Презентация на тему: Фотобиология

Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Структура бактериородопсина и путь протона
Механизм перекачивания протонов за счет энергии света у H. halobium
Фотобиология
Фотобиология
Фотоэнергетический процесс - фотосинтез
Электронная схема жизни – это совокупность процессов фотосинтеза и клеточного дыхания, которые обеспечивают кругооборот электронов в биосфере
Состав фотосинтетического аппарата
Хлорофилл – «электронный насос», который приводится в действие и регулируется Солнцем
Главные и вспомогательные фотопигменты
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Строение фотосистемы в тилакоидной мембране
Основной фотохимический процесс – это индуцированный светом перенос электронов
Фотобиология
Локализация ФС I и ФС II в тилакоидных мембранах
Пути протонов и электронов в тилакоидной мембране
Пути протонов и электронов в тилакоидной мембране
Фотобиология
Сравнение направления движения протонов по градиенту и ориентации АТФ-синтазного комплекса в митохондриях и хлоропластах
Фотофосфорилирование
Сравнение дыхания и фотосинтеза
Фотобиология
Повреждающие и летальные реакции при действии света
Фотобиология
Фотодеструктивные процессы
Фотобиология
3.Действие УФ-излучения на липиды и биологические мембраны.
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
Фотобиология
1/61
Средняя оценка: 4.4/5 (всего оценок: 88)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (14899 Кб)
1

Первый слайд презентации: Фотобиология

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 1 Фотобиология

Изображение слайда
2

Слайд 2

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Биофизика зрительного восприятия 1877 г. - Франц Болл открыл зрительный пурпур – родопсин сетчатки глаза, наблюдая выцветание сетчатки лягушки при освещении. 1967 г. – Джордж Уолд - Нобелевская премия по физиологии и медицине « за открытия, связанные с первичными физиологическими и химическими зрительными процессами »

Изображение слайда
3

Слайд 3

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Механизм зрительного восприятия. Строение глаза.

Изображение слайда
4

Слайд 4

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Строение сетчатки и зрительной клетки-фоторецептора - палочки

Изображение слайда
5

Слайд 5

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Механизм зрительного восприятия. Строение палочки.

Изображение слайда
6

Слайд 6

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Механизм зрительного восприятия. Строение глаза и сетчатки.

Изображение слайда
7

Слайд 7

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
8

Слайд 8

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Пространственная структура зрительного родопсина

Изображение слайда
9

Слайд 9

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Лауреаты Нобелевской премии 2012 г. по химии «за раскрытие подробной схемы того, как работают рецепторы, связанные с G -белками ( GPCRs )» Роберт Лефковиц Брайан Кобилка

Изображение слайда
10

Слайд 10

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 10 Механизм зрительного восприятия. Строение ретиналя. Помимо белковой части – опсина, молекула родопсина включает остаток 11-цис-ретиналя, связанный ковалентно с ε - аминогруппой остатка лизина. Родопсин обладает характерным спектром поглощения при 500 нм. Поглощение молекулой кванта света индуцирует изомеризацию 11-цис-ретиналя в полностью транс-форму. В результате изменяется геометрия ретиналя, а спустя 10 мс происходит аллостерический переход родопсина в его активную форму

Изображение слайда
11

Слайд 11

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Цикл фотопревращений родопсина.

Изображение слайда
12

Слайд 12

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
13

Слайд 13

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 13

Изображение слайда
14

Слайд 14

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 14 Схема активации зрительного каскада

Изображение слайда
15

Слайд 15

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
16

Слайд 16

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
17

Слайд 17

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
18

Слайд 18

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
19

Слайд 19

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
20

Слайд 20

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Пурпурная мембрана и бактериородопсин Светозависимый синтез АТФ в клетках H. halobium В 1971 году В. Стоккениус и Д. Остер-хельт выделили из галофильных бактерий Halobacterium halobium хромопротеид интенсивного пурпурного цвета. В качестве хромофорной части группы бактериородопсин содержит 13-цис и транс-ретиналь. Бактериородопсин выполняет роль светозависимого протонного насоса, создающего градиент ионов водорода, энергия которых используется для синтеза АТФ

Изображение слайда
21

Слайд 21

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Пруды на юге Мертвого моря с галобактериями

Изображение слайда
22

Слайд 22

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Бактериородопсин в мембране (а - вид вдоль мембраны, б - вид на мембрану сверху). Цилиндрами показаны семь спиралей этого белка. Показаны и соединяющие эти спирали петли, а также (голубым цветом) молекула ретиналя, прикрепленная внутри бактериородопсина.

Изображение слайда
23

Слайд 23: Структура бактериородопсина и путь протона

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Структура бактериородопсина и путь протона

Изображение слайда
24

Слайд 24: Механизм перекачивания протонов за счет энергии света у H. halobium

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Механизм перекачивания протонов за счет энергии света у H. halobium

Изображение слайда
25

Слайд 25

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
26

Слайд 26

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Технические приложения бактериородопсина (проекты): протонный транспорт: генерация АТФ в реакторах; опреснение морской воды; генерация электрической энергии из света; фотоэлектрические применения: ультрабыстрая световая детекция; искусственная сетчатка; детекция подвижности; фотохромные применения: хранение информации : 2D-носители; 3D-носители; голографические носители; различные применения: детекция радиации; биосенсорные приложения.

Изображение слайда
27

Слайд 27: Фотоэнергетический процесс - фотосинтез

Изображение слайда
28

Слайд 28: Электронная схема жизни – это совокупность процессов фотосинтеза и клеточного дыхания, которые обеспечивают кругооборот электронов в биосфере

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
29

Слайд 29: Состав фотосинтетического аппарата

1) Светособирающие пигменты, поглощающие энергию света и передающие ее в РЦ фотосистем - ФС I и ФС II 2)Фотохимические реакционные центры (РЦ), где происходит трансформация электромагнитной энергии в химическую. Совокупность РЦ и светособирающих пигментов – фотосинтетическая единица (300 мол хлорофилла) 3)Фотосинтетические электрон-транспортные системы, обеспечивающие перенос электронов, сопряженный с транслокацией протонов, созданием ∆μ н+ и синтезом АТФ и НАДФН ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
30

Слайд 30: Хлорофилл – «электронный насос», который приводится в действие и регулируется Солнцем

1 ) Цикличность в работе хлорофилла (донор ↔ акцептор) была открыта в 1948 г. акад. Красновским (реакция обратимого фотохимического восстановления хлорофилла) 2) Функциональный элемент тилакоидной мембраны – квантосома - ФС I + ФС II, которые сопряжены системой переноса электронов 3) Перенос протонов от Н 2 О до НАДФ + сопровождается транспортом 4 электронов против градиента редокс- потенциала от +0,81 В → -0,43 В,, ∆ Е 0 ׀ = 1,24 В, что требует энергии квантов света. 4) Z- схема фотосинтеза описывает путь, по которому электроны от Н 2 О переходят к НАДФ +, согласно уравнению: 2 Н 2 О + 2НАДФ + + 8 фотонов → О 2 + 2НАДФН + 2Н + На каждый электрон, переходящий от Н 2 О к НАДФ поглощается 2 фотона, по одному на каждую фотосистему ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
31

Слайд 31: Главные и вспомогательные фотопигменты

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 31 Главные и вспомогательные фотопигменты

Изображение слайда
32

Слайд 32

Изображение слайда
33

Слайд 33

Изображение слайда
34

Слайд 34

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии 34

Изображение слайда
35

Слайд 35

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
36

Слайд 36

Изображение слайда
37

Слайд 37: Строение фотосистемы в тилакоидной мембране

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Строение фотосистемы в тилакоидной мембране

Изображение слайда
38

Слайд 38: Основной фотохимический процесс – это индуцированный светом перенос электронов

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии У растений фотосистема I направляет поток электронов от реакционного центра Р700 по цепи переносчиков к ферредоксину, который передает их на восстановление НАДФ + до НАДФН Реакционный центр Р680 фотосистемы II растений высвобождает богатые энергией электроны и передает их пластохинону. Возникшая в ФС II электронная "дырка" заполняется электроном от Н 2 О. Фотолиз воды высвобождает О 2. Восстановленный пластохинон переносит е− на цитохром b 6 f и затем на Р700, заполняя «дырку», образовавшуюся при потере е− в результате фотовозбуждения. 4) Поток электронов через фотосистемы I и II приводит к образованию НАДФН и АТФ (3:2). Циклический поток электронов приводит только к образованию АТФ.

Изображение слайда
39

Слайд 39

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
40

Слайд 40: Локализация ФС I и ФС II в тилакоидных мембранах

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
41

Слайд 41: Пути протонов и электронов в тилакоидной мембране

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
42

Слайд 42: Пути протонов и электронов в тилакоидной мембране

1) Индуцированный светом поток электронов направляется от Н 2 О через ФС II, промежуточную цепь переносчиков и ФС I к НАДФ +. 2) Перенос электронов через цепь переносчиков, связывающих ФС I и ФС II, вызывает перекачивание протонов внутрь тилакоида (люмен). 3)Возврат протонов Н + наружу в строму происходит через протонные каналы С F o АТФ-синтазы. С F 1 АТФ-синтаза катализирует синтез АТФ. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
43

Слайд 43

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Митохондрия Хлоропласт Схема расположения H - ATP -синтазных комплексов. В хлоропластах ( а) фактор сопряжения F1 ориентирован во внешнюю среду (строму), а в митохондриях ( б) обращён в сторону матрикса (внутренняя часть митохондрии)

Изображение слайда
44

Слайд 44: Сравнение направления движения протонов по градиенту и ориентации АТФ-синтазного комплекса в митохондриях и хлоропластах

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
45

Слайд 45: Фотофосфорилирование

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Фотофосфорилирование 1)Во время фотосинтеза 1.реакции фотолиза воды и 2.перенос электронов через цитохромный комплекс b 6 f сопровождаются перекачиванием протонов через мембрану тилакоидов в люмен, где ∆рН=3,0 2)Создаваемая при этом протон-движущая сила служит источником энергии для синтеза АТФ АТФ-синтазой. Это процесс фотофосфорилирования.

Изображение слайда
46

Слайд 46: Сравнение дыхания и фотосинтеза

Дыхание Фотосинтез хАДФ + хР н + ½ О 2 + Н + + НАДН → хАТФ + Н 2 О + НАД+ 1) 2Н 2 О + 2НАДФ + + 8 фотонов + 3АДФ + 3Р н → О 2 + 2НАДФН + 2 Н + + 3АТФ 2) Экзергонический процесс : перенос е‾ идет по градиенту редокс-потенциала - от НАД + /НАДН ( Е о ׀ = -0,32 В) к О 2 / Н 2 О ( Е о ׀ = +0,82 В), ∆ Е о ׀ = 1,14 В 2 ) Эндергонический процесс : перенос е‾ идет против градиента редокс-потенциала – от Н 2 О ( Е о ׀ = +0,81 В) к НАДФ + /НАДФН ( Е о ׀ = -0,43 В), ∆ Е о ׀ = 1,24 В и требует энергии фотонов 3)Проходит в митохондриях 4) АТР-синтасома → АТР-синтаза + аденин-нуклеотидтранслоказа + фосфаттранслоказа 3)Проходит в тилакоидах 4) Квантосома → ФС I + ФС II 5) ∆ μ н + создается между межмембранным пространством митохондрий и матриксом 5 ) ∆ μ н + между люменом тилакоида и стромой 6) Фактор F 1 АТР-синтазы обращен в матрикс, катализирует окислительное фосфорилирование 6) ) Фактор С F 1 АТР-синтазы обращен в строму, катализирует фотофосфорилирование

Изображение слайда
47

Слайд 47

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии Электроны воды «оживляются» в процессе фотосинтеза, пополняя электронный фонд хлорофилла Р 680 по мере потери им своих π -электронов под действием Солнца, а клеточное дыхание снова порождает воду, электроны которой не способны придать ей химическую активность в организме животных и человека. Этот кругооборот электронов называют «электронным чертовым колесом биосферы»: от воды к жизни через фотосинтез и обратно к воде через клеточное дыхание. Крутит это электронное колесо биосферы Солнце.

Изображение слайда
48

Слайд 48: Повреждающие и летальные реакции при действии света

Гибель организма при УФ-излучении. В случае микроорганизмов различают бактериостатический (клетки живут, но не размножаются) и бактерицидный (клетки гибнут) эффекты. Мутагенные, канцерогенные эффекты, эритемное действие на кожу. Фотодинамический эффект – сенсибилизация организма к действию видимого света в присутствии фотосенсибилизатора (красителя, пигмента) и кислорода. Данный эффект был открыт Оскаром Раабом и Херманна фон Таппайнером в в 1888 г. Суть открытия : когда интенсивность света в поле микроскопа была достаточно большой, окрашенные акридином или другими флуоресцирующими красителями клетки парамеции прекращали движение и погибали, причем спектр действия этого эффекта соответствует спектрам поглощения красителей. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
49

Слайд 49

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
50

Слайд 50: Фотодеструктивные процессы

1.Действие УФ-излучения на белковые системы 1) Фотоионизация ароматических аминокислот с образованием катион-радикала и сольватированного электрона. При распаде катион-радикала возникает нейтральный радикал. АН + h ν = АН * = AH +• + e solv AH +• = A • + H + 2) Фотолиз цистина с разрывом S-S связей и возникновение радикала цистеина – тиильного радикала ( CS• ) 2.Действие УФ-излучения на нуклеиновые кислоты 1) Образование фотодимеров тимина, урацила, цитозина и смешанных димеров. 2) Реакция гидратации урацила и цитозина. 3) Разрывы полинуклеотидной цепи ДНК. 4) Образование внутримолекулярных ковалентных сшивок между двумя комплементарными цепями ДНК в растворе. 5) Фотоденатурация ДНК. 6) Индукция сшивок нуклеиновая кислота-белок в составе РНП и ДНП. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
51

Слайд 51

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
52

Слайд 52: 3.Действие УФ-излучения на липиды и биологические мембраны

1) Перекисное фотоокисление липидов (индуктор – синглетный кислород ) 2) Повышение проницаемости биомембран для различных веществ, и прежде всего для ионов. ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда
53

Слайд 53

Роль синглетного кислорода 1 О 2 1. Важный путь образования 1 О 2 – фотодинамические реакции с участием пигментов - сенсибилизаторов. Токсичность пигментов и красителей, которая появляется на свету и в присутствии кислорода, называется фотодинамическим действием. 2.Вызывает развитие фотодинамических болезней человека, животных, растений (гиперицизм, фагопиризм, порфирии, церкоспороз). 3.Создание новых медицинских технологий - фотодинамическая терапия рака (Т.Догерти, 1970); внутривенное лазерное облучение крови (ВЛОК). Фотосенсибилизаторы - это вещества, которые способны "усиливать" действие света за счет передачи его энергии другим веществам и тем самым запускать цепь различных физических и химических процессов.

Изображение слайда
54

Слайд 54

Фотодинамические болезни 1. Порфирии – клинические расстройства, связанные с нарушениями в синтезе гема, что приводит к появлению необычно большого количества фотосенсибилизаторов - порфиринов в крови, тканях и моче. Важнейшие симптомы: сверхчувствительность кожи к свету - эритемы, язвы, желудочно-кишечные расстройства, боли, онемения мускулов. Некоторые формы порфирии поражают ЦНС (недостаток производного порфирина витамина В 12 ), диапазон проявлений: от раздражительности и мрачности до полной психической ненормальности.

Изображение слайда
55

Слайд 55

протопорфирин Порфирины  (ПФ)— самые распространенные пигменты в природе. К ним относятся хлорофиллы, гем, ПФ входят в состав цитохромов и других ферментов

Изображение слайда
56

Слайд 56

Зверобой содержит гиперицин - вещество, повышающее чувствительность кожи к видимому свету и ультрафиолетовым лучам, вызывает заболевание животных гиперицизм

Изображение слайда
57

Слайд 57

Фагопирин Гречиха содержит фагопирин - пигмент, повышающий чувствительность кожи к видимому свету и ультрафиолетовым лучам, вызывает заболевание животных фагопиризм

Изображение слайда
58

Слайд 58

Церкоспороз листьев (сероватая пятнистость) – поражение растения грибром р. Cercospora ( содержит белок церкоспорин, запускающий реакцию фотосенсибилизации и образование АФК).

Изображение слайда
59

Слайд 59

Фотодинамическая терапия (ФДТ) – новый способ лечения некоторых видов рака - активно развивается во многих странах мира Принцип метода : опухолевые клетки разрушаются под действием активных форм кислорода, которые образуются в фотохимической реакции фотосенсибилизации. Необходимые условия ФДТ : свет определенной длины волны, Фотосенсибилизатор (ФС), избирательно накапливающийся в опухолевых клетках, кислород. ФС переносит энергию света на кислород, благодаря чему последний переходит в возбужденное синглетное с остояние и вызывает разрушение опухолевых клеток.

Изображение слайда
60

Слайд 60

Основные этапы фотодинамической терапии рака.

Изображение слайда
61

Последний слайд презентации: Фотобиология

ФГОУ ВПО ЮФУ каф. биохимии и микробиологии

Изображение слайда