Фотосинтез: что делать, когда все, что можно, уже окислилось? а/ умереть от отсутствия энергии б/ найти способ «регенерации» восстановленных соединений. - презентация

1 Фотосинтез: что делать, когда все, что можно, уже окислилось? а/ умереть от отсутствия энергии б/ найти способ «регенерации» восстановленных соединений : СО 2 + Н 2 О (СН 2 О) + О 2 Для этого необходимо: 1. Найти «псевдо неиссякаемый» источник энергии 2. Придумать систему трансформации этой энергии в энергию восстановленных соединений. Псевдонеиссякаемый источник энергии на Земле – только энергия звезды по имени Солнце. Таким образом, основные задачи: поймать энергию солнечных квантов преобразовать ее в энергию восстановленных соединений.

2 Хлорофилл: двуликий Янус Red-Ox реакций Хлорофиллов >10: Хл. а, b, c 1, с 2, d, e; Б-хл. a, b, c, d. Единственная молекула которая может: 1. Поглощать hν и трансформировать эту энергию в е -* 2. Обратимо окисляться, т.е. отдавать е -* с последующим заполнением «дырки» Т.о. иметь два Е o

3 Различия между хлорофиллами

4 Спектры поглощения хлорофиллов

5 Энергетические уровни хлорофилла

6 Белковое окружение изменяет спектр поглощения хлорофилла

7 Первичные процессы фотосинтеза – временные интервалы различаются на 6-7 порядков

8 Простейшая схема фотосинтеза - серные зеленые бактерий

9 Энергия видимого света 400 нм ( синий свет) нм (красный свет) λ энергия фотона ΔЕ о 1 моль фотонов 700 нм 0,28 аттодж. 1,77 э-в 1,7 в 171 кдж 640 нм 0,31 аттодж. 1,94 э-в 1,9 в 187 кдж 500 нм 0,40 аттодж. 2,48 э-в 2,4 в 239 кдж 400 нм 0,50 аттодж 3,1 э-в 3.0 в 299 кдж

10 Еще одна схема фотосинтеза - пурпурные бактерий

11 Соединений двух фотосистем – гениальное решение

12 Z-схема фотосинтеза.

13 Кофакторы ЭТЦ фотосинтеза: знакомые все лица... 2Fe-2S и 4Fe-4S-белки, хиноны (пластохиноны и филлохинон), цитохромы

14 Организация фотосинтетического аппарата

15 Z-схема: оптимальное сочетание фотосистем позволяет втиснуть между ними bf-комплекс

16 Организация фотосинтетического аппарата весьма похожа на ЭТЦ дыхания

17 В 6 f-комплекс: два такта работы Q-цикла

18 Структура цитохрома f и FeS-белка Риске

19 Схема строения белков b 6 f-комплекса

20 Подвижные переносчики е - фотосинтетической ЭТЦ Пластохиноны (PQ) E o ~ 0v Пластоцианин (Pc), E o +0,37v небольшой (10,5 kDa, 104 а-к) Cu-содержащий подвижный белок – аналог цит.С Принимает е - Tyr-83, затем Cu +, отдает - Hys-87 Ферредоксины (Fd) E o –0,43v небольшие (6-12 kDa), 2Fe2S, (бакт. Fd – 4Fe4S)

21 Кинетика работы ФС II и ФС I

22 Два типа реакционных центров: феофитин-кино новый и железо-серный

23 Расположение кофакторов в различных реакционных центрах

24 Кинетика транспорта электрона по бактериальному РЦ

25 Структура реакционного центра пурпурных бактерий

26 Структура RC фотосистемы I 13 белков: А – 83 kDa, 751 a-к В - 82,5 kDa, 735 a-к гетеро димер, Р 700, А 0, А 1, F x С – 8,9 kDa, - F A, F B D (19 kDa), E – связь с Fd F (19 kDa) - связь с Pc

27 Схема расположения кофакторов RC фотосистемы I

28 Транспорт электронов в фотосистеме I

29 Структура фотосистемы I

30 Структура RC фотосистемы II 25 белков: D kDa, D kDa, гетеро димер, Р 680, Ph, Chl Z, Q A, Q B F (4 kDa), E (8 kDa) – Cyt b 559 O (33 kDa), P (24 kDa), Q (18 kDa) - OEC водоокисляющий комплекс

31 Структура фотосистемы II

32 Расположение хромофоров в фотосистеме II Вид со стороны стромы RC: фиолетовые –хл-л розовый – Phe. Антенны: Хл-лы с 9 по 21 – СР43 Хл-лы с 22 по 37 – СР47 Зеленые и желтый – передают hν на RC, голубые - нет Красный – длинноволновый хл-л СР47, связанный с His-114 Вид сбоку (строма сверху)

33 Марганцевый кластер системы фотоокисления воды

34 Кинетика работы водоокисляющей системы

35 Каротиноиды

36 Хлорофилл-белковые комплексы ФСI и ФСII

37 Структура белка СР29 светособирающего комплекса

38 Светособирающий комплекс LHC II: мономер и триммер

39 Фотосистема I существует в виде триммера

40 Фотосистема II существует в виде димера

41 Светособирающие комплексы фотосистем I и II

42 Фикобиллипротеиды

43 Фикобилисомы: РЦ и светособирающий комплекс некоторых бактерий и водорослей

44 Гетерогенная организация тилакоидный структур

45 Циклический транспорт электронов

46 Гетерогенная организация тилакоидный структур

47 Гетерогенная организация тилакоидных структур

48 LHC II - подвижный светособирающий комплекс

49 Гетерогенность расположения компонентов ФСА в тилакоидах

50 Восстановительный пентозо-фосфатный цикл (ВПЦ)

51

52

53 Фаза карбоксилирования ВПЦ

54 Восстановительная фаза цикла Кальвина

55 Фаза регенерации: образование фруктозо-1,6-бисфосфата

56 Фаза регенерации: образование фруктозо-6-фосфата

57 Фаза регенерации: первая транскетолазная реакция

58 Фаза регенерации: образование седогептулезо-1,7-бисфосфата

59 Фаза регенерации: образование седогептулезо-7-фосфата

60 Фаза регенерации: вторая транскетолазная реакция

61 Фаза регенерации: образование рибулезо-5-фосфата

62 Фаза регенерации: образование рибулезо-1,5-бисфосфата