Fotosyntéza. Ondřej Prášil. prasil@alga.cz 384-340430



Podobné dokumenty
Umělá fotosyntéza. Michael Hagelberg. Tomáš Polívka, Ústav fyzikální biologie

12-Fotosyntéza FRVŠ 1647/2012

Fotosyntéza Světelné reakce. Ondřej Prášil Mikrobiologický ústav AVČR Laboratoř fotosyntézy v Třeboni

OPTIKA Fotoelektrický jev TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

Rozvoj vzdělávání žáků karvinských základních škol v oblasti cizích jazyků Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.07/

Potenciometrie. Obr.1 Schema základního uspořádání elektrochemické cely pro potenciometrická měření

FOTOSYNTÉZA. Mgr. Alena Výborná Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou VY_32_INOVACE_01_1_07_BI1

FYZIKA 4. ROČNÍK. Kvantová fyzika. Fotoelektrický jev (FJ)

Sacharidy a polysacharidy (struktura a metabolismus)

Vyjádření fotosyntézy základními rovnicemi

Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2

FOTOSYNTÉZA. soubor chemických reakcí,, probíhaj v rostlinách a sinicích. z CO2 a vody jediný zdroj kyslíku ku pro život na Zemi

Biosyntéza sacharidů 1

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

FOTOSYNTÉZA. Princip, jednotlivé fáze

Oxidace a redukce. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2. Redukce = odebrání kyslíku

Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2

Fotosyntéza. Ondřej Prášil

Identifikace barviv pomocí Ramanovy spektrometrie

DUM VY_52_INOVACE_12CH35

Ekosystém I. Primární a sekundární produce, dekompozice Trofická struktura Účinnost transformace. Koloběh hmoty

Analyzátory OPTI firmy ROCHE

FYZIOLOGIE ROSTLIN VÝŽIVA ROSTLIN 1) AUTOTROFNÍ VÝŽIVA ROSTLIN 2) HETEROTROFNÍ VÝŽIVA ROSTLIN

Analytické metody využívané ke stanovení chemického složení kovů. Ing.Viktorie Weiss, Ph.D.

Enzymologie. Věda ležící na pomezí fyz. ch. a bioch. Zabývá se problematikou biokatalyzátorů.

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH, PLYNECH A POLOVODIČÍCH

Hmotnostní spektrometrie

ELEKTROCHEMIE A KOROZE Ing. Jiří Vondrák, DrSc. ÚACH AV ČR

Každá molekula kyslíku kterou právě dýcháme vznikla někdy v nějaké rostlině. Každý atom uhlíku našeho těla byl kdysi včleněn fotosyntézou do nějaké

Vznik tepla z elektrické energie

POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ. (II) (Bl) ČESKOSLOVENSKÁ SOCIALISTICKÁ ( 1S ) (51) lat Cl. 4 С 21 D 1/09

Barva produkovaná vibracemi a rotacemi


ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH

Studium kladného sloupce doutnavého výboje pomocí elektrostatických sond: jednoduchá sonda

Tomáš Miléř, Jindřiška Svobodová

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Fotosyntéza světelná fáze. VY_32_INOVACE_Ch0214.

Ústřední komise Chemické olympiády. 47. ročník 2010/2011. OKRESNÍ KOLO kategorie D ŘEŠENÍ SOUTĚŽNÍCH ÚLOH

Zobrazovací technologie

Autor: Katka Téma: fyziologie (fotosyntéza) Ročník: 1.

Kovové povlaky. Kovové povlaky. Z hlediska funkce. V el. vodivém prostředí. velmi ušlechtilé méně ušlechtile (vzhledem k železu) tloušťka pórovitost

Vzdělávání jak dál? Brno 23/09/2015. Ondřej Šteffl, Scio Personalistika, právo a vzdělávání ve veřejné správě

Bohrova disertační práce o elektronové teorii kovů

E ŘEŠENÍ KONTROLNÍHO TESTU ŠKOLNÍHO KOLA

Fotosyntetický výdej kyslíku

Fotosyntéza Ekofyziologie. Ondřej Prášil Mikrobiologický ústav AVČR Laboratoř fotosyntézy v Třeboni

1- Úvod do fotosyntézy

Fyziologie rostlin. 9. Fotosyntéza část 1. Primární fáze fotosyntézy. Alena Dostálová, Ph.D. Pedagogická fakulta ZČU, letní semestr 2013/2014

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

ÚSTAV ORGANICKÉ TECHNOLOGIE

Číslo: Anotace: Prosinec Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Fotosyntéza (2/34) = fotosyntetická asimilace

7 Fluorescence chlorofylu in vivo

Ukázky z pracovních listů B

Návod pro laboratorní úlohu: Komerční senzory plynů a jejich testování

ení k tvorbě energeticky bohatých organických sloučenin

Úvod do teorie spalování tuhých paliv. Ing. Jirka Horák, Ph.D.

PÍSEMNÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z CHEMIE bakalářský studijní obor Bioorganická chemie 2011

6. Mikroelementy a benefiční prvky. 7. Toxické prvky Al a těžké kovy, mechanismy účinku, obranné mechanismy rostlin

Kinetika chemických reakcí

ÚSTAV FYZIKÁLNÍ BIOLOGIE JIHOČESKÁ UNIVERZITA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH

Vylepšování fotosyntézy

Elektrochemické metody

Struktura atomů a molekul

Škola: Gymnázium, Brno, Slovanské náměstí 7 III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název projektu: Inovace výuky na GSN

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Ústřední komise Chemické olympiády. 47. ročník 2010/2011. ŠKOLNÍ KOLO kategorie B ŘEŠENÍ SOUTĚŽNÍCH ÚLOH

Lineární urychlovače. Jan Pipek Dostupné na

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

ELIMINACIA EMISIE AMONIAKU U OŠÍPANÝCH VO VÝKRME IONIZÁCIÍ VZDUCHU AN AMMONIA EMISSE ELIMINATION OF FATTENING PIGS BY AIR-IONIZATION Dolejš,Jan,

Vodní režim rostlin. Regulace výměny plynů otevřeností. průduchů. Stomatální limitace rychlosti transpirace a rychlosti. Efektivita využití vody

Modul 02 - Přírodovědné předměty

Fotosyntéza Úžasná sluneční elektrárna

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

FOTOSYNTÉZA. CO 2 a vody. - soubor chemických reakcí. - probíhá v rostlinách a sinicích. - zachycení a využití světelné energie

Rybářství 4. Produktivita a produkce. Primární produkce - rozdělení. Primární produkce - PP

Vitamín C, kyselina askorbová

5 Měření absorpce ionizujícího záření v závislosti na tlaku vzduchu

11 Vyhraje fotosyntéza či fotovoltaika? Učební list

TERMODYNAMICKÁ ROVNOVÁHA, PASIVNÍ A AKTIVNÍ TRANSPORT

4 Přenos energie ve FS

Zadání příkladů řešených na výpočetních cvičeních z Fyzikální chemie I, obor CHTP. Termodynamika. Příklad 10

TECHNOLOGIE POVRCHOVÝCH ÚPRAV. 1. Definice koroze. Soli, oxidy. 2.Rozdělení koroze. Obsah: Činitelé ovlivňující korozi H 2 O, O 2

MB130P68 Globální změny a trvalá udržitelnost. ZS 2012/2013. Lubomír Nátr. Lubomír Nátr

Klasifikace vod podle čistoty. Jakost (kvalita) vod. Čištění vod z rybářských provozů

Galvanický článek. Li Rb K Na Be Sr Ca Mg Al Be Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi As CU Hg Ag Pt Au

Jaderná energie Jaderné elektrárny. Vojtěch Motyčka Centrum výzkumu Řež s.r.o.

AUTOTROFNÍ A HETEROTROFNÍ VÝŽIVA ROSTLIN, VODNÍ REŽIM ROSTLIN, RŮST A POHYB ROSTLIN

Fotosyntéza. Ondřej Prášil

FYZIKA na LF MU cvičná. 1. Který z následujících souborů jednotek neobsahuje jen základní nebo odvozené jednotky soustavy SI?

H - -I (hydridy kovů) vlastnosti: plyn - nekov 14x lehčí než vzduch bez barvy, chuti, zápachu se vzduchem tvoří výbušnou směs redukční činidlo

Transkript:

Fotosyntéza 3 Ondřej Prášil prasil@alga.cz 384-340430

Historie fotosyntézy Jan Baptista Van Helmont 1640 vážení vrby 80 kg 5 let 100 kg 99,94 kg

John Priestley 1733-1804 flogiston objev kyslíku flogiston

Jan Ingenhousz 1730-1799 světlo je nezbytné pro fotosyntézu rostliny dýchají Experiments upon Vegetables, Discovering Their great Power of purifying the Common Air in the Sun-shine, and of Injuring it in the Shade and at Night. To Which is Joined, A new Method of examining the accurate Degree of Salubrity of the Atmosphere (kniha, 1779)

Odkud pochází kyslík? rozvoj poznání 1771 1804 Jean Senebier 1742 1809: role CO 2 ve fotosyntéze M.Bertholet 1748-1822 Nicolas de Saussure (1767-1845): role H 2 O Rovnice fotosyntézy na začátku 19.století (neznali chemické vzorce, zákony zachování hmoty..) oxid uhličitý + voda + světlo organická hmota + kyslík

Jean Baptiste Boussingault 1864 jaký je redoxní stav uhlíku? CO 2 /O 2 ~1 Cve formě uhlovodíků (H:O = 2:1), role průduchů Julius von Sachs v listech se hromadí škrob pouze po osvětlení 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Theodore Engelmann 1894 Cladophora, vláknitá řasa a pohyblivé baktérie, citlivé na kyslík

Spirogyra vláknitá řasa + pohyblivé baktérie, citlivé na kyslík

Mechanismus fotosyntézy? počátek 20. století: CO 2 + H 2 O -> CH 2 O (formaldehyd) každá molekula chl je katalyzátorem reakce Wilstatter a Stoll Fotosyntéza: světlem indukované oxidačně redukční reakce Cornelius van Niel, 30.léta 20.století Holandský mikrobiolog, Stanford University, Kalifornie CO 2 + 2H 2 A (CH 2 O) + 2A + H 2 O fotolithoautotrofní bakterie 2 fyzicky a časově oddělené redoxní reakce 2H 2 A 2A + 4e - + 4H + CO 2 + 4e - + 4H + (CH 2 O) + H 2 O kyslík nepochází z CO 2 ale z H 2 O

Robert Hill, Cambridge 1930 Obnovení fotosyntetických aktivit v izolovaných chloroplastech po přidání vhodných akceptorů elektronů Hillova reakce 2H 2 O + 4Fe 3+ O 2 + 4Fe 2+ + 4H + Měřil kyslík změnou barvy hemoglobinu

Blackman 1924 Při nízkých intenzitách světla (A) když světlo je limitující teplota nemá na fotosyntézu vliv. Proto Q 10 = 1 Při vysokých intenzitách světla (B) kdyžsvětlo není limitující teplota má vliv na fotosyntézu. Rychlost fotosyntézy se při každém zvýšení teploty o 10 C zdvojnásobí. Proto Q 10 = 2 Závěr Fotosyntéza se skládá ze dvou reakcí... I Reakce závislá na světle Fotochemická, nezávislá na teplotě (Q 10 = 1) II Reakce na světle nezávislá ( Temnotní" reakce) Enzymatická, má Q 10» 2

Ambientní koncentrace CO 2 = 0.035% nebo 350 ppm. Pozorování: CO 2 limituje rychlost fotosyntézy při vysokých intenzitách světla (C), když světlo není limitující. Závěr Fixace uhlíku probíhá v reakci, která není na světle závislá. Je to enzymatický proces

Robert Emerson, William Arnold California Institute of Technology 1932 použili krátké ( sec) záblesky synchronizace reakcí kvůli odvození kinetických konstant vývoj kyslíku měřili manometricky fotochemická reakce Závěr: fotosyntéza zahrnuje světelné i temnotní reakce temnotní reakce limitují při vysoké intenzitě enzymatická reakce

Robert Emerson, William Arnold California Institute of Technology 1932 zjistili kolik O 2 se vyvine na jeden chlorofyl předpoklad: 1 O 2 se vyvine z jednoho chlorofylu?? Chlorella 1 O 2 ~ 2500 chl Fotosyntetická jednotka Gaffron a Wohl, 1936

Fotosyntetická jednotka Gaffron a Wohl, 1936

Maximální kvantový výtěžek vývoje kyslíku In a perfect world photosynthesis must be perfect Proč je důležitý? -stanovuje maximální možnosti -ukazuje na omezení ve využití světla Otto Warburg definice = moly produktu / moly absorbovaných fotonů kvantový požadavek = 1/ kvantová účinnost ( ) : energie uložená v produktu / energie absorbovaná Maximální kvantový výtěžek Otto Warburg, 20.léta: Emerson, 50.léta: = 0.25 q/co 2 (3-4 fotony, jedna fotoreakce) = 0.12-0.10 q/co2 (8 fotonů, 2 fotosystémy)

účinnost ( ) : energie uložená v produktu / energie absorbovaná účinnost fotochemických procesů může být až 0.95 CO 2 + H 2 O 1/6 glukózy + O 2 Standardní volná energie uložená ve fotosyntéze G 0 = 1/6 G 0 f (glukóza) + G 0 f (O 2 ) - G 0 f (H 2 O) - G 0 f (CO 2 ) G 0 = 1/6 (-914,54) +(0) (237,19) (-394,38) G 0 = +479,1 kj mol -1 Světlo: E ( QR) hc N A Warburg QR = 3 E = 528,5 kj mol -1 Účinnost 91 % In a perfect world photosynthesis must be perfect Emerson QR = 10 E = 1761,4 kj mol -1 Účinnost 27 % (maximální). Reálně ~ 5%

Emerson & Lewis, 1942 Měření vlnové závislosti kvantového výtěžku fotosyntézy Red drop

Emersonovo zvýšení (enhancement) výtěžku (1957) Jevy red drop a red enhancement naznačují, že existují 2 různé fotochemické reakce Blinks, Meyers, French pouze 1 monochromátor. Ukázal, že zvýšení výtěžku nastane i po intervalu msec sec! Tedy obě reakce interagují produky chemických reakcí a ne excitovanými stavy pigmentů

Haxo a Blinks, ~1950 rychlá kyslíková elektroda zelené řasy ruduchy chlorofyly téměř neúčinné pro fotosyntézu

Kyslíková elektroda elektrochemická redukce O2 katoda: O 2 + 4H + +4e - 2(H 2 O) anoda: 4Ag 4Ag + + 4e - Ag + + Cl - AgCl I = nfaj O2 proud je úměrný toku kyslíku n = 4 F Faradayova konst. A plocha elektrody J O2 tok kyslíku U 0,65V Clarkova elektroda teflonová nebo silikonová membrána, pomalá (0,01-0,1 sec) Rychlá elektroda vzorek přímo na katodě, oddělen celofánem, odezva pod 10 ms

Duysens antagonistický efekt různých světel na cytochrom f A B red ox Změna absorbčních vlastností cytochromu v závislosti na vlnové délce aktinického světla (A) Chlorella změna absorbce po osvětlení červeným světlem (B) Antagonistický efekt índikuje, že existují dvě světelné reakce (C) C

Bessel Kok 1957 Absorbční změny u 700 nm (PS 1)

Variabilní fluorescence chlorofylu

Akční spektra vývoje kyslíku a fluorescence

Q red F m F v Q ox F o 0

O 2 Fluor. Cyt b 6 /f P 700

Z (zig-zag) schéma fotosyntézy Robert Hill a Fay Bendall, 1960 Duysens 1961 2 reakce v tandemu

Konec