Aktuální číslo:

2020/11

Téma měsíce:

Skladování energie

Co propojuje fotosystémy v chloroplastech?

 |  2. 11. 2020
 |  Vesmír 99, 616, 2020/11

Fotosystémy (fotosystém dva – PSII a fotosystém jedna – PSI) jsou složité enzymatické komplexy, obsahující chlorofyl. Jsou součástí tylakoidních membrán chloroplastů (Vesmír 98, 518, 2019/9). PSII se u vyšších rostlin nalézá převážně v přitisknutých oblastech tylakoidních membrán, v granech, PSI naopak v nepřitisknutých tylakoidních membránách. Propojení PSII a PSI zajišťuje efektivní průběh primárních, světlem poháněných procesů fotosyntézy. Jejich podstatou je transport elektronů, tvorba protonového gradientu a přeměna zářivé energie na energii chemickou, uloženou v sloučeninách bohatých na energii. Na nich jsou závislé procesy fixace uhlíku a tvorby asimilátů ve stromatu chloroplastů. Mezi PSII a PSI leží v tylakoidních membránách enzymatický komplex cytochromů b6 a f (cyt b6/f). Hydrofobní plastochinon přenáší elektrony uvnitř tylakoidních membrán z PSII na cyt b6/f a odtud je přenáší plastocyanin na PSI ve vodném prostředí dutiny tylakoidů.

Dlouhotrvající otázkou bylo, který z obou nízkomolekulárních přenašečů zprostředkovává transport elektronů mezi grany a nepřitisknutými tylakoidními membránami. Tato vzdálenost je v měřítku chloroplastu (tisíciny milimetru) často veliká a přenašeče se vždy pohybují v „molekulární tlačenici“ mezi mnoha jinými molekulami. Elektrony musí mezi oběma fotosystémy překonat až stovky nanometrů. Doba tohoto pohybu se měří v miliontinách sekundy.

Nyní na tuto otázku odpověděl velký mezinárodní kolektiv autorů (včetně autorky a autora z České republiky). Spektroskopickými metodami měřili aktivitu fotosyntetického aparátu živých listů a izolovaných tylakoidů. Studovali „běžný“ kmen huseníčku (WT) i jeho mutanty s širšími a užšími chloroplastovými grany. Rozdíly ve stavbě systému tylakoidů sledovali pomocí elektronové mikroskopie. Průměr gran u WT je asi pět set nanometrů, jeden z mutantů má průměr gran okolo tří set sedmdesáti nanometrů, druhý okolo šestnácti set nanometrů. Výsledky autorů potvrdily, že plastocyanin je přenašečem elektronů z gran do intergranálních tylakoidů. Doba difuze plastocyaninu z cytochromu f na reakční centrum PSI se u mutanta se širokými grany prodlužuje proti WT víc než dvacetkrát, kdežto na transport elektronů, který je závislý na plastochinonu, nemá šířka gran vliv. To podle autorů vysvětluje, proč se průměr chloroplastových gran u vyšších rostlin v přírodě pohybuje v úzkém rozmezí okolo pěti set nanometrů. Je také známo, že tylakoidy na světle dilatují, ve tmě se zplošťují. Fotosyntetický transport elektronů tím optimálně zajišťuje tvorbu asimilátů.

Höhner R. et al.: PNAS, 2020, DOI: 10.1073/pnas.2005832117

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyziologie, Botanika
RUBRIKA: Mozaika

O autorovi

Jaromír Kutík

Doc. RNDr. Jaromír Kutík, CSc., (*1948) vystudoval fyziologii rostlin na Přírodovědecké fakultě UK v Praze. Jako emeritus se na této fakultě věnuje zejména rostlinné cytologii.
Kutík Jaromír

Doporučujeme

Mládě z umělé dělohy

Mládě z umělé dělohy audio

Jaroslav Petr  |  16. 11. 2020
Průlomový počin v oboru tkáňového inženýrství se podařil týmu Anthonyho Ataly z amerického Wake Forest Institute for Regenerative Medicine. V...
Lithium, dar Země modernímu člověku

Lithium, dar Země modernímu člověku

Jan Rohovec, Tomáš Navrátil  |  2. 11. 2020
Nepozorovaně jsme přijali za své lehké notebooky, tenké mobilní telefony, drobnou elektroniku. Přestala nás udivovat možnost opakovaně nabíjet a...
Největší pískovcová skalní oblast Evropy

Největší pískovcová skalní oblast Evropy

Handrij Härtel  |  2. 11. 2020
V českém kontextu je České Švýcarsko jen jedno z několika skalních měst. V Evropě je to unikát. Ve světovém měřítku ho „zastiňují“ jiné oblasti....

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné