Energetický metabolismus rostlin

Sylabus

1. Energie v živých systémech Formy energie a základní principy přeměny energií; změny volné energie, rovnovážná konstanta, spřažení reakcí, ATP; oxidace a redukce v živých systémech, NAD(P);

2. Základy energetiky rostlin Vztah fotosyntézy a respirace, celkový přehled hospodaření rostlin s energií, udržování ustáleného nerovnovážného stavu (steady state) v buňkách a v rostlině.  Světlo – primární zdroj energie i ROS; záření, fotony, fotosyntetické pigmenty, absorpce fotonů chlorofylem.

3. Fotosyntetický aparát Evoluce fotosystémů a anténních komplexů. Chloroplasty - thylakoidní membrána - struktura, funkce, Fotosyntetické struktury Prokaryot.

4. Světelné reakce fotosyntézy Fotosyntetický přenos elektronů (cyklický a necyklický). Štěpení vody, PSII, cytochromový b6f komplex, PSI. Mobilní přenašeče. Protonový gradient – sumarizace, využití pro fotofosforylaci. Chlororespirace.

5. Fotoinhibice, fotoprotekce, fluorescence chlorofylu Fotoinhibice, fotopoškození a ochranné mechanismy. Xanthofylový cyklus. Fluorescence chlorofylu.

6. Fotosyntetická fixace CO2, Calvinův cyklus, rubisco, oxygenázová aktivita Rubisco, specifitní faktor, regulace aktivity enzymů. Fotorespirace.

7. Metabolismus C4 a CAM, tvorba, transport a ukládání asimilátů Mechanismů redukce oxygenázové aktivity rubisco - strukturně funkční adaptace u C4 a CAM rostlin. Tvorba a degradace škrobu, tvorba sacharosy, transport asimilátů z chloroplastů.

8. Průduchy a příjem CO2 Cesta CO2 do listu. Průduchy - stavba, výskyt a četnost průduchů. Transpirační koeficient. Signální úloha světla. Mechanismy otevírání a zavírání průduchů. Vliv vnějších a vnitřních faktorů.

9. Respirace Základní struktura mitochondrií. Biochemie a fyziologie dýchání. Pentózafosfátová dráha. Alternativní oxidáza a nefosforylující NAD(P)H dehydrogenázy.

10. (Bio)technologie Umělá fotosyntéza, produkce biopaliv, zvyšování produktivity genetickými modifikacemi (Produkce biomasy: energie přijímaná, vydávaná a pohlcená listem a porostem).

Anotace

Přednáška pro pokročilé studenty. Aktuální obsah přednášky najdete na webových stránkách kurzu! Po úvodním seznámení s formami energie v živých systémech a jejich přeměnami jsou detailně probrány základní procesy energetického metabolismu rostlin - fotosyntéza (primární procesy fotosyntézy, fixace oxidu uhličitého, fyziologie fotosyntézy, fotorespirace, fotoinhibice a ochranné mechanismy, xanthofylový cyklus, charakteristiky rostlin C3, C4 a CAM, struktura a funkce průduchů, ...), respirace a oxidativní pentózofosfátová dráha.

Závěrečná přednáška je věnována biotechnologiím souvisejícím s rostlinnou energetikou.