Physical Principles of Photosynthesis - NBCM033

• Title: Fyzikální základy fotosyntézy
• Guaranteed by: Department of Chemical Physics and Optics (32-KCHFO)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2020
• Semester: winter
• E-Credits: 3
• Hours per week, examination: winter s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: doc. RNDr. Jakub Pšenčík, Ph.D.; Mgr. Jan Alster, Ph.D.
• Classification: Physics > Biophysics and Chemical Physics

Annotation

English

Last update: PSENCIK/MFF.CUNI.CZ (10.01.2008)

Overview of photosynthetic processes. Photosynthetic pigments and their physical properties, excitonic interactions. Function of photosynthetic light harvesting systems: photon capture and excitation energy transfer. Function of photosynthetic reaction centres: charge separation and electron transfer. Electron transport chain, cyclic and non-cyclic electron transfer. Energy transduction in membranes. Non-photochemical quenching. Carbon metabolism. Evolution of photosynthesis.

Czech

Last update: PSENCIK/MFF.CUNI.CZ (10.01.2008)

Přehled procesů fotosyntézy. Fotosyntetické pigmenty a jejich fyzikální vlastnosti, excitonové interakce. Funkce fotosyntetických světlosběrných komplexů, zachycení fotonu a přenos excitační energie. Funkce fotosyntetických reakčních center, separace a přenos elektronu. Elektronový transportní řetězec, cyklický a necyklický transport elektronu. Přeměna energie na membránách. Nefotochemické zhášení. Metabolismus uhlíku. Evoluce fotosyntézy.

Course completion requirements

English

Last update: doc. RNDr. Jakub Pšenčík, Ph.D. (14.05.2020)

Oral exam in the extent of the syllabus

Czech

Last update: doc. RNDr. Jakub Pšenčík, Ph.D. (14.05.2020)

Ústní zkouška v rozsahu sylabu

Literature

Last update: PSENCIK/MFF.CUNI.CZ (21.12.2007)

1. Blankenship: Molecular mechanisms of photosynthesis, Blackwell Science

2. Cramer, Knaff: Energy Transduction in Biological Membranes, Springer-Verlag

3. Mathews, van Holde, Ahern: Biochemistry, Addison-Wesley

4. Šetlík, Hála: Biofyzika fotosyntézy, připraveno k tisku

5. van Amerongen, Valkunas, van Grondelle: Photosynthetic excitons, Word Scientific

Syllabus

English

Last update: PSENCIK/MFF.CUNI.CZ (10.01.2008)

Overview of photosynthetic processes. Photosynthetic pigments and their physical properties, excitonic interactions. Function of photosynthetic light harvesting systems: photon capture and excitation energy transfer. Function of photosynthetic reaction centres: charge separation and electron transfer. Electron transport chain, cyclic and non-cyclic electron transfer. Energy transduction in membranes. Non-photochemical quenching. Carbon metabolism. Evolution of photosynthesis.

Czech

Last update: doc. RNDr. Jakub Pšenčík, Ph.D. (14.05.2020)

1. Globální a ekologické aspekty fotosyntézy, historie studia fotosyntézy, celkový přehled fotosyntetických procesů, fotosyntetického aparátu a fotosyntetických organismů

2. Fotosyntetické pigmenty. Vztah mezi jejich strukturou a fyzikálními vlastnostmi. Struktura elektronových stavů a elektronové přechody. Vliv pigment-pigmentových a pigment-proteinových interakcí na optické vlastnosti pigmentů. Role jednotlivých pigmentů ve fotosyntéze.

3. Fotosyntetické antény a jejich funkce. Excitonové interakce a její důsledky. Excitace světlosběrných komplexů zachycením fotonu. Mechanismy přenosu energie v slabě a silně vázaných systémech. Významné typy fotosyntetických antén.

4. Reakční centra a jejich funkce. Termodynamický popis přenosu elektronu. Základy Marcusovy teorie. Princip činnosti reakčního centra. Separace náboje a jeho stabilizace. Základní typy reakčních center. Základní principy oxidace vody ve fotosystému II

5. Elektronový transportní řetězec a jeho funkce. Cyklický a necyklický transport elektronu. Funkce cytochromů a dalších proteinů účastnících se transportu elektronu. Monitorování přenosu elektronu metodami variabilní fluorescence

6. Přeměna energie na membránách. Fosforylace (tvorba ATP). Vznik protonového gradientu přes membránu. Transmembránový elektrický potenciál a pH gradient. Struktura a funkce ATP syntázy. Nefotochemické zhášení.

7. Metabolismus uhlíku. Calvin-Bensonův cyklus a jeho modifikace. Fotorespirace. Evoluce fotosyntetického aparátu. Umělé a poloumělé systémy na fotochemickou přeměnu zářivé energie.