PP2S5 photosystems and structure of photosynthetic apparatus
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

PP2S5 photosystems and structure of photosynthetic apparatus

on

  • 2,588 views

plant physiology2 undergraduate course

plant physiology2 undergraduate course

Statistics

Views

Total Views
2,588
Views on SlideShare
2,388
Embed Views
200

Actions

Likes
0
Downloads
10
Comments
1

7 Embeds 200

http://irbiologist.blogfa.com 104
http://irbiologist.mihanblog.com 62
http://pmbp.blogsky.com 16
http://www.slideshare.net 7
http://irbiologist.etaha.com 6
http://pmbp.blogsky.net 3
http://www.irbiologist.blogfa.com 2
More...

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft PowerPoint

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
  • oh this is arabic i thought this is urdu my language
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

PP2S5 photosystems and structure of photosynthetic apparatus PP2S5 photosystems and structure of photosynthetic apparatus Presentation Transcript

  • بسم الله الرحمن الرحیم فیزیولوژی گیاهی ٢
    سید جواد داورپناه شهری(١٣٨٩) دانشگاه شهید بهشتی - دانشکده علوم زیستی
    – دوره کارشناسی زیست شناسی
    نشست پنجم ١٣٨٩٫١٫١٤ - فوتو سیستم ها و ساختار دستگاه فتوسنتزی
  • فتوسنتز: فراینداکسایشی وابسته به نور
    دست کم 50 مرحله حد واسط شناخته شده علاوه بر مراحل ناشناخته در ساز و کار شیمیایی فتوسنتز وجود دارد
    • آزمایش سی . بی فون نیل
    باکتری فتوسنتز کننده غیر اکسیژنی کروماتیوم وینوسوم
    اسیدهای آلی را مصرف می کند و از ترکیبات گوگرد احیا شده مثل سولفید هیدروژن به عنوان کاهنده
    CO2 +H2A --light---(CH2O) + 2A+H2O
    دی اکسید کربن کاهیده می شود
    ترکیبات احیا شده اکسید می شود
    در گیاهان آب به جای H2Aاست
    فتوسنتز یک فرایند اکسید – کاهشی ( اکسایشی) است
  • واکنش هیل
    تیلاکوئیدهای جدا شده کلروپلاست در نور ترکیبات گوناگونی نظیر نمکهای آهن را احیا می کنند. این ترکیبات به جای دی اکسید کربن هستند
    در فتوسنتز نور NADP را کاهش می دهد که به عنوان عامل کاهنده در تثبیت کربن
    در چرخه کالوین به کار می رود
    واکنشهای تیلاکوئیدی : واکنشهای شیمیایی که در آن آب به اکسیژن اکسیده شده، NADP احیا شده و ATP تشکیل می شود
  • جانداران فتوسنتز کننده تولید کننده اکسیژن دارای٢ فتو سیستم هستند که به صورت متوالی با هم کار می کنند
  • اثرافت سرخ Red drop effect
  • اندازه گیری بازده کوانتومی در طول موجهای جذب کلروفیل
    در بیشتر دامنه طول موج بازده یکسان است
    هر فوتونی که توسط کلروفیل یا دیگر رنگیزه ها جذب می شود در راندن
    فتوسنتز به اندازه دیگر فوتونها موثر است
    • استثنا: در انتهای فرو سرخ جذب کلروفیل ( بیشتر از 680 نانومتر) بازده به شدت فرو می افتد
    • این افت به کاهش جذب در این محدوده مربوط نیست
    • نور فرو سرخ به تنهایی در رانش فتوسنتز ناکاراست
    • افت جزیی در نزدیکی 500 نانومتر نشان دهنده کارایی کمتر فتوسنتز توسط نور جذب شده توسط کاروتنوئیدهاست
  • اثر امرسونEnhancement effect
    • نرخ فتوسنتزی توسط نور با 2 طول موج مختلف به طور جداگانه از هم اندازه گیری شد
    • در این مورد: نور سرخ و فرو سرخ ( بیشتر از 680 نانومتر)
    • سپس با تابش هر دو نور به طور همزمان نرخ فتوسنتز اندازه گیری شد
    • نرخ فتوسنتزی به دست آمده برای 2 طول موج بیشتر
    از مجموع نرخ های به دست آمده برای هر یک به
    تنهایی است
  • اثرات متضاد Antagonistic effects
  • نور فرو سرخ سبب اکسیده شدن سیتو کروم f در کلروپلاست می شود
    در حضور نور سبز همزمان با فرو سرخ مقداری از سیتوکروم احیا می شود
    • در کلروپلاست 2 سیستم نوری وجود دارد که یکی سیتوکروم را اکسیده می کند و دیگری آن را احیا می کند
    • فتوسیستمیک (PS-I) ترجیحا طول موج فرو سرخ را جذب می کند
    • فتوسیستمدو (PS-II) ترجیحا طول موج سرخ را جذب می کند
    • فتوسیستم یک، یک کاهنده قوی تولید می کند که NADP+ را احیا می کند و یک اکساینده ضعیف
    • فتوسیستم دو یک اکساینده قوی تولید می کند که آب را اکسیده می کند و یک کاهنده ضعیف تر از کاهنده تولید شده توسط فتوسیستم یک
    • کاهنده تولید شده تو سط فتوسیستم 2 اکساینده تولید شده توسط فتوسیستم 1 را احیا می کند توضیح اثرات متضاد
  • طرح Z
    باکتریهای فتوسنتز کننده غیر اکسیژنی نظیر باکتری ارغوانی فتوسنتز کننده جنس رودوباکتر و رودوسودوموناس تنها یک فتوسیستم دارند
  • ساختار دستگاه فتوسنتزی
    • کلروپلاست ها درون یاخته ها حرکت می کنند
    • Mobile jacket پوشش دو لایه کلروپلاست گاهی حرکت می کند
    • stromule(stroma-filled tubule)ساختار های لوله ای که از پیکره اصلی کلروپلاستخارج می شود و گاهی به استرومیول های دیگر پلاستیدها متصل و جوش می خورند
    • در انتقال پروتئین یا احتمالا
    ملکولهای کوچک یا حرکت
    پلاستیدها دخالت دارند
    • معمولا مجاور به دیگر اندامکها هستند
  • مراکز واکنش، کمپلکس آنتن پروتئین-رنگیزه و بیشتر آنزیم های ترابری الکترون پروتئین سراسری می باشد
    پروتئین های سرتاسری غشایی نسبت بالایی
    از اسیدهای آمینه آبگریز دارند
    پایداری بیشتر در محیط غیر آبی
    کلروفیل آنتن ها و مراکز واکنش با پروتئین های درون
    غشا در ارتباطند تا:
    • 1-بهینه سازی انتقال انرژی در آنتن ها
    • 2-بهینه سازی انتقال الکترون در مراکز واکنش
    • 3-کمینه سازی فرایندهای هدر دهنده
  • آرایش فتوسیستم ها در تیلاکوئیدها
  • فتوسیستم2 و پروتئین های وابسته ترابری الکترون بیشتر روی تیلاکوئیدهای گرانومی
    فتوسیستم1 و آنزیم عامل جفت کننده (ATPسنتاز) تقریبا منحصرا در تیلاکوئیدهای استرومایی با برآمدگی به درون استروما
    مجموعه سیتوکروم b6 fدارای پراکنش یکنواخت روی تیلاکوئیدها
    • دو فتوسیستم جدایی مکانی دارد => یک یا چند ناقل الکترون حین انتقال الکترون بین فتوسیستم ها از ناحیه گرانومی غشا به ناحیه استرومایی منتشر می شود
    • همیشه نسبت فتوسیستم 2 به فتوسیستم یک بیشتر از یک است (معمولا 1.5 به یک)
    جدایی مکانی فتوسیستم ها:
    • 1- نیازی به نسبت یک به یک بین فتوسیتم ها نیست
    • 2-تغذیه هم ارزهای کاهنده به یک خزانه مشترک حدواسط از ناقلین الکترون (پلاستوکوئینون) توسط فتوسیستم 2
    • برداشت هم ارزهای کاهنده از خزانه مشترک توسط فتوسیستم یک
    جدایی مکانی زیاد(چند ده نانومتر) احتمالا بازده توزیع انرژی بین فتوسیستم ها را بهبود می بخشد
  • فتوسیستم در باکتریهای فتوسنتز کننده غیراکسیژنی
    باکتریهای ارغوانی فتوسنتز کننده سرده هایRhodobacterRhodopseudomonas, تنها یک فتوسیستم دارند
    تصور می شود ساختار مرکز واکنش
    آن شبیه به فتوسیستم 2 فتوسنتز
    کننده های اکسیژنی می باشد
    شباهت نسبی توالی پروتئین های
    هسته مرکز واکنش در باکتریها و
    گیاهان بیان کننده نزدیکی تکاملی
    ( فرگشتی) بین آنهاست
    مرکز واکنش دیمری است
    L,M,H پروتئین : پروتئین سبک ، متوسط و سنگین
  • آرایش فضایی مرکز واکنش باکتری
    special pair: 2 ملکول باکتریوکلروفیل در مرکز واکنش که با نور واکنش می دهند و بخش نورفعال آن هستند
  • ساختار سامانه های گیرنده نور
    کمپلکس های گیرنده نور بر خلاف مراکز واکنش تنوع فراوانی دارند:
    نشانه سازش تکاملی به محیط های زیست گوناگونی که جانداران گوناگون در آن زندگی می کنند
    نیاز برخی جانداران تا ورودی انرژی به فتوسیستم های خود را تراز (متوازن) کنند
    • اندازه سامانه های آنتن در جانداران گوناگون متنوع است: از 20-30 باکتریوکلروفیل برای هر مرکز واکنش تا معمولا 200-300 کلروفیل در گیاهان عالی و گاهی تا چند هزار رنگیزه در برخی باکتریها و جلبک ها برای هر مرکز واکنش
    • resonance transfer: مکانیسم فیزیکی انتقال انرژی برانگیختگی از کلروفیل جاذب نور به مرکز واکنش در فرایندی غیر تابشی
    مثال: چنگالهای تشدید: انتقال انرژی بین چنگالها بستگی دارد به:
    1- فاصله دو چنگال
    2- وضعیت استقرار نسبت به هم
    3- فرکانس لرزش
  • انتقال قیفی شکل انرژی توسط آنتن ها
    • انرژی 95-99 درصد فتونهای جذب شده توسط آنتنها به مراکز واکنش انتقال می یابد
    • ترتیب رنگیزه ها در آنتن ها به سمت مرکز واکنش به سمت بیشینه جذب در طول موج های بلندتر سرخ میل میل می کند
    • انرژی تراز برانگیختگی در نزدیک مراکز واکنش اندکی کمتر از بخش پیرامونی آنتن است
    «اتلاف انرژی»
    احتمال انتقال معکوس انرژی کاهش می یابد چون این انرژی هدر شده باید به گونه ای فراهم شود
    این فرایند انتقال انرژی را جهتدار،برگشت ناپذیر و کاراتر می سازد
  • ساختار آنتن گیرنده نورفتوسیستم 2
  • در یوکاریوتهای فتوسنتز کننده دارای کلروفیل ای و بی:
    LHC (Light Harvesting Complex) : chla/b antenna proteins
    فراوان ترین پروتئینهای آنتن با ساختاری نزدیک به هم
    • کمپلکس مرتبط با فتوسیستم 1 LHC I:
    • کمپلکس مرتبط با فتوسیستم2 LHC II:
    • پروتئین LHC II با حدود 15 ملکول کلروفیل a و b و چندین کاروتنوئید مرتبط است
    • ساختار LHC I مشخص نشده است.
    • LHC II در فرایندهای تنطیمی هم دخالت دارد.