Energetic Metabolism of Plants (Photosynthesis and Respiration) - MB130P17

• Title: Energetický metabolismus rostlin
• Czech title: Energetický metabolismus rostlin
• Guaranteed by: Department of Experimental Plant Biology (31-130)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2020
• Semester: summer
• E-Credits: 3
• Examination process: summer s.:
• Hours per week, examination: summer s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: 5
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Additional information: https://dl2.cuni.cz/course/view.php?id=2128
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: RNDr. Lukáš Fischer, Ph.D.
• Teacher(s): RNDr. Lukáš Fischer, Ph.D.

Annotation

English

Last update: RNDr. Lukáš Fischer, Ph.D. (30.10.2019)

Lecture for advanced students. The actual content of the lecture can be found on the course website! After the general introduction to the forms of energy in living systems and their mutual transformations, the lecture brings detailed information on basic processes of plant energy metabolism; photosynthesis (primary photosynthesis processes, carbon fixation, photorespiration, C4 and CAM metabolism and physiology, photoinhibition and protective mechanisms, regulation of stomata), respiration and oxidative pentose phosphate pathway. One lecture is devoted to biotechnology related to plant energy metabolism.

Czech

Last update: RNDr. Lukáš Fischer, Ph.D. (30.10.2019)

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.

Literature

English

Last update: RNDr. Hana Konrádová, Ph.D. (29.10.2019)

Buchanan, B.B., Gruissem, W., Jones, R.L.: Biochemistry and Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists.

Lawlor, D.W.: Photosynthesis. 3rd Ed. BIOS Scientific Publishers Ltd., Oxford,England 2001. ISBN 1-85996-157-6.
Leegood, R.C., Sharkey, T.D., von Caemmerer, S. (eds.): Photosynthesis: Physiology and Metabolism. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 2000. ISBN 0-7923-6143-1.

Czech

Last update: RNDr. Lukáš Fischer, Ph.D. (06.04.2021)

https://dl2.cuni.cz/course/view.php?id=2128

Buchanan, B.B., Gruissem, W., Jones, R.L.: Biochemistry and Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists.

Procházka, S. a kol.: Fyziologie rostlin. Str. 124-197. Academia, Praha 1998. ISBN 80-200-0586-2.
Lawlor, D.W.: Photosynthesis. 3rd Ed. BIOS Scientific Publishers Ltd., Oxford,England 2001. ISBN 1-85996-157-6.
Leegood, R.C., Sharkey, T.D., von Caemmerer, S. (eds.): Photosynthesis: Physiology and Metabolism. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 2000. ISBN 0-7923-6143-1.

Requirements to the exam

Last update: RNDr. Hana Konrádová, Ph.D. (15.03.2019)

zkouška probíhá ústní formou, pro splnění je potřeba především pochopení probíraných problematik

Syllabus

Last update: RNDr. Lukáš Fischer, Ph.D. (17.04.2018)

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).