|
Vyučující
|
-
Prášil Ondřej, prof. RNDr. Ph.D.
-
Komenda Josef, prof. RNDr. CSc., DSc.
-
Kaňa Radek, Mgr. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
Obsah přednášek: Význam fotosyntetických membrán a komplexů. Reakční centra a světlosběrné antény. Geochemický význam, evoluce fotosyntézy. Fylogeneze fotosynt. organismů. Světlo - absorpce, přenos excitační energie, deexcitace. Fotosynt. pigmenty - diverzita, organizace. Thylakoidní membrána - složení, architektura. Lumen, stroma. Anténní komplexy - variabilita, evoluce. Fykobilisomy- struktura, pigmenty, přenos energie, biogenese, regulace. Fotochemická přeměna energie. Oxidačně-redukční reakce, rovnovážné a kinetické konstanty. Fotosynt. jednotka. Akční spektra, kvantové výtěžky, absorpční průřez, přenos energie. Koncepce reakčního centra. Účinnost fotochemie. Mechanismy přenosu elektronů. Primární fotochemické reakce oxygenní fotosyntézy. Primární donor. Stabilizace nábojů, rekombinace. Triplety. Tunelování. Reakční centra - rozdělení, funkce a struktura, fylogeneze. Bakteriální RC a fotosytém 2 (PS2). Akceptorová strana PS2, chinony a herbicidy. Fotosynt. elektronový řetězec. Donorová strana PS2: vývin kyslíku, mechanismus a struktura. Z-schéma, cyklický přenos. Cytochromy, Q cyklus. Membr. gradienty. Elektrochemické vlastnosti thylakoidů. Fotofosforylace. Protonace. Odpřahovače a inhibitory. Pohyblivé přenašeče elektronů. Plastocyanin, ferredoxin. Mehlerova reakce. Regulace přenosu elektronů a syntézy ATP. Kyslíkové radikály. Uhlíkový metabolismus. Calvin-Bensonův cyklus - regulace, fotorespirace. C3, beta-karboxylace, C4 a CAM. Fyzikální chemie anorganických uhlíkatých sloučenin. Izotopy. Difůze a mechanismus koncentrace, aktivní transport CO2. Mol. biologie fotosyntézy (stručný přehled). Nomenklatura genů, proteiny kódované v chloroplastech a v jádru. Regulace exprese PS2 genů, LHC a pigmentů. Struktura fotosynt. komplexů. Fotosyntéza v kontinuálním světle: P/I křivka,saturace, chlororespirace, modelování. Fotoaklimace, nefotochemické zhášení. Stres a fotosyntéza. Fotoinhibice ? viditelné a UV-B, teplota, salinita, nedostatek živin. Umělá fotosyntéza. Biomimetika. Obsah cvičení: Seznam témat praktických úloh: Spektroskopická analýza fotosyntetických pigmentů v acetonovém extraktu. Použití HPLC k analýze a rozdělení fotosyntetických pigmentů. Sledování přenosu excitační energie v chlorofylovém extraktu (z chl b na chl a) mezi pigment-proteinovými komplexy pomocí fluorescenční spektroskopie. Sledování obsazenosti QB-kapsy fotosystému 2 pomocí termoluminiscence. Měření účinnosti fotosyntézy sledováním vývoje kyslíku. Sledování odezvy vývoje kyslíku na jednoobrátkové saturační pulsy rychlostní kyslíkovou elektrodou. Použití časově rozlišené fluorescence ke studiu fotosyntetických procesů. Studium stresových faktorů ve fotosyntéze prostřednictvím kvantového výtěžku fotosyntézy. Isolace tylakoidních membrán. Separace a analýza pigment-proteinových komplexů pomocí dvourozměrné elektroforézy. Sledování fotosyntetických parametrů během laboratorní kultivace řas a sinic. Měření tripletů v chlorofylovém extraktu. Nízkoteplotní spektroskopie isolovaných chloroplastů LD a CD-spektroskopie fotosyntetických membrán. Sledování výměny plynů u rostlin. Měření aktivity fosfoenolpyruvát karboxylázy u C3 a C4 rostlin. Opory: studenti mají k dispozici prezentace z přednášek
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž)
- Účast na výuce
- 60 hodin za semestr
- Příprava na zápočet
- 15 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 75 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Cílem kurzu je seznámit posluchače se současným stavem znalostí o fotosyntéze. Vedle teoretického popisu fotosyntetických procesů a struktury fotosyntetického aparátu budou posluchači seznámeni i s experimentálními přístupy, které se v tomto oboru používají. Nejdůležitější experimentální metody jsou procvičeny v turnusovém praktiku, které je součástí kurzu. Kurz je určen studentům, kteří se v bakalářské nebo magisterské práci chtějí zabývat studiem rostlin, řas nebo fotosyntetických bakterií.
Studenti získají hlubší znalosti o fotosyntetických procesech u všech skupin fotosyntetizujících organizmů. Tyto znalosti si prakticky/experimentálně ověří při cvičeních.
|
|
Předpoklady
|
Předpokladem je absolvování kurzu Fyziologie rostlin nebo Bionergetics/Bioenergetika. Speciální kurz doktorského studijního oboru Molekulární a buněčná biologie a genetika.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Ústní zkouška
Zápočet za prezentaci vybraného tématu rozšiřujícího přednášku. Požadavky na zkoušku: získání alespoň 50 % bodů ve dvou testech nebo úspěšné zodpovězení alespoň 50 % otázek.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Beer S., Bjork M., Beardall J. Photosynthesis in the Marine Environment. Wiley-Blackwell, 2014. ISBN 978-1-119-97957-9.
-
Blankenship R.E. Molecular Mechanisms of Photosynthesis. Blackwell, 2002. ISBN 0-632-04321-0.
-
Falkowski P.G., Raven J.A. Aquatic Photosynthesis, 2nd Edition. Princeton University Press, 2007. ISBN 9780691115511.
|