Fotoszintézis IV.
description
Transcript of Fotoszintézis IV.
![Page 1: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/1.jpg)
Fotoszintézis IV.
A fotoszintézis élettani és ökofiziológiai vonatkozásai
![Page 2: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/2.jpg)
A fotoszintézis fiziológiai és ökológiai vonatkozásai
Limitáló környezeti tényezők:
fény, CO2, hőmérséklet
-legfontosabb metabolikus lépések:
Rubisco aktivitás
a RuBP regenerációja
trióz-P metabolizmus
![Page 3: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/3.jpg)
• Energia fluxus (W, J) helyett foton fluxus sűrűség (molm-2s-1)•
• PAR: fotoszintetikusan aktív sugárzás•
• (400-700 nm, 2000 μmol m-2s-1 teljes napfényben)•
• Abszorbeált, transzmittált és reflektált fény• (10-15% veszteség)
A fény
![Page 4: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/4.jpg)
Az összes beeső fényenergia %-os hasznosulása…
![Page 5: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/5.jpg)
A levél által elnyelt, átengedett és reflektált fény %-os arányai
![Page 6: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/6.jpg)
A távoli vörös tartomány jelentősége…
![Page 7: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/7.jpg)
Az árnyék elkerülése
„fény növények”
„árnyék növények”
Pfr/Pössz
szár
meg
nyúl
ás
0,2 0,4 0,6
![Page 8: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/8.jpg)
A szomszéd érzékelése
![Page 9: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/9.jpg)
A levél hőmérsékletének szabályozásaA Bowen arányszám
Bowen arány:
Közvetlen (vezetéssel és áramlással) hőleadás
evaporációs hőleadás
A Bowen arányszám
-alacsony, ha van transzspiráció és a levél és a levegő hőmérséklete megegyezik (pl. öntözött pázsit);
-- negatív, ha a transzsiráció következtében a levél hőmérséklete kisebb, mint a levegőé (pl. gyapot levél);
-- nagy (végtelen), ha zártak a sztómák (pl. sivatagi növények, kaktuszok)
![Page 10: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/10.jpg)
A levél anatómiája fényen és árnyékban
• Rosta-hatás, fényvezetés, fényszórás
• Kloroplasztisz rendeződés és levélmozgás
• Nap-követő mozgás, dia- és paraheliotropizmus•
• A fény spektrális megoszlása árnyékban: a fitokróm szerepe• kompetícíó és adaptáció
![Page 11: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/11.jpg)
A levél anatómiája a fényintenzitástól függően
Fényen nőtt levél Árnyékban nőtt levél
![Page 12: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/12.jpg)
A fénylevelek nagyméretű oszlopos alapszövettel és több sejtsoros mezofillummal rendelkeznek: így optimálisan hasznosítják a fényt.
Az árnyéklevelekben a fénybegyűjtő komplex aránya nagyobb a reakciócentrumhoz viszonyítva, mint a fénylevelekben.
![Page 13: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/13.jpg)
A fotoszintetikus apparátus komponenseinek aránya erős és gyenge fényben
![Page 14: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/14.jpg)
A jobb fénykihasználást szolgálja a kloroplasztiszok mozgása is
Felülnézetből: (a) árnyékban; (b) átlagos fényintenzitáson; (c) fénystressznél
A „szűrőhatás”
![Page 15: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/15.jpg)
Az epidermisz réteg sejtjei mint fénykollektorok
![Page 16: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/17.jpg)
Sok fajnál a levéllemez fénykövető mozgást mutat: heliotropizmus
Diaheliotropizmus: fénykövető mozgás (maximális besugárzás)
Eredeti pozíció4 óra ferde irányból való megvilágítás után
Paraheliotropizmus: fénytől való elfordulás (minimális besugárzás)
![Page 18: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/18.jpg)
A fotoszintézis intenzitásának napszaki változása burgonyánál
![Page 19: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/19.jpg)
Napszaki változások az Opuntia ficus-indica esetében
![Page 20: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/20.jpg)
A fényintenzitás szerepe
• Fényintenzitás és [CO2], O2
• Hőmérséklet, a kvantumhasznosítás hőmérséklet függése
![Page 21: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/21.jpg)
A CO2 fixáció a fényintenzitás
függvényében
• A CO2 fixáció a fényintenzitás függvényében: a
dózisgörbe•
• kompenzációs pont ("sötét légzés")• lineáris szakasz (kvantumhatásfok!)• telítődés (metabolikus hatásfok)
![Page 22: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/22.jpg)
A fotoszintézis intenzitása a fényintenzitással növekszik: a kompenzációs pontnál a légzés CO2 termelése egyenlő a
fotoszintézis CO2 fogyasztásával
![Page 23: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/23.jpg)
A fénynövények fotoszintetikus hatékonysága magasabb telítődési értéket mutat és kompenzációs pontjuk is
magasabban van, mint az árnyéknövényeké
![Page 24: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/24.jpg)
Egy árnyéknövény fotoszintézisének intenzitása
![Page 25: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/25.jpg)
Fotoszintézis és komponensei ökológiai méretekben
![Page 26: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/26.jpg)
Nagy fényintenzitás (fénystressz) esetén reaktív oxigén formák keletkeznek, ami degradálja a
fotoszintetikus apparátust: fénygátlás
![Page 27: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/27.jpg)
A fotoszintézis fénygátlása (fotoinhibíció)
![Page 28: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/28.jpg)
P680+/Feo-
TyrZ+/P680+
Akceptor oldali fotoinhibíció
Donor oldali fotoinhibíció
![Page 29: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/29.jpg)
A xantofill (VAZ) ciklus
Szerepe:
Energia disszipáció, nem-fotokémiai kioltás
![Page 30: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/30.jpg)
A xantofill (VAZ) ciklus
LumenSztróma
pH optimum:
5,2
pH optimum:
7,5
![Page 31: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/31.jpg)
A széndioxid
• Biokémiai reakciói a parciális nyomástól (mólfrakció x össznyomás) függenek
• - az üvegház hatás• -kutikula (átjárhatatlan)• -gáz fázis: sztómanyílás• sztóma alatti üreg• sejtközötti légterek• - folyadék fázis: sejtfal, citoszól, kloroplasztisz• limitáló tényező: a sztómaellenállás
(regulálható!)
![Page 32: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/32.jpg)
CO2 asszimiláció az intercelluláris CO2
konc. (ci) függvényében
• - ci számolható a CO2 asszimiláció (A) és sztómaellenállás (r), ill. vezetőképesség (g = 1/r) ismeretében:
• ci = ca - (1.6 AP/g),•• ahol ca = CO2 parciális nyomása a levegőben,• P = atmoszférikus nyomás.• C3-as és C4es növények, CO2-kompenzációs pont
• Vízhasznosítási hatékonyság (WUE) •
WUE = A/E = (ca - ci)/1.6(ei - ea)• E = evaporáció, e = a víz parciális nyomásai.• 1/WUE = transpirációs hányados
![Page 33: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/33.jpg)
C3 és C4 levélszerkezet
• A C4-es növények anatómiája szembeszökően különbözik a C3-as növényekétől.
• Csak a C4-es növényekben találhatók a jellegzetes morfológiájú hüvelyparenchima (bundle sheath) vagy Kranz sejtek.
• A széndioxid elsődleges kötését a foszfoenol-piroszőlősav (PEP) karboxiláz enzim katalizálja a mezofill sejtek citoplazmájában.
![Page 34: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/34.jpg)
![Page 35: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/35.jpg)
C3-as és C4-es növények fotoszintézise a fényintenzitás (A) és az intercelluláris tér CO2 koncentrációjának (B) függvényében
Fényintenzitás
A B
C-3
C-3
C-4C-4
![Page 36: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/36.jpg)
C3-as és C4-es növények fotoszintézise a külső és az intercelluláris tér CO2 koncentrációjának függvényében
![Page 37: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/37.jpg)
A C4-es növények fotoszintetikus hatékonyságának hőmérsékleti optimuma magasabb értéknél található, mint a
C3-as növényeké
![Page 38: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/38.jpg)
A kvamtumhasznosítási tényező
![Page 39: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/40.jpg)
12C és 13C megkülönböztetés
Atmoszférikus CO2 :12C – 98,9%
13C – 1,1%14C – 10-10%
-izotóp összetétel, δ13C‰ = (Rminta/Rstandard –1) x 1000
-izotóp diszkrimináció, Δ13C‰ = (Rlevegő/Rnövény –1) x 1000
-C3-as növények δ13C = -28‰
rubisco: δ13C = -30‰-C4-es δ13C = -14‰
PEP karboxiláz: δ13C = -2- -6‰CAM növények:
δ13C = a két érték között (vízellátottságtól függően)
-a C4-es út 7 millió évvel ezelőtt fejlődött ki.
![Page 41: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/41.jpg)
12C és 13C megkülönböztetés
![Page 42: Fotoszintézis IV.](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062301/56814b99550346895db87897/html5/thumbnails/42.jpg)
Köszönöm a figyelmet!