Předmět Fotosyntéza (FA601)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu FA601 - Fotosyntéza, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita (MU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Cílem kurzu je seznámit posluchače se současným stavem znalostí o fotosyntéze. Důraz bude kladen na molekulární mechanismy fotosyntézy. Posluchači se seznámí s fyzikálními a chemickými základy fotosyntetických procesů a se strukturou fotosyntetického aparátu. Vedle popisu procesů a struktur budou posluchači seznámeni i s biofyzikálními experimentálními přístupy, které se při studiu fotosyntézy používají. Kurz je určen studentům fyziky, chemie, biologie a biofyziky, kteří se zajímají o bioenergetické procesy nebo se chtějí zabývat studiem rostlin, řas či fotosyntetických bakterií.

Osnova

1. Úvod - energetika fotosyntézy (OP). Světlo jako zdroj energie fotosyntézy. Záření Slunce. Propustnost atmosféry a vody. Základní bioenergetické principy a fotosyntéza. Fotochemická přeměna energie. Oxidačně-redukční reakce, rovnovážné a kinetické konstanty.2. Fotosyntetické organismy a organely (OP). Energetika různých metabolismů. Diverzita fotosyntetických organismů. Původ a evoluce fotosyntézy. Fotosyntetická (bakteriální, thylakoidní) membrána - složení, architektura. Lumen, stroma.3. Historie bádání o fotosyntéze (OP). Rozvoj poznání fotosyntézy a biofyzikálních metod. Chemický popis fotosyntézy. Světelné a temnotní reakce. Fotosyntetická jednotka. Princip kyslíkové elektrody. Akční spektra, kvantové výtěžky, účinnost fotochemie a fotosyntézy, absorpční průřez. Objev reakčních center a Z-schéma fotosyntézy.4. Fotosyntetické pigmenty (TP): Chlorofyly, karotenoidy, fykobiliny. Struktura, spektroskopie. Molekulární orbitaly, elektronové přechody, de-excitační dráhy. Syntéza pigmentů a její regulace.5. Světlosběrné antény (TP). Fyzikální principy zachycení a přenosu energie. Försterův a Dexterův mechanismus přenosu energie. Biofyzikální metody sledování přenosu a zachycení energie. Anténní komplexy – rozdělení, struktura, funkce a evoluce. Regulace světlosběrné funkce (tzv. zhášení, state-transitions).6. Reakční centra (OP). Principy rozdělení a stabilizace nábojů v reakčních centrech, rekombinace. Primární donor. Triplety. Tunelování. Mechanismy přenosu elektronů v bílkovinách (Marcusova teorie). Reakční centra - rozdělení, funkce a struktura, fylogeneze. Primární fotochemické reakce bakteriální a oxygenní fotosyntézy. Akceptorová strana PS2, chinony a herbicidy. Donorová strana PS2: vývin kyslíku, mechanismus a struktura.7. Fotosyntetický elektronový řetězec (OP). Z-schéma. Přenosy protonů. Cytochromy, Q cyklus. Difúze membránou. Pohyblivé přenašeče elektronů. Plastocyanin, ferredoxin. Cyklický přenos a Mehlerova reakce. Tvorba kyslíkových radikálů. Regulace přenosu elektronů, fotoinhibice.8. Elektrochemické vlastnosti thylakoidů (VŠ). Chemiosmotická teorie. ATP syntáza.Tvorba membránového gradientu. Fotofosforylace. Odpřahovače a inhibitory. Regulace přenosu elektronů a syntézy ATP.9. Uhlíkový metabolismus (OP). Calvin-Bensonův cyklus - regulace, fotorespirace. C3, beta-karboxylace, C4 a CAM. Fyzikální chemie anorganických uhlíkatých sloučenin. Izotopy. Difúze a mechanismy koncentrace CO2, aktivní transport CO2 do buňky.10. Umělá fotosyntéza (TP). Energetické, strukturální a ekonomické požadavky; mimiky reakčních center; umělé anténní systémy; příklady potenciálně vhodných molekul; zásadní problémy a jejich možná řešení.11. Biofyzikální metody fotosyntézy (OP) – variabilní fluorescence chlorofylu, fotoakustika.12. Globální význam fotosyntézy (OP).

Garant

prof. RNDr. Josef Humlíček, CSc.

Vyučující

prof. RNDr. Ondřej Prášil, CSc.