A növények fényreakciói
description
Transcript of A növények fényreakciói
![Page 1: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/1.jpg)
A növények fényreakciói
• Fotoszintézis PAR 400-700 nm
• Fotomorfogenezis fitokróm rendszer 666/730 nm
• Fototropizmusok kékfény válaszok 400-500 nm
• UV-B sugárzás 280-320 nm
![Page 2: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/2.jpg)
A FITOKRÓMOK:a vörös fény receptorai
Fotomorfogenezis
![Page 3: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/3.jpg)
Az alapjelenség: morfogenezis
• De-etioláció
• Szármegnyúlás gátlása
• Apikális kampó kiegyenesedése
• Vörös fény (650-680 nm)
• Távoli (sötét)vörös fény (710-740 nm)– fotoreverzibilis hatások
![Page 4: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/4.jpg)
A fény direkt hatása a növekedésre és fejlődésre
sötét
fehér fény
sötétvörös fény
hipokotil
sziklevél
![Page 5: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/5.jpg)
2.2A fény direkt hatása a növekedésre és
fejlődésre
sötétben
fényben
A levelek száma azonos, de pozíciójuk eltérő
![Page 6: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/6.jpg)
Fotomorfogenetikai reakciók a fény hullámhosszának függvényében
(akcióspektrumok)
540 600 660 700
nm
haté
kony
ság
1
2
3
1 –virágzás (Xanthium)
2 –etilált borsólevelek növekedése
3 – salátamag csírázása
![Page 7: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/7.jpg)
A fotoreceptor
• Fitokróm, 2 forma :– P660 (Pr) és P730 (Pfr)– Az abszorpciós spektrum jellemzői:
• Vörös megvilágítás után: 85% Pfr és 15% Pr• Sötétvörös megvilágítás: 97% Pr és 3% Pfr
Fotoequilibrium: fotostacioner állapot
Pfr az aktív forma
![Page 8: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/8.jpg)
A fitokróm két formájának abszorpciós spektruma
Pr
Pfr
![Page 9: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/9.jpg)
A fitokróm molekula
• Apoprotein + kromofór = holoprotein• A kromofór: fitokromobilin, nyílt szénláncú
tetrapirrol, tioéter kötés• Natív móltömeg: 240 kDa, két monomer• Monomerek: két domén
– Kromofór kötés az N-terminálison– Jeltranszfer a C-terminálison (”bakteriális kétkomponensű rendszer!)
– Dimerizáció, ubikvitin–kötés, reguláció
Pr és Pfr: a kromofór cis/trans izomerizációja
![Page 10: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/10.jpg)
A Pr és Pfr formák kromoforjai (fitokromobilin)
A p
olip
eptid
lánc
tioéter kötés
cis
trans
vörös fény
![Page 11: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/11.jpg)
A fitokróm dimér szerkezete
„A” domén: kromofórhoz kötődik„B” domén: nem kötődik komofórhoz
![Page 12: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/12.jpg)
A fitokróm holoprotein sematikus diagramja
PEST
kromofórReg Ubi
Dim
N-terminális domén (74 kDa) C-terminális domén (55 kDa)
CH2N
PEST = prolin, glutaminsav, szerin, treonin
![Page 13: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/13.jpg)
A fitokromobilin asszociációja az apoproteinnel
sejtmag plasztid
fitokromobilin
mRNS
fitokrómapoprotein
fitokrómholoprotein Pfr
vörös
sötétvörösPr
PHY
![Page 14: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/14.jpg)
A fitokróm eloszlása etiolált borsó csíranövényben
első nódusz
epikotil
sziklevél gyökér
Fito
króm
kon
cent
ráci
ó
![Page 15: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/15.jpg)
A fitokróm géncsalád
• Két molekulatípus: – I. típus – etiolált növényben– II. (I.) típus: fényen nőtt növényben
Multigén család:
PHYA: I. típus
PHYB-E: II. típus
Fiziológiailag különböző funkciók
![Page 16: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/16.jpg)
Fitokróm molekulafajok és típusok
![Page 17: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/17.jpg)
A fitokróm által szabályozott folyamatok
• Fotoperiodikus, nem fotoperiodikus• Fotomorfogeneteikai, nem fotomorfogenetikai reakciók
• Válaszok a besugárzás intenzitása szerint:– Nagyon kis besugárzási reakció, VLFR (very-low fluence response)
• 0,1nmol m-2 s-1 (de-etioláció, nem reverzibilis!)
– Kis besugárzási rekció, LFR (low-fluence reponse)• 1µmol m-2 s-1, (pl. csírázás, reverzibilis hatás!)
– Nagy besugárzási reakció, HIR (high-irradiance response)• 10 mmol m-2 s-1 (hipokotil növekedés gátlás)•
![Page 18: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/18.jpg)
A nagy energia-reakció hatásspektruma
fitokróm hatásspektrum
500 600 700
Hullámhossz, nm
Rel
atív
hat
ékon
yság
![Page 19: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/19.jpg)
A kalcium szerepe a fitokróm jelátvitelében
R
FR
R-FR
Mougeotia sejtek reverzibilis 45-Ca felvétele (autoradiográfia)
![Page 20: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/20.jpg)
A fotomorfogenezis szignalizációs hálózata
FR
R
árnyék
phyA
phyB
phyB és mások
KalciumKalmodulinG proteinekCiklikus GMP
Génexpresszió és másfotomorfogenetikusválaszok
FényFotoreceptor
korai jelátvitel Negatív regulációsválaszok
C i t o s z o l S e j t m a g
COP és DET (fényben) COP és DET(sötétben)pif3
pif3
![Page 21: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/21.jpg)
Fitokróm általi génszabályozás: a Rubisco és a klorofill-kötő protein példája
Vörös fény
Pr Pfr
rbcScab
LRELRE
mRNS
poliszómák
SSU
LHCPLSU
Rubisco
kloroplasztisz
sejtmag
citoszol
aktív regulátor
![Page 22: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/22.jpg)
Az árnyék elkerülése
„fény növények”
„árnyék növények”
Pfr/Pössz
szár
meg
nyúl
ás
0,2 0,4 0,6
![Page 23: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/23.jpg)
A szomszéd érzékelése
Levél-terület index (LAI)
0,1 1,0
Kék
, vö
rös,
söt
étvö
rös
foto
n flu
xus
FR
R
B
![Page 24: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/24.jpg)
A szomszéd érzékelése
Fényszűrők
![Page 25: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/25.jpg)
A szomszéd érzékelése
![Page 26: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/26.jpg)
A kék fény receptorai:kriptokrómok
![Page 27: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/27.jpg)
• Kriptokróm-1 (CRY1) • – mikrobiális DNS-fotoliázhoz hasonló
• Kriptokróm-2• - Kis fényintenzitás mellett
• Fototropin (domének: szerin-treonin kináz, fény,-oxigén, feszültség-érzékeny (LOV) domén
• Zeaxantin-violaxantin rendszer
A kék fény receptorai:kriptokrómok
![Page 28: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/28.jpg)
A kék fény receptorai:kriptokrómok
![Page 29: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/29.jpg)
A kék fény receptorai:kriptokrómok
![Page 30: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/30.jpg)
A kék fény receptorai:kriptokrómok
![Page 31: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/31.jpg)
Kapcsolat a fototropizmus akcióspektruma és a flavinok és karotinoidok abszopciós
spektruma között
fototropizmus karotin
riboflavin
445
472425460
Hullámhossz (nm)
340 420 500
görb
ület
absz
orpc
ió
![Page 32: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/32.jpg)
A cisz-zeaxantin mint kékfény receptor
cisz-zeaxantin
300 380 460 540
absz
orpc
ió
hullámhossz, nm
![Page 33: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/33.jpg)
A xantofil ciklus
violaxantin
anteraxantin
zeaxantin
jelátvitel
kaszkád
kékfény-válasz
![Page 34: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/34.jpg)
A sztómazárósejt kékfény reakciója
Kék fény
zeaxantinviolaxantin
Alacsony CO2
PARH-ATPázKinázok
KalciumIP3
malát
HCl
ATP
ADP+Pi
K
sztómazárósejt
Plazma membrán
kloroplasztisz
keményítő
Alacsony pH
Magas pH
sötét
![Page 35: A növények fényreakciói](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062221/5681466a550346895db38e0f/html5/thumbnails/35.jpg)
Köszönöm a figyelmet