Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №1

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №2

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №3

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №4

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №5

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №6

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №7

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №8

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №9

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №10

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №11

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №12

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №13

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №14

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №15

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №16

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №17

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №18

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №19

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №20

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №21

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №22

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №23

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №24

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №25

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №26

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №27

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №28

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №29

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №30

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №31

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №32

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №33

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №34

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №35

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №36

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №37

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №38

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №39

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №40

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №41

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №42

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №43

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №44

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №45

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №46

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №47

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №48

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №49

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №50

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №51

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №52

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №53

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №54

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №55

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №56

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №57

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №58

Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе, слайд №59

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Механизмы трансформации энергии в фотосинтезе. Доклад-сообщение содержит 59 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Слайд 2

Описание слайда:

ФОТОАКТИВАЦИЯ Mn/Ca кластер можно экстрагировать из ФС2 без инактивации связывающих участков. Это доказывается тем, что каталитический центр фотолиза воды можно восстановить, если инкубировать апо-ФС2 с катионами марганца и кальция на свету. Данный процесс называется фотоактивацией (ФА) и часто используется для изучения структуры и функции КВК.

Слайд 3

Описание слайда:

Схема самосборки марганцевого кластера в процессе ФА

Слайд 4

Описание слайда:

МЕХАНИЗМ ОКИСЛЕНИЯ ВОДЫ Yachandra et al., 1996

Слайд 5

Описание слайда:

МЕХАНИЗМ ОКИСЛЕНИЯ ВОДЫ Hillier & Wydrzynski, 2000

Слайд 6

Описание слайда:

МЕХАНИЗМ ОКИСЛЕНИЯ ВОДЫ Brudvig G with coworkers, 2005

Слайд 7

Описание слайда:

МЕХАНИЗМ ОКИСЛЕНИЯ ВОДЫ Barber & Tran, 2013

Слайд 8

Описание слайда:

Слайд 9

Описание слайда:

Слайд 10

Описание слайда:

Слайд 11

Описание слайда:

Слайд 12

Описание слайда:

Каталитический центр окисления воды расположен в глубине белковой структуры, поэтому должны существовать каналы для доставки субстрата (воды) к марганцевому кластеру и отведения от него продуктов окисления – протонов. Каталитический центр окисления воды расположен в глубине белковой структуры, поэтому должны существовать каналы для доставки субстрата (воды) к марганцевому кластеру и отведения от него продуктов окисления – протонов. Кроме того, образующийся в большом количестве кислород опасен для ФС2, так как легко образует токсичную синглетную форму, реагируя с триплетной формой хлорофилла. Поэтому, было предположено (Anderson,2001), что ФС2 должна иметь кислородный канал для быстрого отведения кислорода от каталитического центра.

Слайд 13

Описание слайда:

Пути транспорта молекул воды, протонов и кислорода между КВК и внутритилакоидным пространством (компьютерное моделирование)

Слайд 14

Описание слайда:

Каналы должен иметь такой минимальный диаметр, чтобы обеспечить прохождение кислорода или воды. Каналы должен иметь такой минимальный диаметр, чтобы обеспечить прохождение кислорода или воды. Канал i – наиболее широкий и наименее гидрофильный канал. Поэтому предполагается, что это канал, по которому от каталитического центра отводится кислород. Экспериментальный подход для обнаружения кислородного канала в цитохромоксидазе был использован Svensson-Ek et al (2002). Авторы выдерживали кристаллы ЦО под давлением в ксеноне перед кристаллографией. Считается, что молекулы ксенона служат аналогом кислорода, но при этом регистрируются при кристаллографии. Подобная работа была проведена с ФС2 (Murray et al, 2009). Xe не был обнаружен в предполагаемом кислородном канале.

Слайд 15

Описание слайда:

Канал iii – наиболее полярный канал и содержит ряд аминокислот, характерных для протонных каналов. Поэтому, предполагается, что это протонный канал для отведения протонов от каталитическиго центра. Аминокислотные остатки, образующие канал, расположены с увеличением рК от кластера к люмену. Канал iii – наиболее полярный канал и содержит ряд аминокислот, характерных для протонных каналов. Поэтому, предполагается, что это протонный канал для отведения протонов от каталитическиго центра. Аминокислотные остатки, образующие канал, расположены с увеличением рК от кластера к люмену. Канал ii – возможно для транспортировки воды к Mn/Ca кластеру.

Слайд 16

Описание слайда:

КАНАЛЫ Najafpour et al., 2012

Слайд 17

Описание слайда:

Синтез АТФ

Слайд 18

Описание слайда:

Свободная энергия. Преобразование энергии в живых системах. Высокоэнергетические фосфаты. Свободная энергия G – наиболее полезная термодинамическая функция при биохимических исследованиях. Изменение свободной энергии G характеризует энергию, которая становится доступной для совершения работы, в то время как система стремится к равновесию. При T=const G = H – TS H - энтальпия S - энтропия При движении системы к равновесию свободная энергия уменьшается. Стандартная свободная энергия химической реакции (стандартная свободная энергия раствора при концентрации 1 моль/л) может быть вычислена по экспериментальным значениям константы равновесия. G0 = - RT ln K

Слайд 19

Описание слайда:

В клетках, освобождаемая при окислении энергия, преобразуется путем сопряжения процесса окисления с синтезом АТФ из АДФ и неорганического фосфата. В клетках, освобождаемая при окислении энергия, преобразуется путем сопряжения процесса окисления с синтезом АТФ из АДФ и неорганического фосфата.

Слайд 20

Описание слайда:

Пример механизма использования АТФ: синтез сложного эфира. Пример механизма использования АТФ: синтез сложного эфира. RCOOH + HO-R’  RCOOR’ + H2O G0 = + 4000 кал/моль (1) АТP + H2О  АDP + РРi G0 = - 8500 кал/моль (2) В обычных условиях реакция 2 не влияет на реакцию 1 и реакция 1 (требующая энергии) не протекает. Реакция 1 протекает, если обе реакции сопряжены посредством общего продукта. RCOOH + ATP  RCOO-AMP + PPi G0 = + 2500 кал/моль RCOO-AMP + HO-R’  RCOOR’ + AMP G0 = - 6000 кал/моль Перенос фосфата от АТФ к акцептору катализируется ферментом киназой.

Слайд 21

Описание слайда:

Структура АТФ-синтазы

Слайд 22

Описание слайда:

Водорастворимый фактор сопряжения F1 cостоит из: Водорастворимый фактор сопряжения F1 cостоит из: 3 субъединиц  неподвижная часть (статор) 3 субъединиц  неподвижная часть (статор) 1 субъединицы  подвижная часть (ротор) 1 субъединицы  подвижная часть (ротор) 1 субъединицы  неподвижная часть (статор) Гидрофобный (мембранный) фактор сопряжения FO cостоит из: 1 субъединицы а неподвижная часть (статор) 2 субъединиц b неподвижная часть (статор) 10-15 субъединиц c подвижная часть (ротор)

Слайд 23

Описание слайда:

Функционирование АТФ синтазы Связывание субстрата, синтез АТФ и высвобождение АТФ.

Слайд 24

Описание слайда:

Слайд 25

Описание слайда:

Функционирование АТФ синтазы Механизм вращения ротора.

Слайд 26

Описание слайда:

5. Каналы расположены в гидрофобной неподвижной субъединице а, примыкающей к кольцу ротора. 5. Каналы расположены в гидрофобной неподвижной субъединице а, примыкающей к кольцу ротора. Кольцо ротора. 1. Кольцо образовано субъединицами с, имеющими 2 трансмембранные спирали (ТМС), расположенные в форме шпильки для волос. 2. Одна часть ТМС образует внешнее кольцо, а вторая внутреннее. 3. В средней части внешней ТМС имеется остаток аспарагиновой кислоты (Asp), связывающей протон, поступающий по входному протонному каналу. 4. Asp остаток расположен с внутренней стороны ТМС.

Слайд 27

Описание слайда:

5. После поворота кольца ротора на 360о остаток Asp депротонируется и протон выбрасывается наружу по выходному каналу. Механизм вращения кольца ротора. 1. Субъединица статора а имеет вблизи каналов функциональный остаток аргинина (Arg), несущего положительный заряд. 2. Аргинин ориентирует остаток Asp субъединицы с таким образом, что протон, поступающий по входному каналу, связывается с аспарагиновой кислотой, а при депротонировании участка связывания протона протон выходит в выходной канал. Таким образом, предотвращается прямой перенос протона из входного канала в выходной. Положительный заряд на аргинине стимулирует депротонирование.

Слайд 28

Описание слайда:

Слайд 29

Описание слайда:

Слайд 30

Описание слайда:

Слайд 31

Описание слайда:

Слайд 32

Описание слайда:

Слайд 33

Описание слайда:

Методы исследования фотосистемы 2. Флуоресценция и люминесценция. Флуоресценция в ФС2 является результатом главным образом дезактивации возбужденной (синглет) молекулы хлорофилла в антенне. Исследовательская эффективность методов регистрации флуоресценции обусловлена взаимосвязью выхода флуоресценции с электронным транспортом в ФС2, что позволяет, регистрируя флуоресценцию, исследовать перенос электрона по ЭТЦ ФС2. Выход флуоресценции зависит от фотохимического тушения. Он минимален, если нет разделения зарядов в ФС2 (Qa не восстановлен, “открытые” реакционные центры). Уровень флуоресценции обозначается как Fo. Выход флуоресценции максимален, если заряды в ФС2 разделены (Qa восстановлен, “закрытые” реакционные центры). Уровень флуоресценции обозначается как Fmax. Fmax превышает F0 в 3-5 раз. Разница Fmax – Fo называется вариабельной флуоресценцией Fv. Источник вариабельной флуоресценции только ФС2. Увеличение выхода флуоресценции при восстановлении Qa объясняется тем, что отрицательный заряд на Qa подавляет реакцию разделения зарядов в паре [Р680Pheo]. В результате этого квантовый выход разделения зарядов уменьшается и световая энергия, поглощенная ССК2, излучается молекулами хлорофилла ССК2 (флуоресценция). Таким образом, выход флуоресценции в ФС2 зависит главным образом от степени восстановленности Qa, что позволяет исследовать электронный транспорт с помощью флуоресценции. Методы измерения флуоресценции: - измерение кинетики затухания выхода флуоресценции после насыщающего импульса света; - измерение кинетики индукции флуоресценции; - измерение вариабельной флуоресценции.

Слайд 34

Описание слайда:

Методы исследования фотосистемы 2. Флуоресценция и люминесценция.

Слайд 35

Описание слайда:

Слайд 36

Описание слайда:

Кинетика уменьшения выхода флуоресценции, индуцированной вспышкой света: Кинетика уменьшения выхода флуоресценции, индуцированной вспышкой света: Qa-  Qb t1/2 = 100 – 250 мкс Qa-  Qb- t1/2 = 300 – 600 мкс Qa-  Qb участок свободен t1/2 = 2 – 10 мс Qa-  Qb в ФС2(-Mn) t1/2 = 30 – 40 мс (Rova M et al, 1998) Qa-  S2 рекомбинация t1/2 = до 1-2 с Qa-  Yz рекомбинация t1/2 = десятки мс (в ФС2 без КВК)

Слайд 37

Описание слайда:

Слайд 38

Описание слайда:

Методы исследования фотосистемы 2. Замедленная флуоресценция Методы исследования фотосистемы 2. Замедленная флуоресценция

Слайд 39

Описание слайда:

Слайд 40

Описание слайда:

Полярография – метод измерения концентрации кислорода в среде (соответственно, возможность измерения скорости окисления воды фотосистемой 2 на свету по выделению кислорода). Потенциал на электроде -650 мВ. Полярография – метод измерения концентрации кислорода в среде (соответственно, возможность измерения скорости окисления воды фотосистемой 2 на свету по выделению кислорода). Потенциал на электроде -650 мВ. EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure, рентгеновское рассеяние, тонкая структура растянутого края поглощения). Рентгеноструктурный анализ. Инфракрасная спектроскопия с Фурье разложением. Абсорбционная спектроскопия. Точечный мутагенез. ЯМР. Мёссбауеровская спектроскопия.

Слайд 41

Описание слайда:

Эволюция фотосистем. ФС1: центральные белки PsaA и PsaB имеют по 11 трансмембранных спиралей и каждый белок состоит из 2 частей: 6 спиралей образуют внутреннюю антенну и 5 спиралей формируют реакционный центр. ФС2: ядро состоит из белков D1/D2 и СР43/СР47: 6 спиралей каждого из белков СР43 и СР47 образуют внутреннюю антенну и 5 спиралей каждого из белков D1 и D2 формируют реакционный центр.

Слайд 42

Описание слайда:

Рентгеновский анализ кристаллов ФС1 и ФС2 показал очень интересные результаты: Рентгеновский анализ кристаллов ФС1 и ФС2 показал очень интересные результаты: расположение в мембране спиралей белков D1 и D2 (по 5 спиралей) соответствует расположению трансмембранных участков реакционного центра ФС1, а 6 трансмембранных участков СР43 и СР47 расположены также, как и внутренняя антенна ФС1.

Слайд 43

Описание слайда:

Расположение трансмембранных спиралей ФС1 и ФС2.

Слайд 44

Описание слайда:

Эволюция фотосистем. Структура белка

Слайд 45

Описание слайда:

Большое сходство в структурной организации фотосистем 1-го и 2-го типов позволило ряду авторов предположить, что эти фотосистемы имеют один эволюционный предшественник. Большое сходство в структурной организации фотосистем 1-го и 2-го типов позволило ряду авторов предположить, что эти фотосистемы имеют один эволюционный предшественник.

Слайд 46

Описание слайда:

Эволюция. Происхождение фотосистем. Редокс переключатель (Allen, 2005)

Слайд 47

Описание слайда:

Слайд 48

Описание слайда:

Эволюция ФС2

Слайд 49

Описание слайда:

Эволюция ФС2

Слайд 50

Описание слайда:

Слайд 51

Описание слайда:

СИММЕТРИЯ МЕЖДУ СООН КОНЦЕВЫМИ УЧАСТКАМИ ПОЛИПЕПТИДОВ D1 ИD2

Слайд 52

Описание слайда:

Примеры использования фотосистем в биотехнологии Глобальное потребление энергии в настоящее время около 17 TW/год. Около 40% энергии потребляют США и Европейский Союз. В 2020 году потребление возрастет до 20TW. 85% энергии дают ископаемые источники энергии (нефть, газ, уголь). Основной источник энергии для Земли – Солнце: 100 000 TW/год. Энергии, поступающей от Солнца в течение 1 часа, достаточно для покрытия годовой потребности населения Земли. (Barber, 2013)

Слайд 53

Описание слайда:

Примеры использования фотосистем в биотехнологии Фотоводород. Фотосинтетические бактерии, цианобактерии и одноклеточные зеленые водоросли могут на свету выделять водород. Механизм выделения и ферменты, участвующие в этом процессе, различаются. Пример: одноклеточные зеленые водоросли. Выделение Н2 начинается после темновой инкубации в анаэробных условиях. Эти условия инициируют синтез фермента - гидрогеназы, который синтезирует водород, используя ионы водорода и электроны.