Содержание кислорода в атмосфере презентация

Содержание кислорода в атмосфере
Carbon C
Цианобактерии
(Цианеи)
Одноклеточные
водоросли
Цветковые
растения
Человек
0,002 млрд. лет
Фотосинтез
Озоновый экран
Точка Пастера – 0,2%

Оптические свойства поверхности
Верхний
Эпидермис
Нижний
Эпидермис
Столбчатый
Мезофилл
Губчатый
Мезофилл
Восковой слой (кутикула)
Межклетники

РАСТВОРИТЕЛИ
МЕТОД ХРОМАТОГРАФИИ
Секрет окраски
зеленого листа

Другие каротиноиды
Пигменты зеленого листа

Бесхлорофилльный
мутант
гороха

Хлорофиллы:
а
b
c
Каротиноиды
каротины
ксантофиллы
Фикобилины:
Фикоэритрин
Фикоцианин

Откуда в растениях зеленый цвет?

Почему хлорофилл зеленый?
Хлорофилл а
Хлорофилл b

6CO2 + 6H2O + свет = C6H12O6 + 6O2
Уравнение фотосинтеза
сахара
(углеводы)
кислород
(побочный
продукт)

β-каротин
ликопин
лютеин
зеаксантин

Для чего растениям каротиноиды?

Для чего растениям каротиноиды?

Для чего растениям каротиноиды?

Пластиды высших растений
Пропластида
Хлоропласт
Лейкопласт
Хлоропласты
Лейкопласты
Амилопласт
Этиопласт
Хромопласт
Стареющий
хлоропласт
(геронтопласт)

Темновая фаза
Световая
фаза

Н+
Н+
Н+
Н+
Н+
Н+
Н+
Н+
АТФ
?

Электронтранспортная цепь (ЭТЦ) фотосинтеза
ē
ē
Н+
Н+
Н+
НАДФ+
НАДФН
АТФ
2Н2О
ē
О2
ē
ē
ē
Фотосистема II
Фотосистема I
Цитохром-b6f-комплекс
АТФ-синтаза

НАДФН
АТФ
Цикл Кальвина
(восстановительный
пентозофосфатный
цикл)
СО2
Сахара

Темновая фаза
Стадия
карбоксилирования

Рибулозо-бисфосфат карбоксилаза-оксигеназа (Rubisco)
самый главный фермент на планете Земля (10млн. тонн!)
Стадия карбоксилирования

СО2
РубисКО
Стадия карбоксилирования

Темновая фаза
Стадия
восстановления

Стадия восстановления
НАДФН
АТФ
НАДФ+
АДФ
Р

Темновая фаза
Стадия
регенерации

С3
С3
С3
С3
С3
С3
С5
С5
С5

РубисКО может поглощать кислород!
РубисКО
О2

НАДФН
АТФ
Цикл Кальвина
(восстановительный
пентозофосфатный
цикл)
СО2
?
Сахара

Н2О
350 ppm CO2
250 ppm CO2

350 ppm
250 ppm
8 мкмоль
6 мкмоль
С3

350 ppm
150 ppm
5 мкмоль СО2
70 мкмоль СО2
?

350 ppm
150 ppm
С4

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

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

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

С-4 фотосинтез
Дифференцировка
хлоропластов
Электронная фотография хлоропластов мезофилла (вверху) и клеток обкладки (внизу) С4 растения (сорго)

Среди каких семейств встречаются С4-растения?

С-4 фотосинтез
200
мкл/л
100
мкл/л
500
мкл/л
50
40
30
20
10
0
-10
-20
мкмоль СО2 на м2 в сек.
концентрация СО2
Общая фиксация СО2
С-4 растения
С-3 растения

Crassulaceae
Время суток
Фиксация углекислоты (пропорциональна поступлению СО2 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

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

САМ-метаболизм
САМ
(Сrassulaceae Acid Metabolism)
Временное разделение
фиксации СО2
ФЕП-карбоксилазой
и цикла Кальвина

САМ-метаболизм
СО2+Н2О↔НСО3-
Ночь
ФЕП-кар-
боксилаза
Оксалоацетат (С4)
ФЕП (С3)
(С1)
Малат (С4)
NADP+
NADH
Малат (С4)
карбо-
ангидраза

САМ-метаболизм
СО2+Н2О↔НСО3-
Ночь
ФЕП-кар-
боксилаза
Оксалоацетат (С4)
ФЕП (С3)
(С1)
Малат (С4)
NADP+
NADH
Малат (С4)
День
карбо-
ангидраза

NADP+-
зависимая
МДГ
Малат (С4)
Пируват (С3)
СО2
NADPH
NADP+
углеводы
Цикл
Кальвина
АТР
День
Малат (С4)
САМ-метаболизм
NADP+-зависимый МДГ путь

САМ-метаболизм
Суточная динамика процесса
Накопление малата
Суммарное выделение
кислорода
Открывание устьиц
12 - 14
Максимум:
малат выходит
из вакуоли и
ингибирует
ФЕП-карбоксилазу
V
O2
малат
устьица
Исчерпание
малата
в вакуоли
рН