Презентация на тему: Фотосинтез ( окончание)

Фотосинтез ( окончание)
Дневной ход фотосинтеза
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
Фотосинтез ( окончание)
1/55
Средняя оценка: 4.6/5 (всего оценок: 52)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (21734 Кб)
1

Первый слайд презентации

Фотосинтез ( окончание)

Изображение слайда
2

Слайд 2: Дневной ход фотосинтеза

Время суток Фотосинтез (пропорционален поступлению СО 2 через устьица) 12.00 В аридных зонах 18.00 6.00 В гумидных зонах Потери углерода в результате фотодыхания

Изображение слайда
3

Слайд 3

С-4 фотосинтез Zea mays Amaranthus retroflexus Amaranthus caudatus

Изображение слайда
4

Слайд 4

С-4 фотосинтез Карпилов Юрий Семенович, 1960 кукуруза – «кооперативный фотосинтез» М.Д. Хэтч и К.Р. Слэк 1966 сах. тростник – «С-4 фотосинтез» Открытие C-4 фотосинтеза ЦИКЛ КАРПИЛОВА – ХЭТЧА - СЛЭКА

Изображение слайда
5

Слайд 5

С-4 фотосинтез Открытие C-4 фотосинтеза Продукт фиксации С 4 – малат ( ЩУК ), аспартат Акцептор С 3 – ФЕП Обнаружен у более 500 видов из 13 семейств. Есть роды, содержащие и С-3, и С-4 растения

Изображение слайда
6

Слайд 6

Клетка мезофилла Клетка обкладки сосудистого пучка Проводящие ткани Нет дифференцировки на столбчатый и губчатый мезофилл 2. Клетки вокруг пучков увеличены (обкладка), напоминают «корону» на срезе (нем. Kranz- корона) 3. У хлоропластов клеток обкладки нет гран, они расположены вдоль стенок, прилежащих к мезофиллу Кранц-анатомия листа (кукуруза) С-4 фотосинтез

Изображение слайда
7

Слайд 7

С-4 фотосинтез Дифференцировка хлоропластов Электронная фотография хлоропластов мезофилла (вверху) и клеток обкладки (внизу) С 4 растения (сорго) Гранальная структура работает ФС II и ФС I нециклический поток электронов образуется NADPH и О 2 Агранальная структура работает только ФС I циклический поток электронов нет NADPH и О 2

Изображение слайда
8

Слайд 8

С-4 фотосинтез Анатомия С-4 листа: Кранц (Злаки) Buchlo ё Panicum M M M M M M O б O б O б O б O б П П П П Э Э Э Э

Изображение слайда
9

Слайд 9

С-4 фотосинтез Анатомия С-4 листа: суккуленты Salsola Fimbistylis НарХлор M ВодП M ВнутрХлор O б O б П П Э Э Э ВодП Желтое свечение – метка RubisCO

Изображение слайда
10

Слайд 10

С-4 фотосинтез Варианты анатомии С-4 листа

Изображение слайда
11

Слайд 11

С-4 фотосинтез Фосфоенолпируваткарбоксилаза (ФЕП-карбоксилаза) ФЕП Гидрокарбонат-ион Оксалоацетат (ЩУК) Первое 4-х углеродное соединение: С - 4 !

Изображение слайда
12

Слайд 12

С-4 фотосинтез Фосфоенолпируваткарбоксилаза (ФЕП-карбоксилаза) Рибулозобисофосфат- карбоксилаза/оксигеназа (RubisCO) Фосфоенопируват- карбоксилаза (PEPC) Локализована в хлоропластах (у С-4 растений – в обкладке) Локализована в цитоплазме (у С-4 растений – в мезофилле) Субстраты: рибулозобисфосфат, углекислый газ и кислород! Субстраты: фосфоенолпируват, гидрокарбонат-ион Оптимум: рН = 8.0 – 8.5 t 0 = 20 0 C Оптимум: рН = 8.0 t 0 = 28-32 0 C Активация: СО 2, Mg 2+, RubisCO -активаза, тиоредоксин (не прямо) Ативация: Mg 2+, киназа ФЕП-карбоксилазы (суточная динамика ) Ингибирование: рибулозобисфосфат Ингибирование: оксалоацетат (ЩУК), малат (яблочная кислота) Дискриминирует изотопы углерода, предпочитая 12 С Не дискриминирует изотопы углерода

Изображение слайда
13

Слайд 13

С-4 фотосинтез Свет Темнота Фосфоенолпируваткарбоксилаза (ФЕП-карбоксилаза) Внутренние часы растения

Изображение слайда
14

Слайд 14

С-4 фотосинтез Принципиальная схема «СО 2 -насоса» у С-4 растений СО 2 +Н 2 О ↔ НСО 3 - ФЕП (С 3 ) С 4 -кислота Декар- боксилаза СО 2 С 3 -кислота Цикл Кальвина Клетка мезофилла Клетка обкладки Клетка- спутница Замыкающие клетки устьиц поток углерода ФЕП-кар- боксилаза С 4 -кислота поток углерода углеводы Ситовидный элемент поток углерода поток углерода С 3 -кислота Субери- низация СО 2 карбо- ангидраза

Изображение слайда
15

Слайд 15

С-4 фотосинтез Биохимический конструктор «собери сам» Обязательный элемент ФЕП-кар- боксилаза Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП (С 3 ) Бикарбонат (С 1 ) NADP + - зависимая малатдегид- рогеназа Малат ( С 4 ) Пируват ( С 3 ) NAD + - зависимая малатдегид- рогеназа Малат ( С 4 ) Пируват ( С 3 ) Оксалоацетат ( С 4 ) Вариабельные элементы цикла ФЕП - карбокси- киназа ФЕП (С 3 ) СО 2 СО 2 СО 2

Изображение слайда
16

Слайд 16

С-4 фотосинтез Биохимический конструктор «собери сам» Обязательный элемент ФЕП-кар- боксилаза Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП (С 3 ) Бикарбонат (С 1 ) NADP + - зависимая малатдегид- рогеназа Малат ( С 4 ) Пируват ( С 3 ) NAD + - зависимая малатдегид- рогеназа Малат ( С 4 ) Пируват ( С 3 ) Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП - карбокси- киназа ФЕП (С 3 ) СО 2 СО 2 Хлоропласт Митохондрия Цитоплазма СО 2 Аспартат ( С 4 ) Аланин ( С 3 ) Клетка мезофилла Клетка обкладки Малат ( С 4 ) Пируват ( С 3 ) Теоретически возможно 6 вариантов С-4 цикла

Изображение слайда
17

Слайд 17

С-4 фотосинтез ! Морфологические особенности ! Биохимические особенности Фермент декарбоксилирования НАДФ-МЭ - хлоропласт НАД-МЭ - митохондрия ФЕП-КК - цитозоль Экспортный продукт фиксации СО 2 малат аспартат Кооперативный тип фотосинтеза

Изображение слайда
18

Слайд 18

NADP + - зависимый МДГ путь СО 2 +Н 2 О ↔ НСО 3 - Клетка мезофилла Клетка обкладки С-4 фотосинтез ФЕП-кар- боксилаза Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП (С 3 ) (С 1 ) NADP + - зависимая МДГ Малат ( С 4 ) Пируват ( С 3 ) СО 2 NADP H NADP + углеводы Цикл Кальвина АТР Zea mays Кукуруза карбо- ангидраза

Изображение слайда
19

Слайд 19

NADP + - зависимый МДГ путь СО 2 +Н 2 О ↔ НСО 3 - Клетка мезофилла Клетка обкладки С-4 фотосинтез ФЕП-кар- боксилаза Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП (С 3 ) (С 1 ) углеводы NADP + - зависимая МДГ Малат ( С 4 ) Пируват ( С 3 ) СО 2 Цикл Кальвина NADP H NADP + Оксалоацетат ( С 4 ) Малат ( С 4 ) NADP H NADP + АТР Zea mays Кукуруза NADP H карбо- ангидраза

Изображение слайда
20

Слайд 20

NADP + - зависимый МДГ путь СО 2 +Н 2 О ↔ НСО 3 - Клетка мезофилла Клетка обкладки С-4 фотосинтез ФЕП-кар- боксилаза Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП (С 3 ) (С 1 ) углеводы NADP + - зависимая МДГ Малат ( С 4 ) Пируват ( С 3 ) СО 2 Цикл Кальвина NADP H NADP + Малат ( С 4 ) NADP + NADP H ADP ATP C АТР карбо- ангидраза Гранальная структура работает ФС II и ФС I нециклический поток электронов образуется NADPH и О 2 ē Zea mays Кукуруза Агранальная структура работает только ФС I циклический поток электронов нет NADPH и О 2 Гранальная структура работает ФС II и ФС I нециклический поток электронов образуется NADPH и О 2

Изображение слайда
21

Слайд 21

Zea mays Кукуруза NADP + - зависимый МДГ путь С-4 фотосинтез

Изображение слайда
22

Слайд 22

NAD + - зависимый МДГ путь СО 2 +Н 2 О ↔ НСО 3 - Клетка мезофилла ФЕП-кар- боксилаза Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП (С 3 ) (С 1 ) NAD + - зависимая МДГ Малат ( С 4 ) Пируват ( С 3 ) NAD H NAD + Amaranthus Амарант Клетка обкладки Цикл Кальвина углеводы СО 2 АТР NAD Р H Аспартат ( С 4 ) Аланин ( С 3 ) карбо- ангидраза С-4 фотосинтез

Изображение слайда
23

Слайд 23

NAD + - зависимый МДГ путь СО 2 +Н 2 О ↔ НСО 3 - Клетка мезофилла С-4 фотосинтез ФЕП-кар- боксилаза Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП (С 3 ) (С 1 ) NAD + - зависимая МДГ Малат ( С 4 ) Пируват ( С 3 ) NAD H NAD + Amaranthus Амарант Клетка обкладки Цикл Кальвина углеводы СО 2 АТР NAD Р H Аспартат ( С 4 ) Аланин ( С 3 ) Оксалоацетат ( С 4 ) Аспартат ( С 4 ) Амино-кислота Кето-кислота Транс- аминаза Пируват ( С 3 ) Аланин ( С 3 ) карбо- ангидраза

Изображение слайда
24

Слайд 24

NAD + - зависимый МДГ путь СО 2 +Н 2 О ↔ НСО 3 - Клетка мезофилла С-4 фотосинтез ФЕП-кар- боксилаза Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП (С 3 ) (С 1 ) NAD + - зависимая МДГ Малат ( С 4 ) Пируват ( С 3 ) NAD H NAD + Amaranthus Амарант Клетка обкладки Цикл Кальвина углеводы СО 2 АТР NAD Р H Аспартат ( С 4 ) Аланин ( С 3 ) Транс- аминаза Глутамат ( С 5 ) α -кетог лу- тарат ( С 5 ) Транс- аминаза Аспартат ( С 4 ) Транс- аминаза Оксалоацетат ( С 4 ) NAD H NAD + Аланин ( С 3 ) Транс- аминаза Пируват ( С 3 ) ADP ATP карбо- ангидраза

Изображение слайда
25

Слайд 25

NAD + - зависимый МДГ путь СО 2 +Н 2 О ↔ НСО 3 - Клетка мезофилла С-4 фотосинтез ФЕП-кар- боксилаза Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП (С 3 ) (С 1 ) NAD + - зависимая МДГ Малат ( С 4 ) Пируват ( С 3 ) NAD H NAD + Amaranthus Амарант Клетка обкладки Цикл Кальвина углеводы СО 2 АТР NAD Р H Аспартат ( С 4 ) Аланин ( С 3 ) Транс- аминаза Глутамат ( С 5 ) α -кетог лу- тарат ( С 5 ) Транс- аминаза Аспартат ( С 4 ) Транс- аминаза Оксалоацетат ( С 4 ) NAD H NAD + Аланин ( С 3 ) Транс- аминаза Пируват ( С 3 ) ADP ATP карбо- ангидраза ē C Гранальная структура работает ФС II и ФС I нециклический поток электронов образуется NADPH и О 2 Гранальная структура работает ФС II и ФС I нециклический поток электронов образуется NADPH и О 2

Изображение слайда
26

Слайд 26

С-4 фотосинтез Amaranthus Амарант NAD + - зависимый МДГ путь Где ошибка художника?

Изображение слайда
27

Слайд 27

ФЕП-карбоксикиназный путь СО 2 +Н 2 О ↔ НСО 3 - Клетка мезофилла С-4 фотосинтез ФЕП-кар- боксилаза Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП (С 3 ) (С 1 ) ФЕП- карбокси- киназа Пируват ( С 3 ) ADP ATP Panicum Просо Клетка обкладки Цикл Кальвина углеводы СО 2 АТР NAD Р H Аспартат ( С 4 ) Аланин ( С 3 ) Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП ( С 3 ) Транс- аминаза Глутамат ( С 5 ) α -кетог лу- тарат ( С 5 ) Аспартат ( С 4 ) Транс- аминаза Транс- аминаза Аланин ( С 3 ) Транс- аминаза ADP ATP карбо- ангидраза

Изображение слайда
28

Слайд 28

ФЕП-карбоксикиназный путь СО 2 +Н 2 О ↔ НСО 3 - Клетка мезофилла С-4 фотосинтез ФЕП-кар- боксилаза Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП (С 3 ) (С 1 ) ФЕП- карбокси- киназа Пируват ( С 3 ) ADP ATP Panicum Просо Клетка обкладки Цикл Кальвина углеводы СО 2 АТР NAD Р H Аспартат ( С 4 ) Аланин ( С 3 ) Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП ( С 3 ) Транс- аминаза Глутамат ( С 5 ) α -кетог лу- тарат ( С 5 ) Аспартат ( С 4 ) Транс- аминаза Транс- аминаза Аланин ( С 3 ) Транс- аминаза ADP карбо- ангидраза ATP C Гранальная структура работает ФС II и ФС I нециклический поток электронов образуется NADPH и О 2 Гранальная структура работает ФС II и ФС I нециклический поток электронов образуется NADPH и О 2

Изображение слайда
29

Слайд 29

Panicum Просо С-4 фотосинтез ФЕП-карбоксикиназный путь Где ошибка художника? Дополнительно: НАД-МДГ

Изображение слайда
30

Слайд 30

С-4 фотосинтез Итоги Сочетают С 4 + С 3 биохимические циклы Кранц анатомия, часто - диморфизм хлоропластов Подавлено фотодыхание Высокая продуктивность Приспособлены к обитанию в жарких, засушливых местах и в условиях засоления ФЕП ЩУК ЩУК Малат Клетки обкладки Хлоропласт НАДФ-МЭ Малат - ПВК Митохондрии НАД-МЭ Асп. - ЩУК - Малат - ПВК Цитозоль ФЕП-КК Асп. – ЩУК -- ФЕП Клетки мезофилла ЩУК Аспартат

Изображение слайда
31

Слайд 31

С-4 фотосинтез Углекислотный компенсационный пункт 200 мкл/л 100 мкл/л 500 мкл/л 50 40 30 20 10 0 -10 -20 мкмоль СО 2 на м 2 в сек. концентрация СО 2 Общая фиксация СО 2 С-4 растения С-3 растения

Изображение слайда
32

Слайд 32

Crassulaceae Время суток Фиксация углекислоты (пропорциональна поступлению СО 2 через устьица) 12.00 В аридных зонах 18.00 6.00 В гумидных зонах В экстра-аридных зонах Иногда нет возможности открыть устьица даже ночью! Дневной ход фотосинтеза

Изображение слайда
33

Слайд 33

САМ-метаболизм Неблагоприятный водный режим Пустыни Salicornia Hawortia Dendrobium Солончаки Низкая влагоемкость субстрата (эпифиты, наскальные растения) Sempervivum

Изображение слайда
34

Слайд 34

САМ-метаболизм САМ ( С rassulaceae A cid M etabolism) Временное разделение фиксации СО 2 ФЕП-карбоксилазой и цикла Кальвина

Изображение слайда
35

Слайд 35

САМ-метаболизм Свет Темнота С 4 САМ Регуляция активности ФЕП-карбоксилазы

Изображение слайда
36

Слайд 36

САМ-метаболизм СО 2 +Н 2 О ↔ НСО 3 - Ночь ФЕП-кар- боксилаза Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП (С 3 ) (С 1 ) Малат ( С 4 ) NADP + NAD H Малат ( С 4 ) карбо- ангидраза

Изображение слайда
37

Слайд 37

САМ-метаболизм СО 2 +Н 2 О ↔ НСО 3 - Ночь ФЕП-кар- боксилаза Оксалоацетат ( С 4 ) ФЕП (С 3 ) (С 1 ) Малат ( С 4 ) NADP + NAD H Малат ( С 4 ) День карбо- ангидраза

Изображение слайда
38

Слайд 38

NADP + - зависимая МДГ Малат ( С 4 ) Пируват ( С 3 ) СО 2 NADP H NADP + углеводы Цикл Кальвина АТР День Малат ( С 4 ) САМ-метаболизм NADP + - зависимый МДГ путь

Изображение слайда
39

Слайд 39

САМ-метаболизм NADP- зависимый малатдегидрогеназный Поступление малата из вакуоли и митохондрий

Изображение слайда
40

Слайд 40

Дневное декарбоксилирование различается САМ-метаболизм Стадия ночной фиксации СО 2 и накопление малата одинаковы у всех Cactaceae Crassulaceae Bromeliaceae Liliaceae NADP- зависимый малатдегидрогеназный NAD- зависимый малатдегидрогеназный ФЕП-карбоксикиназный Хлоропласт Митохондрия Цитоплазма Варианты декарбоксилирования

Изображение слайда
41

Слайд 41

САМ-метаболизм Cactaceae Crassulaceae Bromeliaceae Liliaceae NADP- зависимый малатдегидрогеназный NAD- зависимый малатдегидрогеназный ФЕП-карбоксикиназный Хлоропласт Митохондрия Цитоплазма Для семинара Самостоятельно нарисовать схему САМ-метаболизма для других вариантов декарбоксилирования

Изображение слайда
42

Слайд 42

САМ-метаболизм Суточная динамика процесса Накопление малата Суммарное выделение кислорода Изменение объема Открывание устьиц 12 - 14 Максимум: малат выходит из вакуоли и ингибирует ФЕП-карбоксилазу 110% V O 2 малат устьица Исчерпание малата в вакуоли 100% рН

Изображение слайда
43

Слайд 43

САМ-метаболизм Agava tequilana «Голубая агава»

Изображение слайда
44

Слайд 44

САМ-метаболизм Agava tequilana «Голубая агава»

Изображение слайда
45

Слайд 45

Agava tequilana «Голубая агава» САМ-метаболизм

Изображение слайда
46

Слайд 46

САМ-метаболизм Agava tequilana «Голубая агава» Сем. Agavaceae Монокарпик! Yucca elephantipes Сем. Agavaceae Цветёт многократно

Изображение слайда
47

Слайд 47

САМ-метаболизм Agava Yucca 8 – 10 млн. лет по генам trn пластид

Изображение слайда
48

Слайд 48

САМ-метаболизм Agava Yucca 8 – 10 млн. лет по генам trn пластид

Изображение слайда
49

Слайд 49

САМ С 3 С 4 СО 2 (день) НСО 3 - (день) СО 2 ( день ) Клетки мезофилла Клетки мезофилла Клетки обкладки Цикл Кальвина Рубиско Схема ассимиляции СО 2 у растений с разным типом ФС НСО 3 - (ночь) Клетки мезофилла Клетки мезофилла СО 2 (день) Транспирационный коэффициент (моль воды на моль поглощенного CO 2 ) С-3: 400–1000 С-4: 150–350 САМ: опускается до 50

Изображение слайда
50

Слайд 50

Пластичность фотосинтеза Факультативные и облигатные САМ-растения Mesembryanthemum crystallinum Переключение с С-3 на САМ в условиях засоления Portulaca grandiflora

Изображение слайда
51

Слайд 51

Факультативные и облигатные САМ-растения: морфологическая адаптация Euphorbia Pachypodium С 3 - или С 4 - листья САМ-стебель Пластичность фотосинтеза

Изображение слайда
52

Слайд 52

Сочетание С-3, С-4 и САМ Пластичность фотосинтеза Объем листа, мм 3 Месяцы IV V VI VII VIII IX X 10 50 80 С 3 + С 4 С 4 + САМ Только С 3 Climacoptera crassa Весенняя влага Засуха Осенние дожди Вод.Пар. С-3 Два слоя Хлоренх. С-4 Вод.Пар. САМ (16%) Два слоя Хлоренх. С-4 Фиксация СО 2 днём и ночью! Вод.Пар. С-3 Внутр. слой Хлоренх. С-3 Внешн. – не работает Водоносная паренхима Внутр. хлоренхима Внешн. хлоренхима Эпидермис

Изображение слайда
53

Слайд 53

Сочетание С-3, С-4 и САМ Zea mays ФЕП-кар- боксилаза Транс- аминаза RubisCO ФЕП-кар- боксилаза RubisCO NADP + - завис.МДГ декарб. Мезофилл Обкладка Азот из корня СО 2 СО 2 ЩУК Аспартат Белок [N] С- 3! Есть граны! 3-ФГК СО 2 СО 2 ЩУК Малат ПВК ФЕП ФЕП С- 4 Нет гран ē ē С- 4? Цикла нет! Молодые клетки Старые клетки Пластичность фотосинтеза Граница зависит от уровня азотного питания!

Изображение слайда
54

Слайд 54

Гетеротрофная фиксация СО 2 Lobelia Пластичность фотосинтеза ē ФЕП-кар- боксилаза RubisCO NADP + - завис.МДГ декарб. СО 2 СО 2 ЩУК Малат Гликолиз ФЕП ē Сахароза Малат К + К + 3-ФГК ПВК Сахароза

Изображение слайда
55

Последний слайд презентации: Фотосинтез ( окончание)

Саксаул Пластичность фотосинтеза Гетеротрофная фиксация СО 2

Изображение слайда