Aktuální číslo:

2021/5

Téma měsíce:

150 let Vesmíru

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

Jaké to je být fanouškem

Jaké to je být fanouškem

Dan Bárta  |  3. 5. 2021
Jsem ročník 1969. Poprvé jsem uviděl Vesmír na stole v kuchyni u svého spolužáka z gymplu v půlce osmdesátek. Na mou nejapnou otázku, jestli „jede...
Složitá jednoduchost virů

Složitá jednoduchost virů uzamčeno

Ivan Hirsch, Pavel Plevka  |  3. 5. 2021
Místo tradičního redakčního rozhovoru tentokrát nabízíme dialog virologů dvou generací a odlišných specializací, Ivana Hirsche a Pavla Plevky.
Časy Vesmíru

Časy Vesmíru

Tomáš Hermann  |  3. 5. 2021
První číslo Vesmíru vyšlo 3. května 1871, časopis tedy letošním květnovým číslem slaví 150. narozeniny. Při cestě do jeho historie můžeme za...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné