzacijska (minimum, optimum, pesimum)
• Spreminjanje vplivnih dejavnikov in meritve fotosinteze; standarne razmere
• Svetlobna, CO2 saturacijska krivulja,.. • Odprti in zaprti IRGA sistemi; absolutni in diferencialni
način meritev; meritve spremljajočih parametrov
![Page 112: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/112.jpg)
Svetlobna krivulja fotosinteze označuje odvisnost neto fotosinteze od svetlobe: kardinalne točke- kompenzacijska in saturacijska točka fotosinteze
![Page 113: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/113.jpg)
Shema meritve neto fotosinteze s sistemom IRGA
Sistem za pripravo zraka
merilec Komore kivete
![Page 114: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/114.jpg)
Meritve velikosti fotosinteze so lahko na podlagi izmenjave CO2 posameznih rastlin/njihovih organov-največkrat lista (slika levo) ali pa merimo izmenjavo CO2 na ravni tipa vegetacije (“eddy covariance” metoda).
![Page 115: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/115.jpg)
Svetlobne krivulje netofotosinteze rastlin različnih funkcionalnih skupin, izmerjene pri optimalni temperaturi in “ambientalni”koncentraciji CO2
![Page 116: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/116.jpg)
Shematski prikaz dnevnega spreminjanja izmenjave CO2 v odvisnosti od jakosti Sevanja; C4 rastline imajo veliko večji izkoristek svetlobe kot C3 rastline; skiofiti učinkovito izkoriščajo svetlobo šibkih jakosti
![Page 117: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/117.jpg)
Prikaz odvisnosti dnevnega poteka fotosinteze od radiacije pri C3 (Fagus sylvatica) In C4 rastlini (Zea mays). Izkoristek sevanja je večji pri C4 rastlini.
![Page 118: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/118.jpg)
Vpliv vodnega režima na potek fotosinteze
![Page 119: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/119.jpg)
Izmenjava CO2 pri CAM rastlinah
![Page 120: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/120.jpg)
Letna bilanca CO2 kalice cemprina na gozdni meji v Alpah
![Page 121: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/121.jpg)
Energija in življenje
• Energija je potrebna za opravljanje dela-vsi življenski procesi
• Vir- sonce; 0.05 -1,5% se je veže v fotosintezi-osnova za vse življenje
• Enote:cal, Cal, J; 1 cal=4,12 J • Potencialna energija; kinetična enrergija • Pretvorbe energije nikdar niso 100%
![Page 122: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/122.jpg)
Zakoni termodinamike
• Življenje je odvisno od pretvorbe energije • Za življenske procese veljajo zakoni
termodinamike • Potencialna energija se lahko spreminja v
kinetično, a ne 100% • Celice/organizmi/ekosistemi so odprti
sistemi,ki jih ohranja, vzdržuje energija po zakonih termodinamike
![Page 123: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/123.jpg)
1. Zakon termodinamike: zakon o ohranitvi energije
• Energije ne moremo ne uničiti, niti ustvariti, možna je le pretvorba- velja za vse organizme
• V vsakem procesu je vsota energije v določenem sistemu in njegovi okolci konstantna
• Celokupna količina energije v izoliranem sistemu je konstatna (tudi v vesolju!)
• Za nič ne dobiš ničesar!!
![Page 124: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/124.jpg)
2. Zakon termodinamike:zakon o entropiji
• Vse pretvorbe energije so nepopolne = količina koristne energije se pri vseh pretvorbah zmanjšuje
• Sistemi težijo k povečani neurejenosti (entropiji)
• Vsak sistem teži spontano k neurejenosti • Pri vseh pretvorbah energije se del
uporabne energije spreni v toploto • Perpetum mobile ne obstaja!
![Page 125: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/125.jpg)
Metabolizem-energija za življenje
• Pretvorbe energije v organizmu se odvijajo postopoma-metabolni cikli. Pri vsaki reakciji metabolizma se atomi preuredijo v nove spojine
• Glavne pretvorbe so pretvorba sončne energije-fotosinteza v rastlinah in pretvorba energije kemijskih vezi v druge oblike preko ATP- vsi organizmi
• Entalpija-potencialna energija organskih spojin • Pri pretvorbi energije v celici se kljub postopnosti
nekaj energije vedno spremeni v toploto • Eksoterme in endoterme reakcije
![Page 126: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/126.jpg)
Prosta energija • Potencialna energija spojine je v njenih kemičnih vezeh • Razbitje vezi sprosti energijo, ki se lahko uporabi za tvorbo drugih
vezi • Količina te energije se imenuje prosta energija (G-Josiah Gibbs) • Kemijske reakcije spreminjajo količino proste energije (ΔG) • ΔG = ΔH -TΔS (ΔH = sprememba v entalpiji –toplota; T-
temperatura; ΔS = spremba v entropiji • Eksotermne-eksergone reakcije imajo ΔG manj kot 0 so spontane • C6H12O6 + 6O2→6CO2 + 6H2O + energija; ΔG = -686kcalmol-1
• Endotermne-endergone reakcije niso spontane • Glukoza + fruktoza →saharoza in H2O; ΔG =5,5 kcalmol-1
• V ravnotežju je ΔG nič-smrt; življenje je borba za odmik od ravnotežja
![Page 127: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/127.jpg)
Oksidacija, redukcija in vsebnost energije
• Spremembo energetskega stanja v celici spremljajo oksidacijsko-redukcijske reakcije, ki so povezane
• Oksidacija-izguba elektronov (protonov)-sproščanje energije-katabolizem; tvorba ATP; ΔG <0
• Redukcija-vezava elektronov (protonov)-vezava enrgije-anabolizem; poraba ATP; ΔG >0
![Page 128: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/128.jpg)
ATP- energetska valuta celice • ATP i H2O→ADP + Pi + energija; ΔG = -7,3
kcalmol-1
• Količina enrgije pri hidrolizi ATP je dvakrat tako veliko kot je potrebno za večino kemijskih reakcij, da stečejo, ostanek je toplota
• ATP je takoj na voljo- “cash”-denar-ostalo (sladkorji, maščobe so vezana sredstva)
• Vez v ATP ni kovaletna-se lahko razdre • Tvorba ATP poteka v celici v povezanih
reakcijah, kjer se sprošča energija • ADP + Pi + energija→ATP; ΔG = + 7,3kcalmol-1
![Page 129: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/129.jpg)
Druge spojine-udeležene v prenosu energije
• Kofaktorji (npr. Mn++, Mg++-prenos fosfatne skupine med dvema molekulama)
• Organski kofaktorji so koencimi – vitamini,ki se pojavljajo v vseh celicah-rastline jih tvorijo same: NAD+ (vitamin B3), NADP+, FAD+ (B2), UTP (sinteza polisaharidov), GTP (sinteza proteinov), CTP (tv orba membran), citohromi
![Page 130: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/130.jpg)
Encimi in energija • Za večino reakcij je potrebna aktivacijska
energija • V celici aktivacija s toploto (vročino) ni primerna • Biokatalizatorji-encimi imajo to vlogo, da
zmanjšujejo aktivacijsko energijo, da stečejo reakcije pri zmernih temperaturah z večjo hitrostjo
• Encimi vplivajo na potek rekacij še z “feedback” inhibicijo, competitivno inhibicijo in nekompetitivno inhibicijo
![Page 131: PLASTIDI - Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani ... · SKUPNE ZNAČILNOSTI V ZGRADBI - dvojna membrana, lipo-proteidna, značilne sestave - lastna DNK (bakterijska!), RNK](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022021701/5c87f7ef09d3f291748c1b30/html5/thumbnails/131.jpg)
Glavne transformacije energije v rastlinah
• Fotosinteza-endergoni proces (veže se energija sonca)
• Respiracija-eksergoni proces (sprošča se enrgija organskih spojin)
• Tok energije v ekosistemu (100 enot energije v koruzi→10 enot energije v herbivoru→ 1 enota energije v karnivoru; entropija narašča (2. zakon!!)
• Kroženje hranil v ekosistemu