Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

LECTURE PRESENTATIONS For CAMPBELL BIOLOGY, NINTH EDITION Jane B. Reece, Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "LECTURE PRESENTATIONS For CAMPBELL BIOLOGY, NINTH EDITION Jane B. Reece, Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert."— Sunum transkripti:

1 LECTURE PRESENTATIONS For CAMPBELL BIOLOGY, NINTH EDITION Jane B. Reece, Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson © 2011 Pearson Education, Inc. Lectures by Erin Barley Kathleen Fitzpatrick Photosynthesis

2 – ışık enerji kimyasal enerji Direk veya indirek tüm canlıların beslenmesinde önemli Ototrof;besinde diğer organizmalara ihtiyaç yok Biosforde üreticiler, CO2den yada diğer inorganik maddelerden organik madde üretir Bitkiler fotototrof; üretimde güneş ışığını kullanır © 2011 Pearson Education, Inc.

3 Hetetrof; organic materyali diğer organizmalardan alır Heterotrophs biyosferdeki tüketiciler Hemen hemen tüm hetetroflar, insan dahil, yiyecek ve O 2 için fotoototroflara bağımlıdır © 2011 Pearson Education, Inc.

4 Photosynthesis;in plants, algae, bazı protists, ve bazı prokaryotlar Bu organizmalar sadece kendilerini değil dünyadaki çoğu canlıyıda besler © 2011 Pearson Education, Inc.

5 (a) Plants (b)Multicellular alga (c)Unicellular protists (d) Cyanobacteria (e)Purple sulfur bacteria 10  m 1  m 40  m Figure 10.2

6 Güneş enerjisinin ancak yüzde bir kadarı bitkiler, algler ve bazı bakteriler tarafından kimyasal enerjisine dönüştürülür güneşin fiziksel ışık enerjisinin, klorofil içeren organizmalar tarafından kimyasal enerjiye dönüştürülmesine fotosentez adı verilir.

7 C0 2 + H 2 0 ——> (CH 2 0) + O 2 Fotosentez bir dizi oksidasyon redüksiyon reaksiyonları zinciri olup, özetle, güneş enerjisinin yardımıyla, suyun okside olmasını ve CO 2 in indirgenerek karbohidratların oluşmasını sağlar

8 Fotosentez nerede gerçekleşir Kloroplastlar yapısal olarak fotosentetik bakterilere benzerler ve ve onlardan evrimleştiği düşünülür Fotosentezin merkezi? Yeşil renk nereden geliyor? Klorofil? Mezofil? (30-40 Kloroplast) © 2011 Pearson Education, Inc.

9 Stoma (CO2 ve O 2 ) Tilakoid? Grana? Klorofil tilakoid membran içerisinde Stroma? © 2011 Pearson Education, Inc.

10 Figure 10.4 Mesophyll Leaf cross section Chloroplasts Vein Stomata Chloroplast Mesophyll cell CO 2 O2O2 20  m Outer membrane Intermembrane space Inner membrane 1  m Thylakoid space Thylakoid Granum Stroma

11 Mesophyll Leaf cross section Chloroplasts Vein Stomata Chloroplast Mesophyll cell CO 2 O2O2 20  m Figure 10.4a

12 Figure 10.5 Reactants: Products: 6 CO 2 6 H 2 O 6 O 2 12 H 2 O C 6 H 12 O 6 Fotosentez formül 6 CO H 2 O + Light energy  C 6 H 12 O O H 2 O H 2 O ; hidrojen ve oksijene parçalanır

13 Fotosentezin ilk aşama;ışık reaksiyonları, ışık enerjisi ve su, ADP'den ATP oluşumunda ve elektron taşıyıcı moleküllerin indirgenmesinde (NADP+—>NADPH 2 ) kullanılır. İkinci aşama, karanlık reaksiyonlar, birinci aşamanın enerji ürünleri, karbondioksitin indirgenerek basit bir şekere dönüşmesinde kullanılır karbon fiksasyonu??

14 Fotosentezde iki basamak light reactions (the photo part) ve Calvin cycle (the synthesis part) The light reactions (in the thylakoids) –H 2 O parçalanır –O 2 serbest kalır –NADP + NADPH ‘a indirgenir –Fotofosforilasyon ile ADP’den ATP üretilir © 2011 Pearson Education, Inc.

15 yaprak Kloroplast alt epidermis üst epidermis

16 Bir granumu diğerine bağlayan uzun borumsu tilakoide ise stroma tilakoidi adı verilir. Granum ve tilakoidler stroma adı verilen kloroplast sıvısı içerisinde bulunurlar

17 Tilakoidlerin iç kısımları tilakoid kanalı (boşluğu) su ve çözünmüş tuzlarla doludur ve fotosentezde önemli bir rol oynar Işık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürülmesindeki ilk safha, ışığın tilakoid membranı üzerinde bulunan pigmentler tarafından absorbe edilmesidir.

18 - pigment; ışığın tüm dalga boylarını absorbe ederse siyah görünür -Beyaz renk tüm dalga boylarının yansıması -Bazı pigmentler sadece belirli dalga boylarını absorbe ederek diğerlerini yansıtırlar -Yapraklara yeşil rengi veren klorofil mor, mavi ve kırmızı dalga boyundaki ışınları absorbe ederek, yeşil dalga boyunu yansıttığından yeşil renklidir -Bir pigmentin absorbsiyon desenine absorpsiyon spektrumu adı verilir

19 Fotosentezde rol oynayan pigmentler klorofiller, karotenoidler ve fikobilinler Klorofil a fotosentez yapan tüm ökaryotlarda ve siyanobakterilerde bulunur ve fotosentez için mutlak gereklidir Yüksek bitkiler ve yeşil algler aynı zamanda klorofil b de içerirler (neden var)

20 Karotenoidler kloroplastlarda ve siyanobakterilerde bulunan kırmızı, turuncu ve sarı pigmentlerdir ve yağda çözünürler Klorofiller gibi kloroplast karotenoidleri de tilakoid membranına gömülü olarak bulunurlar fikobilinler sadece siyanobakterilere ve kırmızı alglerin kloroplastlarında bulunur. Karotenoidlerin tersine fikobilinler suda çözünürler

21 Hidrokarbon kuyruk (Hidrojen atomları gösterilmemiştir) Pigment molekülleri membran içerisine gömülmüş Porfirin halkası (güneş ışığını absorbe eden kısım) Granum (tylokoid destesi) Kloroplast Tylokoid membran

22 The Calvin cycle (stroma); ATP ve NADPH kullanılarak CO 2 den şeker üretimi Karbon fiksasyonu ile başlar ve CO 2 organic moleküle dönüştürülür © 2011 Pearson Education, Inc.

23 Light Light Reactions Chloroplast NADP  ADP + P i H2OH2O Figure

24 Light Light Reactions Chloroplast ATP NADPH NADP  ADP + P i H2OH2O O2O2 Figure

25 Light Light Reactions Calvin Cycle Chloroplast ATP NADPH NADP  ADP + P i H2OH2O CO 2 O2O2 Figure

26 Light Light Reactions Calvin Cycle Chloroplast [CH 2 O] (sugar) ATP NADPH NADP  ADP + P i H2OH2O CO 2 O2O2 Figure

27 Işık reaksiyonu güneş enerjisini kimyasal enerjiye (ATP and NADPH) dönüştürür © 2011 Pearson Education, Inc. Pigment; ışığı absorbe eden reseptör Farklı pigment; farklı dalga boyu Emilemeyen ısık ya yansıtılır yada içinden geçirilir Yaprak neden yeşil

28 - Bir kısım pigmentler ışığın tüm dalga boylarını absorbe ederler ve böylece siyah görünürler. -Beyaz renk ise tüm dalga boylarının yansımasıdır. -Bazı pigmentler ise sadece belirli dalga boylarını absorbe ederek diğerlerini yansıtırlar. -Yapraklara yeşil rengi veren klorofil mor, mavi ve kırmızı dalga boyundaki ışınları absorbe ederek, yeşil dalga boyunu yansıttığından yeşil renklidir. -Bir pigmentin absorbsiyon desenine absorpsiyon spektrumu adı verilir.

29 Figure 10.7 Gamma rays X-rays UV Infrared Micro- waves Radio waves Visible light Shorter wavelength Longer wavelength Lower energy Higher energy nm 10  5 nm 10  3 nm 1 nm 10 3 nm 10 6 nm (10 9 nm) 10 3 m 1 m

30 Chloroplast Light Reflected light Absorbed light Transmitted light Granum Figure 10.8

31 Figure 10.9 White light Refracting prism Chlorophyll solution Photoelectric tube Galvanometer Slit moves to pass light of selected wavelength. Green light High transmittance (low absorption): Chlorophyll absorbs very little green light. Blue light Low transmittance (high absorption): Chlorophyll absorbs most blue light. TECHNIQUE

32 Pigment chlorophyll a mor-mavi ve kırmızı ışıkta fotosentez en iyi Kl. a ana fotosentetik pigment chlorophyll b daha geniş spektrumlu Karotenoidler; klorofile zarar vercek fazla ışığı absorbe eder © 2011 Pearson Education, Inc.

33 (b) Action spectrum (a) Absorption spectra Engelmann’s experiment (c) Chloro- phyll a Chlorophyll b Carotenoids Wavelength of light (nm) Absorption of light by chloroplast pigments Rate of photosynthesis (measured by O 2 release) Aerobic bacteria Filament of alga RESULTS Figure 10.10

34 Figure Hydrocarbon tail (H atoms not shown) Porphyrin ring CH 3 CH 3 in chlorophyll a CHO in chlorophyll b

35 Fotosistem: Reaksiyon merkezi Kloroplastta, klorofiller ve diğer pigment molekülleri, tilakoid membranı içerisinde gömülü olarak bulunurlar. Bu moleküllerin bir araya gelerek oluşturdukları ünitelere fotosistem adı verilir. Her fotosistemde kadar pigment molekülü bulunur © 2011 Pearson Education, Inc.

36 - Bir fotosistem içerisindeki pigmentlerin tamamı, fotonları absorbe etme yeteneğine sahiptirler. - Ancak, her fotosistemde sadece 1 klorofil molekülü fotokimyasal reaksiyonun enerjisini kullanabilir - Bu özel klorofil molekülüne fotosistemin reaksiyon merkezi, diğer pigment moleküllerine de anten veya toplayıcı pigmentler adı verilir

37 Reaksiyon Merkezi Pigment Molekülleri Işık

38 Figure (b) Structure of photosystem II (a) How a photosystem harvests light Thylakoid membrane Photon Photosystem STROMA Light- harvesting complexes Reaction- center complex Primary electron acceptor Transfer of energy Special pair of chlorophyll a molecules Pigment molecules THYLAKOID SPACE (INTERIOR OF THYLAKOID) Chlorophyll STROMA Protein subunits THYLAKOID SPACE ee

39 Işık reaksiyonun ilk basamağı; Reaksiyon merkezinde hareketlenmiş olan elektron, klorofil a pigmentinden bir alıcıya gider ve bu acceptör indirenir Tilakoid membranda iki çeşit fotosistem var Photosystem II (PS II); ilk basamak, 680 nm dalgaboyu PS II ; reaksiyon merkezi (Kl. a); P680 Photosystem I (PS I) ; 700 nm PS I reaksiyon merkezi; P700 © 2011 Pearson Education, Inc.

40 İki tip fotosistem vardır. - Fotosistem I'in reaksiyon merkezinde P700 olarak adlandırılan bir klorofil a molekülü vardır. Burada P "pigmenti", 700 de absorbe edilen ışığın optimum dalga boyunu (nanometre) gösterir. - Fotosistem II ’ nin reaksiyon merkezinde de bir çeşit klorofil a molekülü vardır. Ancak, bunun optimum dalga boyu 680 nm olduğundan P680 olarak gösterilir. - Genellikle iki fotosistem aynı zamanda ve sürekli olarak çalışırlar.

41 Linear Elektron akımı Işık reaksiyonu, iki elektron akım: cyclic ve linear Linear electron flow, ana akım, ışık enerjisini kullanarak fotosistem ile ATP and NADPH üretimi © 2011 Pearson Education, Inc.

42 Figure Primary acceptor P680 Light Pigment molecules Photosystem II (PS II ) 1 2 ee Bir foton pigmente vurur ve enerjisi yan pigmente geçer (en son P680) P680 bir elektron hareketlenir ve primer elektron alıcısına geçer (P680 + )

43 Figure Primary acceptor H2OH2O O2O2 2 H  + 1/21/2 P680 Light Pigment molecules Photosystem II (PS II ) 1 23 ee ee ee H 2 O parçalanır ve elektronlar P680 + transfer olur, P680’e indirgenir O 2 yan ürün

44 Suyun böyle ışığa bağımlı olarak okside olmasına fotoliz adı verilmektedir. Suyun fotolizini sağlayan enzim tilakoid membranının iç kısmında yer almaktadır ve bu enzimin çalışmasında kofaktör olarak manganez gerekmektedir. Böylece, fotoliz, tilakoid membranının iki tarafında farklı bir proton yoğunluğu oluşmasına yardımcı olur; bu da,ATP üretiminde kullanılır.

45 - Daha sonra bu elektronlar, elektron taşıma zinciri içerisinden aşağı (daha düşük enerji düzeyine) doğru Fotosistem I'e taşınırlar. - Bu taşıma zinciri içerisinde sitokromlar (sitokrom b6, f ve b3), demir sülfür proteinleri (ferrodoksin), kuinonlar ve bakır içeren proteinler (plastosiyaninler) bulunur. - Elektronların Fotosistem II'den Fotosistem I'e taşınması sırasında, plastokuinon indirgenip yükseltgenerek, 1 çift protonun stromadan tilakoid kanalına geçmesini sağlar.

46 Daha öncede suyun fotolizi ile de tilakoid kanalına 1 çift proton girmişti. Böylece, fotosentez sırasında, tilakoid kanalı içerisinde H + konsantrasyonu stromadan 1000 kat fazla hale gelir. Tilakoid membranı protonların geçmesine izin vermez; tilakoid kanalı (pH:5) içinde birikmiş olan protonlar stromaya (pH:8) ancak tilakoid membranı içerisine yerleşmiş olan ATP sentaz adlı proteinden geçerek taşınabilirler.

47 Figure Cytochrome complex Primary acceptor H2OH2O O2O2 2 H  + 1/21/2 P680 Light Pigment molecules Photosystem II (PS II ) Pq Pc ATP Electron transport chain ee ee ee 4 Her elektron PS II elektron transport sisteminden PS I sistemine düşer (ATP sentezi için enerji) Bu esnada H + tilakoid membranına pompalanır gradient kemiosmosda kullanılır

48 Cytochrome complex Primary acceptor H2OH2O O2O2 2 H  + 1/21/2 P680 Light Pigment molecules Photosystem II (PS II ) Photosystem I (PS I ) Pq Pc ATP Electron transport chain P700 Light ee ee 4 ee ee Transfer edilen ışık enerjisi PS II deki P700 hareketlendirir Elektron ; electron alıcısına gider P700 + PS II nin elektron transfer zincirinden gelen elektronu alır

49 Her e - PSI deki primer e - alıcısından geçerek e - transport sistemine girer ve ilk protein olan ferrodoksin (Fd) kabul eder e - NADP + ye transfer olur NADPH üretilir NADPH elektronları Calvin çemberinde kullanılacak Bu reaksiyon bir H + stromadan uzaklaştırır © 2011 Pearson Education, Inc.

50 Figure Cytochrome complex Primary acceptor H2OH2O O2O2 2 H  + 1/21/2 P680 Light Pigment molecules Photosystem II (PS II ) Photosystem I (PS I ) Pq Pc ATP Electron transport chain P700 Light + H  NADP  NADPH NADP  reductase Fd ee ee ee ee 4 ee ee

51 Photosystem II Photosystem I Mill makes ATP ATP NADPH ee ee ee ee ee ee ee Photon Figure 10.15

52 Photosystem I Primary acceptor Cytochrome complex Fd Pc ATP Primary acceptor Pq Fd NADPH NADP  reductase NADP  + H  Photosystem II Cyclic (devirsel) Electron Flow Sadece photosystem I kullanılır ve ATP üretilir, (NADPH yok) Oksijen? Bazı organizmalar (mor kükürt bakteri) PS I sitemine sahip (not PS II)

53 Kemiosmos ATP üretimi Protonlar tilakoid lümenine pompalanır ve geri stromaya difüz edildiğinde ATP üretilir © 2011 Pearson Education, Inc.

54 Mitochondrion Chloroplast MITOCHONDRION STRUCTURE CHLOROPLAST STRUCTURE Intermembrane space Inner membrane Matrix Thylakoid space Thylakoid membrane Stroma Electron transport chain HH Diffusion ATP synthase HH ADP  P i KeyHigher [H  ] Lower [H  ] ATP Figure 10.17

55 Figure STROMA (low H  concentration) THYLAKOID SPACE (high H  concentration) Light Photosystem II Cytochrome complex Photosystem I Light NADP  reductase NADP  + H  To Calvin Cycle ATP synthase Thylakoid membrane 2 13 NADPH Fd Pc Pq 4 H + +2 H + H+H+ ADP + P i ATP 1/21/2 H2OH2O O2O2

56 Calvin çemberi ATP ve NADPH’taki kimyasal enerjiyi CO 2 ’ten şeker üretmek için kullanır ATP ve NADPH’taki elektronların indirgeme özelliğini kullanarak küçük moleküllerden şeker üretir Calvin cycle 3 basamak –Carbon fixation (catalyzed by rubisco) –Reduction (indirgeme) –CO 2 acceptor (RuBP) yeniden üretilmesi © 2011 Pearson Education, Inc.

57 Input 3 (Entering one at a time) CO 2 Phase 1: Carbon fixation Rubisco 3PP P6 Short-lived intermediate 3-Phosphoglycerate 3P P Ribulose bisphosphate (RuBP) Figure Calvin döngüsünün başlangıç ve bitiş maddesi 5 karbonlu bir şeker olan ribuloz 1,5- bisfosfattır (RUBP). Bu şekerin üzerinde iki adet fosfat bağlıdır, işlem karbondioksitin döngüye girerek RUBP'ye bağlanması ile başlar.

58 Input 3 (Entering one at a time) CO 2 Phase 1: Carbon fixation Rubisco 3PP P6 Short-lived intermediate 3-Phosphoglycerate 6 6 ADP ATP 6PP 1,3-Bisphosphoglycerate Calvin Cycle 6 NADPH 6 NADP  6 P i6 P i 6P Phase 2: Reduction Glyceraldehyde 3-phosphate (G3P) 3P P Ribulose bisphosphate (RuBP) 1P G3P (a sugar) Output Glucose and other organic compounds Figure Oluşan 6 karbonlu ara madde daha sonra ikiye parçalanarak iki molekül 3-fosfogliserik asit (PGA) oluşur. Her PGA molekülü 3 karbon içerdiğinden, Calvin döngüsüne C-3 döngüsü de denir. İlk reaksiyonu, RUBP'ye CO2'in bağlanması reaksiyonunu katalizleyen enzime ribuloz 1,5- bisfosfat karboksilaz/oksidaz (RUBİSCO) denir

59 Input 3 (Entering one at a time) CO 2 Phase 1: Carbon fixation Rubisco 3PP P6 Short-lived intermediate 3-Phosphoglycerate 6 6 ADP ATP 6PP 1,3-Bisphosphoglycerate Calvin Cycle 6 NADPH 6 NADP  6 P i6 P i 6P Phase 2: Reduction Glyceraldehyde 3-phosphate (G3P) P 5 G3P ATP 3 ADP Phase 3: Regeneration of the CO 2 acceptor (RuBP) 3P P Ribulose bisphosphate (RuBP) 1P G3P (a sugar) Output Glucose and other organic compounds 3 Figure

60 Fotorespirasyon Sıcak ortam (Su ve CO2 dengesi) Stoma ? C3 bitkileri (Rubisko, 3 fosfogliserat) Calvin döngüsünde Rubisco Oksijen bağlar (CO 2 yerine) O 2 tüketir CO 2 üretir, ATP ve şeker üretmez Evrimsel kalıntı (Oksijen az, CO 2 fazla) © 2011 Pearson Education, Inc.

61 C 4 Bitkisi C 4 bitki; mezofil hücrelerinde CO 2 4 karbonlu birleşik halinde tutulur Fotorespirasyonu azaltan sistem PEP karboksilaz enzimi Rubiskoya göre affinite yüksek (CO 2 ) Dört-Karbonlu bileşik bundle-sheath (destek doku) hücrelerine taşınır (CO 2 serbest, Calvin cycle) Kranz anotomi © 2011 Pearson Education, Inc.

62 Figure C 4 leaf anatomy The C 4 pathway Photosynthetic cells of C 4 plant leaf Mesophyll cell Bundle- sheath cell Vein (vascular tissue) Stoma Mesophyll cell PEP carboxylase CO 2 Oxaloacetate (4C) PEP (3C) Malate (4C) Pyruvate (3C) CO 2 Bundle- sheath cell Calvin Cycle Sugar Vascular tissue ADP ATP

63 CAM Plants Karbonu fikse etmek için Krassulasean Asit Metabolizması (CAM) kullanılır Stoma nezaman açılır CO 2, PEP karboksilaz ile organik aside dönüşür Gün içinde organik asid CO 2 i verir (Calvin cycle) C4 den farkı CO 2 'in malik asite bağlanmasi ile Calvin döngüsüne girişin aynı hücrede yer alması © 2011 Pearson Education, Inc.

64 Sugarcane Mesophyll cell Bundle- sheath cell C4C4 CO 2 Organic acid CO 2 Calvin Cycle Sugar (a) Spatial separation of steps (b) Temporal separation of steps CO 2 Organic acid CO 2 Calvin Cycle Sugar Day Night CAM Pineapple CO 2 incorporated (carbon fixation) CO 2 released to the Calvin cycle 21 Figure 10.21

65 Light Light Reactions: Photosystem II Electron transport chain Photosystem I Electron transport chain NADP  ADP + P i RuBP ATP NADPH 3-Phosphoglycerate Calvin Cycle G3P Starch (storage) Sucrose (export) Chloroplast H2OH2O CO 2 O2O2 Figure 10.22

66 Regeneration of CO 2 acceptor Carbon fixation Reduction Calvin Cycle 1 G3P (3C) 5  3C 3  5C 6  3C 3 CO 2 Figure 10.UN03

67 Figure 10.UN07

68 Figure 10.UN08


"LECTURE PRESENTATIONS For CAMPBELL BIOLOGY, NINTH EDITION Jane B. Reece, Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları