Основы биохимии растений // Открытый интенсив по олимпиадной биологии

• Занятие посвящено основам биохимии растений, включая физиологию.  

• Обсуждение теории и решение задач по физиологии растений.  

• Растения отличаются от животных наличием пластид.  

• Пластиды произошли от цианобактерий.  

• Пластиды сохранили свойства цианобактерий, такие как рибосомы и кольцевая ДНК.  

• Пластиды имеют две мембраны у высших растений.  

• Пластиды могут развиваться в хлоропласты и лейкопласты.  

• Хлоропласты содержат хлорофилл и участвуют в фотосинтезе.  

• Хлоропласты имеют две мембраны и строму.  

• Строма содержит ферменты и липидные включения.  

• Хлоропласты могут превращаться в хромопласты и лейкопласты.  

• Лейкопласты делятся на амилопласты, элайопласты и протеинопласты.  

• Амилопласты накапливают крахмал, элайопласты — жиры, протеинопласты — белки.  

• Лейкопласты могут дифференцироваться в тотипласты.  

• Порфирины — это структуры из четырех пиррольных колец.  

• Хлорофилл состоит из тетрапиррольных колец и фитольного хвоста.  

• Хлорофилл А и хлорофилл Б выполняют разные функции в фотосинтезе.  

• Во время фотосинтеза хлорофилл может превращаться в феофитин.  

• Порфирины встречаются в различных структурах, таких как витамин B12 и гемоглобин.  

• Хлорофиллы всегда связаны с белками.  

• Кортиноиды — это яркие оранжевые пигменты, такие как бета-каротин.  

• Бета-каротин содержится в моркови и играет важную роль в фотосинтезе.  

• Картиноиды делятся на две группы: картины и ксантофилы.  

• Картины не содержат кислорода и являются полярными.  

• Ксантофилы содержат кислород и являются полярными.  

• Основные ксантофилы: витин, зеаксантин, лютеин, астаксантин.  

• Эти пять ксантофилов важны для олимпиад и экзаменов.  

• Формулы и различия ксантофилов не рассматриваются в лекции.  

• Фотосистемы: система 2 и система 1.  

• Фотосистема 2 идет первой, так как была обнаружена позже.  

• Антенные комплексы на фотосистемах возбуждают хлорофилл.  

• Оксигенный фотосинтез: вода разлагается на кислород и водород.  

• Аноксигенный фотосинтез: выделяется сера.  

• Марганец в хлоропластах играет ключевую роль в фотосинтезе.  

• Марганец забирает электроны от воды, образуя кислород.  

• Вода распадается на водород и кислород.  

• Хлорофилл в фотосистеме 1 представлен комплексом димера.  

• Пластохиноны запасают энергию в хлоропластах.  

• Электроны передаются на пластохиноны, образуя спирт-пластохинол.  

• Электроны перебрасываются в люмен хлоропласта.  

• Электроны переносятся на ферредоксин, который восстанавливает NADH.  

• NADH восстанавливает НАД+ до НАД.  

• Водородные помпы помогают поддерживать кислотную среду в хлоропластах.  

• Циклический транспорт электронов может возникнуть при определенных условиях.  

• Это важный процесс для поддержания кислотной среды в хлоропластах.  

• Возникает при избытке света, чтобы избежать повреждения хлоропластов.  

• Включает скачки транспорта электронов вокруг фотосистемы 1 и фотосистемы 2.  

• Псевдоциклический транспорт происходит при избытке кислорода, что приводит к образованию активных форм кислорода.  

• Активные формы кислорода АФК образуются при псевдоциклическом транспорте.  

• АФК разрушаются ферментами, такими как супероксиддисмутаза и каталаза.  

• Витамин С помогает нейтрализовать АФК, образуя дигидрокверцетин.  

• Получаем большое количество NADPH и ATP.  

• Образуется кислород и другие продукты.  

• Основная стадия фотосинтеза включает сложные биохимические реакции.  

• Рубиско карбоксилаза, присоединяет CO2 к рибулозо-1,5-дифосфату.  

• Рубиско также проявляет оксигеназную активность, присоединяя O2.  

• Рубиско является самым распространенным белком в хлоропластах.  

• Включает большие и малые субъединицы.  

• Биосинтез регулируется на уровне ядра и пластид.  

• Полипептиды модифицируются в цитозоле и межмембранном пространстве хлоропластов.  

• Фотодыхание возникло из-за сложности различения CO2 и O2.  

• Фотодыхание требует много энергии и ферментов.  

• В прошлом кислорода в атмосфере было мало, что делало фотодыхание ненужным.  

• Включает сложные биохимические реакции с участием рубиско.  

• Образуются трифосфоглицерат, гликолиз и другие промежуточные соединения.  

• Цель фотосинтеза — присоединение CO2 и синтез сахаров, которые затем используются в гликолизе и цикле Кребса.  

• Аминокислоты могут превращаться в креатиды, нуклеиновые основания и азотистые основания.  

• Гликолиз может привести к образованию глюкозы или сахарозы.  

• Промежуточные интермедиаты включаются в глобальные биохимические циклы.  

• Крахмал бывает ассимиляционным и запасающим.  

• Ассимиляционный крахмал используется для поддержания растений, а запасающий крахмал накапливается для зимнего запаса.  

• Все стадии фотосинтеза происходят только на свету.  

• Растения имеют цикл для синтеза ароматических аминокислот.  

• Цикл включает эритрозу-4-фосфат и фосфатид.  

• Образуются три ароматические аминокислоты: тирозин, фенилаланин и триптофан.  

• C4-фотосинтез характерен для растений с определенной анатомией листа.  

• Включает палисадную и губчатую хлоренхиму, проводящий пучок и склеренхиму.  

• Ауксин инициирует образование ксилемы и флоэмы.  

• C4-фотосинтез встречается у различных семейств растений.  

• Примеры: кукуруза, просо, сорго, сахарный тростник.  

• Растения с C4-фотосинтезом экономят воду и CO2 в жарких регионах.  

• Анатомия листа C4-фотосинтеза называется кран-анатомия.  

• Фотосинтез происходит в разных клетках, а не в одной пластиде.  

• Фотосинтез разделен пространственно, что позволяет экономить CO2.  

• CO2 фиксируется и превращается в оксалоацетат.  

• Оксалоацетат превращается в малат под действием фермента.  

• Малат проходит через симпластный путь и подвергается действию маринзина.  

• CO2 фиксируется в цикле Кальвина, образуя оксалоацетат.  

• Оксалоацетат превращается в малат, который накапливается в растениях.  

• Ночью CO2 фиксируется, а днем растения накапливают субстраты для дальнейших реакций.  

• Утром растения кислые из-за накопления малата.  

• Вечером растения становятся безвкусными из-за образования сахаров.  

• Это явление характерно для многих растений, особенно в засушливых регионах.  

• Сахароза является основным транспортным сахаром у растений.  

• Целлюлоза состоит из бета-1,4-глюкозы и образует длинные цепи.  

• Крахмал состоит из амилозы и амилопектина, которые образуют слоистые структуры.  

• Хлорофилл содержит остаток фитола, который образует гидрофобный пост.  

• Хлорофиллы собраны в фотосистемы, которые называются хромофорами.  

• Активация основного фермента цикла Кальвина происходит при pH 8, что способствует созданию щелочной среды.  

• Усиление электронного транспорта вокруг фотосистемы 1 приводит к защелачиванию стромы.  

• Усиление электронного транспорта вокруг фотосистемы 2 не влияет на защелачивание стромы.  

• При C-фотосинтезе первичным акцептором углекислого газа является оксалоацетат.  

• Обсуждение ферментов, участвующих в фотосинтезе.  

• Сравнение фотосинтеза у кукурузы и пшеницы.  

• Определение признаков фотосинтеза у разных растений.  

• Объяснение компенсационного фотосинтеза.  

• Примеры растений, использующих компенсационный фотосинтез.  

• Влияние засушливых условий на фотосинтез.  

• Переход к решению заданий в чате.  

• Проблемы с доступом к чату и их решение.  

• Начало решения заданий по фотосинтезу.  

• Превращение оксалоацетата в малат.  

• Роль магния и тирозина в этом процессе.  

• Обсуждение ферментов, участвующих в превращении сахарозы.  

• Объяснение редуцирующих сахаров.  

• Примеры сахаров и их роль в фотосинтезе.  

• Завершение решения заданий по фотосинтезу.  

• Обсуждение высших споровых растений.  

• Примеры папоротников и их особенности.  

• Решение заданий по папоротникам и другим растениям.  

• Объяснение оперной структуры.  

• Завершение лекции и поздравление победителей.  

• Вопросы и прощание с аудиторией.