Ekologie fotosyntézy

Podobné dokumenty
Vyjádření fotosyntézy základními rovnicemi

FOTOSYNTÉZA. Princip, jednotlivé fáze

Biosyntéza sacharidů 1

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

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

14. Fyziologie rostlin - fotosyntéza, respirace

Ekologie fotosyntézy

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

FOTOSYNTÉZA ZÁKLAD ŽIVOTA NA ZEMI

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

35.Fotosyntéza. AZ Smart Marie Poštová

SLEDOVÁNÍ VZTAHU MEZI OBSAHEM ENZYMU RUBISCO A KONCENTRACÍ CO 2 V CHLOROPLASTU

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

1- Úvod do fotosyntézy

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

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

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

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

Dýchací řetězec (Respirace)

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

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Fotosyntéza

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

Hořčík. Příjem, metabolismus, funkce, projevy nedostatku

Energie fotonů je předávána molekulám chlorofylu A, který se zachyceným fotonem excituje (uvolní se energeticky bohatý elektron).

12-Fotosyntéza FRVŠ 1647/2012

Fotosyntéza a Calvinův cyklus. Eva Benešová

Dýchací řetězec. Viz též přednášky prof. Kodíčka (snímky a blány v levém sloupci)

B METABOLICKÉ PROCESY

Sacharidy a polysacharidy (struktura a metabolismus)

2. ČÁST - METABOLICKÉ PROCESY

FOTOBIOLOGICKÉ POCHODY

2. ČÁST - METABOLICKÉ PROCESY

5. Příjem, asimilace a fyziologické dopady anorganického dusíku. 5. Příjem, asimilace a fyziologické dopady anorganického dusíku

LÁTKOVÝ A ENERGETICKÝ METABOLISMUS

Charakteristika složky 3) cytochrom-c NADH-Q-reduktasa cytochrom-c- oxidasa ubichinon cytochromreduktasa

FOTOSYNTÉZA Správná odpověď:

Vodní režim rostlin. Regulace výměny plynů otevřeností průduchů. fotosyntézy Efektivita využití vody Globální změna klimatu Antitranspiranty

METABOLISMUS SACHARIDŮ

LI-6400; Gazometrická stanovení fotosyntetických parametrů

Vylepšování fotosyntézy

Organismy a prostředí. Podmínky a zdroje Rozdělení ekologických faktorů Ekologická tolerance Ekologická nika Vliv hlavních faktorů

Fotosyntéza (2/34) = fotosyntetická asimilace

ení k tvorbě energeticky bohatých organických sloučenin

Průduchy regulace příjmu CO 2

Biologie 30 Metabolismus, fotosyntéza, dýchání, glykolýza, kvašení

aneb Fluorescence chlorofylu jako indikátor stresu

Fyziologie rostlin - maturitní otázka z biologie (3)

Látky jako uhlík, dusík, kyslík a. z vnějšku a opět z něj vystupuje.

Modulace fotosyntézy, zvyšování produktivity genetickými modifikacemi, biotechnologie, umělá fotosyntéza,

Ekofyziologie rostlin - fotosyntetická asimilace uhlíku

EKOLOGIE ROSTLIN I. 1. Úvod do problematiky. 2. Energie sluneční záření

ANABOLISMUS SACHARIDŮ

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

LI-6400; Gazometrická stanovení fotosyntetických parametrů

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

LI-6400; Gazometrická stanovení fotosyntetických parametrů

Respirace. (buněčné dýchání) O 2. Fotosyntéza Dýchání. Energie záření teplo BIOMASA CO 2 (-COO - ) = -COOH -CHO -CH 2 OH -CH 3

Hořčík. Příjem, metabolismus, funkce, projevy nedostatku

LI-6400; Gazometrická stanovení fotosyntetických parametrů

Fotosyntéza Uhlíkový metabolismus. Ondřej Prášil Mikrobiologický ústav AVČR Laboratoř fotosyntézy v Třeboni

Úvod do biologie rostlin Úvod PŘEHLED UČIVA

Ing. Pavel Hrzina, Ph.D. - Laboratoř diagnostiky fotovoltaických systémů Katedra elektrotechnologie K13113

10. Minerální výživa rostlin na extrémních půdách

Fotosyntetická kapacita cytotypů

1. Napište strukturní vzorce aminokyselin D a Y a vzorce adenosinu a thyminu

Dekompozice, cykly látek, toky energií

Faktory počasí v ekologii - úvod

Vodní režim rostlin. Úvod Adaptace, aklimace: rostliny vodní, poikilohydrické (řasy, mechy, lišejníky, kapradiny, vyšší rostliny) a homoiohydrické.

C1200 Úvod do studia biochemie 4.2 Velké cykly prvků. OpVK CZ.1.07/2.2.00/

Předmět: KBB/BB1P; KBB/BUBIO

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Fyziologie buňky. RNDr. Zdeňka Chocholoušková, Ph.D.

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

Vladimír Vinter

Živé organismy vyžadují neustálý přívod a přeměny energie, aby mohly existovat a rozmnožovat se. Dostatek energie v naší biosféře zajišťuje

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují

05 Biogeochemické cykly

Měření množství dopadající energie světla. Fotoinhibice, fotopoškození a fotoprotekční mechanismy

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

umožňují enzymatické systémy živé protoplazmy, nezbytný je kyslík,

Konsultační hodina. základy biochemie pro 1. ročník. Přírodní látky Úvod do metabolismu Glykolysa Krebsův cyklus Dýchací řetězec Fotosynthesa

1 Nejdůležitější abiotické faktory

FOTOSYNTÉZA. Fotosyntéza je fotochemický proces, při němž fotosynteticky aktivní pigmenty v zelených

Minerální výživa na extrémních půdách. Půdy silně kyselé, alkalické, zasolené a s vysokou koncentrací těžkých kovů

Vodní režim rostlin. Obsah vody, RWC, vodní potenciál a jeho komponenty: Adaptace, aklimace: rostliny vodní, poikilohydrické (řasy, mechy,

Voda jako životní prostředí - světlo


1. ročník Počet hodin

Stomatální vodivost a transpirace

- metabolismus soubor chemických reakcí probíhajících v živých organismech a mezi organismy a jejich životním prostředím

Voda jako životní prostředí ph a CO 2

VAKUOLA. membránou ohraničený váček membrána se nazývá tonoplast. běžná u rostlin, zvířata specializované funkce či její nepřítomnost

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

1. Ekologie zabývající se studiem jednotlivých druhů se nazývá: a) synekologie b) autekologie c) demekologie

Anotace: Materiál je určen k výuce přírodopisu v 6. ročníku ZŠ. Seznamuje žáky se základní stavbou rostlinné a živočišné buňky.

Ztrátové faktory Grazing filtrační rychlost, filtrační rychlost společenstva.

Fyziologie rostlin LS Fotosyntéza. Lukáš Fischer

Matematické modely vlivu vybraných faktorů na. rychlost fotosyntézy pro střední odborné školy. a gymnázia

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

Měření množství dopadající energie světla. Fotoinhibice, fotopoškození a fotoprotekční mechanismy. (osvětlenost ln.m -2 = lux) Ozářenost W.

Transkript:

Ekologie fotosyntézy

Fotosyntéza Přeměna zářivé energie Slunce na energii chemických vazeb primární produkce organické hmoty fotochemický (Hillova reakce) a biochemický proces 1 mol přijatého CO 2 energetický zisk 479 kj

Hillova (světelná) reakce Zachycení světelných kvant pigmenty fotosystémů I a II fotosystém I reakční centrum 700 nm, fotosystém II 680 nm elektrony získané fotolýzou vody zpětná redukce chlorofylu elektron-transportní řetězec v membránách tylakoidů vznik ATP a redukce NADP + na NADPH 2

Calvinův cyklus C3-cesta Redukce CO 2 a syntéza uhlíkatých sloučenin s vysokým energetickým obsahem ve stromatech chloroplastů fixace CO 2 na ribuloso 1,5-bisfosfát (RuBP), enzym Rubisco (ribuloso 1,5-bisfosfát karboxyláza/oxygenáza) nestabilní C6-sloučenina se rozpadá na C3 triosofosfát kyselinu fosfoglycerovou redukce na glyceraldehyd-3-fosfát za účasti ATP a NADPH fotorespirace ca 20% ztráty

Sluneční záření Solární konstanta = 1.36 kw/m 2 [kj/m 2.s] relativní ozářenost (relativní světelný požitek) I z = I 0.e -k.lai k exktinkční koeficient, LAI leaf area index

Sluneční záření Respirace, kompenzační bod, saturační bod kvantový výtěžek fotosyntézy Φ = fixovaný CO 2 (vytvořený O 2 )/absorbovaná světelná kvanta teoretická max. hodnota 0.125

Kompenzační a saturační bod velikost listu, tloušťka palisádového mezofylu (SLA) počet chloroplastů, obsah chlorofylu, velikost a počet průduchů Slunné vs. stinné listy

Heliofyty vs. sciofyty

Heliofyty vs. sciofyty Semenáčky stín-tolerantních dřevin selekce znaků k resource conservation spíše než k maximalizaci zisku C

Sciofyty Efektivní využití krátkodobých slunečních skvrn (sunfleck, lightfleck) aktivace Rubisca, prodloužená fáze post-iluminační fixace CO 2

Dostupnost CO 2 Koncentrace CO 2 v atmosféře relativně stabilní (380 ppm, 38 Pa) rychlost difúze J CO2 = c/ r, kritický především odpor průduchů A-p i křivka saturace CO 2 (A asimilace, p i parciální tlak CO 2 v listu) C3 rostliny p i obvykle ~ 25 Pa Oxygenační aktivita Rubisca fotorespirace běžné ztráty ca 20% získaného CO 2 p i CO 2 ~ fotorespirace

Teplota Nízké teploty limitují především rychlost reakcí Calvinova cyklu vysoké teploty zvyšují respiraci a oxygenační aktivitu Rubisca

Cesta dikarboxylových kyselin C4-cesta Prostorové oddělení primární fixace CO 2 a syntézy uhlíkatých látek vazba CO 2 v mezofylu na fosfoenolpyruvát, PEP-karboxyláza, primárním produktem kyselina oxaloctová (OAA) v buňkách pochev cévních svazků CO 2 vázán na RuBP (Calvinův cyklus)

C3- vs. C4-rostliny

C3- vs. C4-rostliny

C3- vs. C4-rostliny

C3- vs. C4-rostliny

C3- vs. C4-rostliny C3 standardní anatomie listu převážná většina vyšších rostlin všech podnebných oblastí oxygenační aktivita Rubisca ca 20% ztráty fotorespirací C4 Krantz-anatomie listů (věnčitý obal cévních svazků) 7,500 krytosemenných rostlin, 19 čeledí (Poaceae, Cyperaceae, Portulacaceae, Amaranthaceae, Chenopodiaceae), některé řasy vyšší afinita PEP-karboxylázy vůči CO 2 minimální fotorespirace

CAM Crassulacean Acid Metabolism Časové oddělení primární fixace CO 2 a syntézy uhlíkatých sloučenin v noci fixace přes PEP, hromadění ve formě malátu ve vakuole ve dne malát dekarboxylován, uvolněný CO 2 zpracován v chloroplastech Calvinovým cyklem

CAM rostliny Velká centrální vakuola, sukulence pletiv, denní cyklus obsahu malátu (ph), minimální fotorespirace ~17,000 rostlin, 35 čeledí (Agavaceae, Bromeliaceae, Cactaceae, Orchidaceae, Euphorbiaceae, Aizoaceae, Crassulaceae, epifytické kapradiny, submerzní makrofyta) CAM cycling, CAM idling

Diskriminace izotopů uhlíku 13 C neznečištěného vzduchu = 7 rozdílná diskriminace Rubisco a PEPkarboxylázy stabilních izotopů 13 C a 12 C C3 rostliny v průměru 13 C = 27 (rozpětí 23 až 36 ) C4 rostliny v průměru 13 C = 13 (rozpětí 10 až 18 ) CAM rostliny v rozpětí 13 C C3 až C4 rostlin vodní rostliny 13 C v rozpětí 11 až 50

Evoluce metabolických cest fixace uhlíku CAM CAM C4 CAM C4 CAM CAM C4 C4 C4 C4 CAM CAM CAM CAM C4 CAM CAM CAM C4

Evoluce C4 rostlin Přechodné typy C3 C4, C3 a C4 ekotypy, C3 a C4 v pletivech téže rostliny (kukuřice) C4

Evoluce C4 rostlin

Evoluce C4 rostlin C4 jako kompenzační mechanismus proti zvýšené míře fotorespirace většinou pozdní Miocén před 5 8 mil. roky (trávy 20 30 Mya, Chenopodiaceae 15 20 Mya) Barbour et al. z křídy fosilní pletiva rostlin s 13 C signálem ~C4/CAM (?)

Evoluce CAM rostlin Přechodné typy C3/C4 CAM, fakultativní CAM, CAM v některých pletivech (Frerea indica) Mesembryanthemum crystallinum indukce CAM nedostatkem vlhkosti

Aeonium (Crassulaceae) Zpětný přechod CAM C3 podobně Clusia, Orchidaceae

CAM vodních makrofyt Isoëtes, Lobelia dortmana cirkadiánní změny koncentrace malátu a ph v buňkách Isoëtes nejstarší evoluční linie s CAM původ?

Fotosyntéza vodních rostlin Nízký příkon radiace (eufotická zóna) koncentrace plynů roste s tlakem nad hladinou a klesající teplotou, klesá s obsahem rozpuštěných solí CO 2 ve vodě snadno rozpustný, ale difúze asi 10,000x pomalejší ph vody určuje zastoupení forem uhlíku CO 2 HCO 3 - CO 3 2- při ph > 9 schází volný CO 2

Adaptace vodních rostlin Příjem uhlíku celým povrchem listu maximálně dělené listy (Myriophyllum, Ceratophyllum, Batrachium, Hottonia) zvětšení poměru povrch/objem redukce hraniční vrstvy příjem HCO 3 - aktivní příjem a převod na CO 2 v buněčné stěně pomocí karbonát-anhydrázy (sinice, řada zelených řas) vylučování H + lokální zvýšení acidity posun rovnováhy směrem k volnému CO 2 ( polární makrofyta, Characeae) využití CO 2 z organického sedimentu Isoëtes, Litorella uniflora, Lobelia dortmana

Bimodální rozdělení 13C u CAM rostlin důvod?