Aktuální číslo:

2021/3

Téma měsíce:

Les

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

Nejlepší zbraň proti virům? Očkování

Nejlepší zbraň proti virům? Očkování

Eva Bobůrková  |  1. 3. 2021
Jako uznávaná a zkušená viroložka se Ruth Tachezy nyní nutně musí zabývat virem SARS-CoV-2. Dosud se věnovala jinému zabijáku – papilomaviru....
Les a voda

Les a voda

Václav Cílek, David Storch  |  1. 3. 2021
V posledních letech se v souvislosti s klimatickou změnou čím dál častěji zmiňují lesy a jejich podíl na bilanci vody v krajině. Lesy na jedné...
Jak se v Česku daří orlům

Jak se v Česku daří orlům uzamčeno

David Horal, Tomáš Bělka  |  1. 3. 2021
V současné době hnízdí v České republice čtyři druhy orlů, což nebylo v dřívějších desetiletích vůbec samozřejmé. Ale nemají vyhráno. Co je nejvíc...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné