Fotosystem I och II - växtfysiologi

Queel skrev:

Hejhej! Jag hade behövt hjälp med två frågor. 

1. Det finns herbicider (växtgifter) som fungerar som “frikopplare”. Det innebär att de punkterar tylakoidens membran, så att exempelvis joner kan flöda fritt fram och tillbaka. Förklara varför detta leder till att växten dör!

Här tänker jag spontant att det är den ljusberoende reaktionen som avbryts eftersom det är den som sker i tylakoidens membran. Men rubbar det då både fotosystem I och II och ATP-syntasen, eller bara något av de? Och har inte helt fått grepp om hur det gör att växten dör, är det för att inget ATP kan produceras? Och hur kopplas det till joner, har det med protongradienten att göra?

Joner som flödar fritt tylokaidmembranet, d.v.s. mellan dess två sidor, leder till att koncentrationen av respektive jon utjämnas och blir lika hög på båda sidorna. Precis vilken jon som påverkas, beror så klart på vilken typ av herbicid det är.

Och som du var inne på är ATP produktionen kopplad till att det finns en protongradient, d.v.s. en skillnad i protonkoncentrationen, på vardera sida av membranet. För det är precis denna gradient som utnyttjas för att bilda ATP (lite mer om detta längre ner).

 

 

2. Det finns herbicider som binder till PSII (fotosystem II) och hindrar dess funktion genom en form av icke-kompetitiv inhibition. Förklara varför detta leder till att växten dör!

Det är trist att det inte står någonting om icke-kompetitiv inhibition i min lärobok, men som jag har förstått det efter lite googling är att ett enzym inte kopplas på där det ska. Och fotosystem II är ett enzym (?) vilket gör att den delen av fotosyntesen borde avbrytas. Det jag inte förstår är vilka funktioner som avstannar, fotosystem II tar ju upp ljus i klorofyll och energin används till att spjälka vattenmolekyl. Men hur leder avstanning av detta till att växten dör?

Extremt tacksam för hjälp!!!!

Ett enzyms aktivitet kan sänkas eller stoppas helt av en inhibitor (som kan vara t.ex. ett kemiskt ämne som en herbicid, eller ett protein som en del av cellens reglering av enzymet). Detta "stoppande", kallas inhibition, och kan ske på flera olika sätt. Hur inhibitionen sker beskrivs bl.a. genom "kompetitiv inhibitor" och "icke-kompetitiv inhibitor". En kompetitiv inhibitor binder till samma plats i enzymet, som substratet (det ämne som enzymet modifierar kemisk) kan binda, vilket gör att när en kompetitiv inhibitor sitter bunden i enzymet (oftast i den aktiva ytan där reaktionen sker), så kan inte substratet binda, platsen är "upptagen" av den kompetitiva inhibitorn.

En icke-kompetitiv inhibitor, binder till en annan plats än den aktiva ytan, i ett enzym (d.v.s. inte där substratet vill binda), men effekten blir motsvarande, att den katalyserade kemiska reaktionen inte kan ske.

Fotosystem II består av många olika proteiner, och antalet varierar lite mellan olika arter. I bilden nedan syns fotosystem II från cyanobakterier, där varje protein är färgat med en egen färg och klorofyllmolekylerna (som fångar ljuset) är färgade gröna.

Och som du var inne på kommer inhibitionen av fotosystem II, leda till att det inte fungerar normalt, och fotosyntesen påverkas negativt.

Energin som tas emot används för att spjälka vatten, till syrgas (lämnar växten) och protoner som stannar inuti tylokaiden. Att protoner bildas och stannar inuti tylokaiden, och inte på utsidan av tylokaiden leder till att det blir en koncentrationsskillnad mellan utsidan och insidan, det som kallas för protongradient.

Och denna skillnad använder växternas ATP syntas för att bilda ATP (precis som hur ATP syntaset i oss under den "oxidativa fosforyleringen" bildar ATP, efter att elektrontransportkedjan skapat en motsvarande skillnad i protonkoncentrationen mellan insidan av mitokondrien och mellanrummet mellan mitokondriernas membran).

1.

Herbicider som fungerar som frikopplare kan skada växterna genom att de punkterar tylakoidmembranen i växtcellerna. Tylakoidmembranen är en viktig del av den fotosyntetiska processen, eftersom den innehåller pigment som kan absorbera ljusenergi och använda den för att omvandla koldioxid och vatten till glukos (socker).

När tylakoidmembranen punkteras, kan joner (elektriskt laddade atom- eller molekylgrupper) fritt flöda från ena sidan av membranen till den andra. Detta kan störa balansen av joner i växtcellen och påverka cellernas normala funktion. Dessutom kan jonflödet skada pigmenten i tylakoidmembranen, vilket kan minska växtens förmåga att utnyttja ljusenergi för fotosyntesen.

Allt detta kan leda till att växten får brist på energi och slutar växa och fungera normalt. I värsta fall kan det till och med leda till växtens död.

2.

Herbicider som binder till fotosystem II kan skada växten på flera sätt. För det första hindrar herbicidet fotosyntesen genom att blockera för tillgången till fotosystem II. Fotosyntes är den process genom vilken växter omvandlar ljusenergi till kemisk energi i form av glukos och andra sockerarter. Om fotosyntesen störs kan växten inte producera den energi som den behöver för att växa och överleva.

För det andra kan herbicider som binder till fotosystem II orsaka skador på växtens celler och vävnader. Detta kan leda till att växten blir mer mottaglig för sjukdomar och skadedjur, vilket ytterligare försvårar dess förmåga att överleva.

Sammantaget kan herbicider som binder till fotosystem II leda till att växten dör genom att störa dess förmåga att producera energi genom fotosyntes, samt genom att orsaka direkta skador på växtens celler och vävnader.