Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза

Нажмите для полного просмотра!

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №2

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №3

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №4

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №5

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №6

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №7

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №8

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №9

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №10

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №11

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №12

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №13

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №14

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №15

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №16

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №17

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №18

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №19

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №20

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №21

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №22

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №23

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №24

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №25

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №26

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №27

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №28

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №29

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №30

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №31

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №32

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №33

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №34

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №35

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №36

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №37

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №38

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №39

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №40

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №41

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №42

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №43

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №44

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №45

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №46

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №47

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №48

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №49

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №50

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №51

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №52

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №53

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №54

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №55

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №56

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №57

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №58

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №59

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №60

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №61

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №62

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №63

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №64

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №65

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №66

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №67

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №68

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №69

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №70

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №71

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №72

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №73

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №74

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №75

Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза, слайд №76

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Трансформация энергии в процессе оксигенного фотосинтеза. Доклад-сообщение содержит 76 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:

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

Слайд 5

Описание слайда:

Слайд 6

Описание слайда:

Слайд 7

Описание слайда:

Слайд 8

Описание слайда:

Слайд 9

Описание слайда:

Слайд 10

Описание слайда:

Слайд 11

Описание слайда:

Слайд 12

Описание слайда:

Слайд 13

Описание слайда:

Слайд 14

Описание слайда:

Слайд 15

Описание слайда:

Слайд 16

Описание слайда:

Слайд 17

Описание слайда:

Слайд 18

Описание слайда:

Слайд 19

Описание слайда:

Слайд 20

Описание слайда:

Слайд 21

Описание слайда:

Слайд 22

Описание слайда:

Слайд 23

Описание слайда:

Слайд 24

Описание слайда:

Слайд 25

Описание слайда:

Слайд 26

Описание слайда:

Слайд 27

Описание слайда:

Слайд 28

Описание слайда:

Слайд 29

Описание слайда:

Слайд 30

Описание слайда:

Слайд 31

Описание слайда:

Слайд 32

Описание слайда:

Слайд 33

Описание слайда:

Слайд 34

Описание слайда:

Слайд 35

Описание слайда:

Слайд 36

Описание слайда:

Слайд 37

Описание слайда:

Слайд 38

Описание слайда:

Слайд 39

Описание слайда:

Слайд 40

Описание слайда:

РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ ВОДЫ И РЕДОКС-ПОТЕНЦИАЛЫ (В)

Слайд 41

Описание слайда:

4 катиона марганца 4 катиона марганца 1 катион кальция 2 аниона хлора 5 атомов кислорода Тирозин YZ (?) Гистидин (?) В стабилизации каталитического центра принимают участие периферические белки 33, 24 и 16 кДа, расположенные с внутренней стороны тилакоидной мембраны (lumen) и закрывающие каталитический центр. 33 кДа белок участвует в стабилизации марганцевого кластера (иногда используется название “марганец-стабилизирующий белок”). Белки 24 и 16 кДа участвуют в стабилизации кальция и каким-то образом связаны с обеспечением функционирования хлора.

Слайд 42

Описание слайда:

КВК расположен с внутренней стороны (lumen) тилакоидной мембраны. КВК расположен с внутренней стороны (lumen) тилакоидной мембраны. В связывании марганца и кальция принимают участие аминокислоты С-концевого участка полипептида D1 и одна аминокислота полипептида CP43.

Слайд 43

Описание слайда:

CТРУКТУРА Mn/Ca КЛАСТЕРА По аналогии с Mn-связывающими белками в координации марганца могут принимать участие азот (гистидин) и кислород (карбоксильные группы глутаминовой или аспарагиновой аминокислот). Максимальное количество аминокислот, участвующих в связывании марганца = 6 х 4 = 24, однако, это число значительно меньше, поскольку катионы марганца и кальция образуют кластер, в котором катионы металлов соединены между собой.

Слайд 44

Описание слайда:

CТРУКТУРА Mn/Ca КЛАСТЕРА Катионы металлов могут быть соединены между собой мостиками: атомами кислорода карбоксильной группой

Слайд 45

Описание слайда:

Слайд 46

Описание слайда:

Рентгеноструктурный анализ ФС2 Впервые структура фотосинтетического реакционного центра 2го типа (пурпурные бактерии Rhodopseudomonas viridis) была определена с использованием рентгеноструктурного анализа в 1984 г. (Deisenhofer et al., 1984). Рентгеноструктурный анализ ФС2. Umena et al., 2011 Thermosynechococcus vulcanus 1.9 A Изучение структуры ФС2. До решения проблемы кристаллизации ФС2 для изучения ее структуры использовался метод EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure, рассеяние Х-лучей на катионах марганца), позволяющий определить расстояние между катионом металла и его лигандами и, таким образом, прогнозировать структуру кластера.

Слайд 47

Описание слайда:

Структура Mn/Са кластера

Слайд 48

Описание слайда:

Структура Mn/Са кластера Kawakami et al., 2011 Разрешение 1,9 А

Слайд 49

Описание слайда:

Слайд 50

Описание слайда:

Структура Mn/Са кластера Cтруктура марганцевого кластера, определенная японской группой, по-видимому, хорошо отражает реальную картину расположения катионов металла и связывающих мостиков в каталитическом центре КВК. Однако, детали структуры могут быть некорректными. Данная проблема связана с возможностью восстановления катионов марганца под действием Х лучей в процессе облучения кристалла ФС2. Например, длины связей между катионом марганца и О/N лигандами отличаются на 0,1А (больше) от данных, полученных EXAFS методом (мощность облучения значительно меньше), а также расстояния между центральным атомом О5 и катионами марганца не наблюдаются для связей между Mn(III,IV) и кислородом во всех модельных системах.

Слайд 51

Описание слайда:

Структура Mn/Са кластера Suga et al 2014-2015 Native structure of photosystem II at 1.95A˚ resolution viewed by femtosecond X-ray pulses

Слайд 52

Описание слайда:

Оценка параметров связь-валентность позволяет утверждать, что редокс состояние марганцевого кластера соответствует состоянию II, II,III,III, а не III, III, IV, IV (Grundmeier & Dau 2012). Оценка параметров связь-валентность позволяет утверждать, что редокс состояние марганцевого кластера соответствует состоянию II, II,III,III, а не III, III, IV, IV (Grundmeier & Dau 2012). О восстановлении марганцевого кластера при облучении свидетельствует также удлинение связей между катионами марганца.

Слайд 53

Описание слайда:

Лиганды, связывающие Mn4/Ca кластер Structure Mn1 Mn2 Mn3 Mn4 Ca London (Ferreira et al.) D342 H332, E189 E354a D170, E333 - 2004 (3,5A) Berlin (Loll et al.) D342, E189 A344b, D342 E354a D170, E333 A344b, YZ, 2005 (3,0A) H332 E354a E333 E189 Japan (Kawakami et al.) D342, E189 A344b D342 E354a, D170,E333 A344b D170 2011 (1,9ª) H332 E354a E333

Слайд 54

Описание слайда:

Функция марганца в окислении воды Марганцевый кластер накапливает окислительный потенциал (аккумулятор электрических зарядов) по мере поглощения квантов света и окисляет две молекулы воды, синтезируя молекулярную связь между атомами кислорода.

Слайд 55

Описание слайда:

Скорость выделения кислорода как функция номера вспышки Joliot, Kok, 1975

Слайд 56

Описание слайда:

S-цикл КВК

Слайд 57

Описание слайда:

СВОЙСТВА S-СОСТОЯНИЙ S-состояние фактически означает уровень окисленности КВК. Стабильным состоянием (в котором КВК находится в темноте) является S1 (около 75% центров), поэтому максимум выделения кислорода в начале наблюдается после 3 вспышки. Около 25% центров находится в состоянии S0.

Слайд 58

Описание слайда:

СВОЙСТВА S-СОСТОЯНИЙ На свету количество КВК в каждом из S-состояний составляет 25%. В отличие от S0 и S1 состояния S2 и S3 в темноте не стабильны. КВК восстанавливается, переходя соответственно в состояние S1 и S2 (затем в S1). Время жизни в темноте состояний S2 и S3 около 30 - 100 сек. В присутствии акцепторов электронов время жизни увеличивается до нескольких минут. Стабильность состояний S0 и S1 и достаточно продолжительное время жизни состояний S2 и S3 позволяет их исследовать, тогда как состояние S4 нестабильно, переход в S0 происходит спонтанно и не зависит от света, что затрудняет исследование состояния S4.

Слайд 59

Описание слайда:

Слайд 60

Описание слайда:

в S1 состоянии марганцевого кластера в S1 состоянии марганцевого кластера по данным рентгеноструктурного анализа молекулы 2 воды связаны с Са2+ (W3 и W4) и 2 молекулы воды – с Mn4 (W1 и W2)(Umena et al. 2011), однако, неясно, субстратная это вода или нет; - в синтезе молекулярного кислорода могут также участвовать атомы кислорода кислородных мостиков О1 – О5.

Слайд 61

Описание слайда:

Более вероятно, что быстро обменивающаяся молекула воды - это молекула воды W2, связанная с катионом марганца Mn4 (Cox & Messinger 2013). Медленный участок связывания воды, по-видимому, представлен мостиком О5 связывающим катионы марганца (Mn4) и Са ).

Слайд 62

Описание слайда:

Форма связанной воды – ОН- , Н2О или -О мостик? Форма связанной воды – ОН- , Н2О или -О мостик? - молекула воды, связанная с кальцием, по-видимому, находится в нейтральной форме (не ОН-), поскольку рКа воды, связанной с Са равно 12,8; - молекула воды, связанная с Mn, по-видимому, находится в ионизированной форме, поскольку рКа воды, связанной с Mn равно 10,5 (для MnII), 0 (для MnIII) и даже остающийся протон теряется при дальнейшем окислении Mn (MnIV), который координирует О2-. При увеличении формальной степени окисления Mn электрон отбирается у О2-, т.е. образуется oxyl радикал О-

Слайд 63

Описание слайда:

S-цикл каталитического центра окисления воды

Слайд 64

Описание слайда:

Выделение протонов

Слайд 65

Описание слайда:

Окислительно-восстановительное состояние марганцевого кластера

Слайд 66

Описание слайда:

Использование XANES для изучения редокс изменений марганцевого кластера в процессе S цикла XANES – X-ray Absorption Near-Edge Spectroscopy

Слайд 67

Описание слайда:

Природа компонента, окисляющегося при переходе S2 – S3.

Слайд 68

Описание слайда:

Скорость переноса электрона между катионами марганца внутри кластера существенно ниже скорости изменения S состояний, т.е. накопленный катионом марганца окисляющий потенциал не рассеивается. Скорость переноса электрона между катионами марганца внутри кластера существенно ниже скорости изменения S состояний, т.е. накопленный катионом марганца окисляющий потенциал не рассеивается.

Слайд 69

Описание слайда:

Слайд 70

Описание слайда:

Кальций в КВК КВК содержит 1 катион кальция, являющийся элементом каталитического центра. Кальций экстрагируется либо при удалении периферических белков 23, 16 KDa, либо при действии низких рН (рН 3,0). В стабилизации кальция принимает участие периферический белок 23 кДа. В связывании кальция принимает участие D1-D170 и D1-A344 полипептидa D1 реакционного центра. Экстракция кальция блокирует переход КВК из S2 состояния в S3 (фактически в состоянии S2Yz). Роль кальция: а)структурная; б)химическая (кальций связывает одну из молекулу воды). См. Таблицу. в)регулятор редокс потенциала марганца

Слайд 71

Описание слайда:

Слайд 72

Описание слайда:

Кальций регулирует редокс потенциал марганцевого кластера

Слайд 73

Описание слайда:

Хлор в КВК Удаление хлора ингибирует работу КВК приблизительно на 60%. Добавление хлора восстанавливает работу КВК. Br- и J- также восстанавливают активность, но в меньшей степени, чем Cl. F- является антагонистом хлора. Количество анионов хлора в КВК – 2 аниона хлора находятся вблизи марганцевого кластера, однако в работе КВК, возможно участвует только один – Cl-1 . Анионы хлора НЕ СВЯЗАНЫ с катионами марганца или кальция.

Слайд 74

Описание слайда:

Хлор в КВК Анион хлора необходим для перехода марганцевого кластера из S2 в S3 состояние и из состояния S3 в S0. Возможная роль – 1) транспорт воды к КВК; 2) транспорт протонов из КВК; 3) стабилизация координационной структуры КВК; 4) гипотеза Brudvig et al [Pokhrel et al, 2011].

Слайд 75

Описание слайда:

Тирозин в КВК ЭПР исследования тирозина Z показали, что при окислении тирозина образуется нейтральный радикал тирозина. Это означает, что при окислении тирозин теряет не только электрон, но и протон. Объясняется данный факт величинами рК и редокс потенциала различных форм тирозина: Y-  Y + e- Em = +680 мВ YH  Y + H+ +e- Em = +970 мВ P680/P680+ Em = +1250 мВ YH  YH + e- Em = +1380 мВ 2H2O/O2 Em = +820 мВ pK YzOH ≈ 10 YzOH ≈ -2 Потеря протона при окислении может происходить через имеющую место водородную связь между фенольной группой тирозина и акцептором протона (гистидин D1-His190). То есть, в ФС2 на ее донорной стороне должен существовать помимо электронного канала и протонный канал.

Слайд 76

Описание слайда:

Периферические белки КВК Периферические белки PsbO, PsbР и PsbQ (высшие растения и водоросли) закрывают каталитический центр КВК, защищая его от атаки восстановителями, хелаторами и т.д.. Периферические белки не участвуют в связывании катионов марганца и кальция. Периферические белки формируют каналы для выведения протонов и кислорода и для доставки молекул воды к каталитическому центру. PsbO белок стабилизирует марганцевый кластер. Без этого белка марганцевый кластер разрушается. Белки PsbР и PsbQ стабилизируют катион кальция и анионы хлора.