งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

01402461 Plant Biochemistry ชีวเคมีของพืช ภาคปลาย 2555 1.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "01402461 Plant Biochemistry ชีวเคมีของพืช ภาคปลาย 2555 1."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 Plant Biochemistry ชีวเคมีของพืช ภาคปลาย

2 Textbook Florence K. Gleason 2012 ร้าน PBFORBOOK เล่มละ 950 บาท 2

3 Website ชีวเคมี กำแพงแสน biochem.flas.kps.ku.ac.th 3

4 5 พ.ย. 55 แนะนำรายวิชา 4

5 12 พ.ย. 55 Primary Cell Walls ผนังเซลล์ปฐมภูมิ -ผนังเซลล์เป็นลักษณะสำคัญของเซลล์พืช -ค้ำจุนสร้างความแข็งแรงให้เนื้อเยื่อ ท่อลำเลียง -ป้องกันการรุกรานของเชื้อโรค สัตว์กินพืช -สร้างจากสารที่ได้ในกระบวนการสังเคราะห์แสง -องค์ประกอบหลักเป็นเซลลูโลส 5

6 เซลลูโลส เซลลูโลส คือ กลูโคสที่มาเชื่อมต่อกันด้วย พันธะ β-1,4 -สายเซลลูโลสประกอบกันเป็นเส้นใยย่อย fibril -ไฟบริล ฝังอยู่ใน matrix ของเฮมิเซลลูโลสกับ เพคติน -พันธะไฮโดรเจนและพันธะไอออนิก ช่วยรักษา ความแข็งแรงของผนังเซลล์ 6

7 การสังเคราะห์เซลลูโลส อาศัยเอนไซม์ cellulose synthase -ใช้ UDP-glucose เป็น substrate -การสร้าง UDP-glucose ใช้ปฏิกิริยา 2 ชนิด คือ sucrose synthase และ UDP-glucose pyrophosphorylase -นอกจากนี้เอนไซม์ invertase ก็ใช้สร้างกลูโคส ได้ด้วย -Cellulose synthase สร้างมาจากยีน cesA 7

8 Cellulose synthase ทำหน้าที่ขนส่งกลูโคสไป ต่อกับปลายโมเลกุลของเซลลูโลสที่มีอยู่แล้ว -เอนไซม์ฝังตัวอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ -การทำเอนไซม์ให้บริสุทธิ์ทำได้ยากเพราะไม่ ค่อยละลายน้ำและมีโมเลกุลใหญ่ -ส่วนใหญ่จะศึกษากันในแบคทีเรีย เช่น Bacillus และ Acetobacter -เอนไซม์ประกอบด้วย กรดอะมิโนราว 1,100 หน่วย 8

9 Callose แคลโลส -กลูโคสมาต่อกันด้วยพันธะ β-1,3 และมีกิ่งด้วย -ใช้เอนไซม์ที่สร้างจากยีน calS -พืชสร้างแคลโลสจากความเครียดและรอยแผล 9

10 Wall Matrix ประกอบด้วย sugar polymers -สังเคราะห์โดยใช้เอนไซม์ glycosyltransferase ที่อยู่ในเมมเบรนของ ER หรือ Golgi apparatus -Matrix ประกอบด้วยสาร 2 กลุ่มคือ hemicellulose กับ pectin 10

11 Hemicellulose แยกออกมาจากผนังเซลล์ได้โดยใช้เบสแก่ -ประกอบด้วย xyloglucan กับ xylan -สร้างพันธะไฮโดรเจนกับไฟบริลได้ -ช่วยให้ไฟบริลยืดหยุ่นมากขึ้น ไม่จับกันแน่น 11

12 Pectin แยกออกมาจากผนังเซลล์ได้โดยใช้ EDTA -ประกอบด้วย กรด galacturonic -มี 4 ชนิด 1.Homogalacturonan 2.Rhamnogalacturonan I 3.Rhamnogalacturonan II 4.Xylogalacturonans & apiogalacturonan 12

13 Pectin หน้าที่ของ pectin -เพิ่มความแข็งแรงของผนังเซลล์ -ควบคุมความพรุน (porosity) ของผนังเซลล์ -ควบคุมการผ่านเข้าออกของน้ำและสาร โมเลกุลเล็ก -เชื่อมเซลล์เข้าด้วยกัน 13

14 Protein เอนไซม์ -Kor (endo-1,4-β-glucanase) ทำให้ผนัง เซลล์หลวมขึ้น -Peroxidase สร้าง cross-links ระหว่าง คาร์โบไฮเดรตกับโปรตีนโครงสร้าง ทำให้ผนัง เซลล์แข็งแรงขึ้น -Wall kinase ทำหน้าที่เกี่ยวกับ signal transduction เมื่อถูกเชื้อโรครุกราน 14

15 Protein โปรตีนโครงสร้าง -Extensins สร้าง cross-link กับโปรตีนอื่น ๆ ของผนังเซลล์ เป็นด่านป้องกันเชื้อโรค -Expansins จับกับไฟบริล ทำให้ไม่เกิดพันธะ noncovalent ใน matrix ช่วยให้ผนังเซลล์ หลวมขึ้น 15

16 12 พ.ย. 55 (ต่อ) การสังเคราะห์แสง (light reaction) -สิ่งมีชีวิตกำเนิดขึ้นมา พันล้านปีมาแล้ว -ออกซิเจนทำให้เกิดโอโซน ป้องกันรังสี UV -สิ่งมีชีวิตพวกแรก ๆ ใช้ H 2 S แทน H 2 O เป็นตัว ให้อิเล็กตรอน ได้ผลิตภัณฑ์เป็นกำมะถัน -การทดลองของ Ruben กับ Kamen โดยใช้ 18 O พิสูจน์ว่า O 2 มาจากน้ำ 16

17 Photosynthetic Pigments Chlorophyll a -ประกอบด้วย tetrapyrrole ring มี Mg เป็น อะตอมกลาง -มี phytol side-chain ซึ่งเป็นส่วน hydrophobic ทำให้คลอโรฟิลล์ไม่ค่อย ละลายน้ำ 17

18 Photosynthetic Pigments Chlorophyll b -พบมากใน angiosperms มีหมู่ aldehyde แทนหมู่ methyl -ช่วยเสริมการดูดแสงกับ chlorophyll a ทำให้ มีช่วงที่ดูดแสงได้กว้างขึ้น (แต่ก็ยังดูดช่วงสี เขียวไม่ได้) 18

19 Accessory Pigments Lycopene และ β-carotene -เป็นพวก carotenoids ประกอบด้วย 40-C -ดูดกลืนแสงในช่วงสีม่วงน้ำเงิน -ช่วยเสริมการดูดกลืนแสงและป้องกัน องค์ประกอบสังเคราะห์แสงจากการทำลาย ของรังสีที่มากเกินไป (ป้องกัน photo- oxidative damage) 19

20 Origin of the Z-Scheme Emerson Enhancement -พิสูจน์ว่า มี Photosystem 2 ชุด เสริมการ ทำงานกัน เพราะเมื่อฉายแสงในช่วงความยาว คลื่น 2 ความยาวคลื่น คือ 680 และ 700 nm พร้อมกัน จะทำให้อัตราการสังเคราะห์แสงสูง กว่าผลรวมของอัตราที่เกิดจากการฉายแสงที ละความยาวคลื่นมาก 20

21 Photosynthesis inhibitors Paraquat -ยับยั้งการขนส่งอิเล็กตรอนจาก PSI โดยรับ อิเล็กตรอนจาก PSI และยับยั้งการรีดิวซ์ ferredoxin กับ NADP -นอกจากนี้ยังขนส่งอิเล็กตรอนไปยังออกซิเจน ทำให้เกิด superoxide และ hydroxyl radicals ทำลายเมมเบรน 21

22 19 พ.ย. 55 Carbon Dioxide Fixation -กระบวนการสังเคราะห์แสงประกอบด้วย ปฏิกิริยา redox 2 ปฏิกิริยา คือ light reaction กับ dark reaction -Light reaction เปลี่ยนพลังงานแสงเป็น พลังงานเคมี ในรูปของ NADPH และ ATP -Dark reaction เป็นการรีดิวซ์ CO 2 เป็น คาร์โบไฮเดรต โดยใช้พลังงานใน NADPH และ ATP 22

23 -การศึกษากระบวนการตรึง CO 2 ทำได้ยาก เพราะองค์ประกอบที่ละลายน้ำได้จะสูญหายไป ถ้า Outer membrane เสียหาย -ส่วนมากงานวิจัยจะศึกษาในสาหร่ายเซลล์เดียว เช่น Chlorella sp. -M.Calvin, A. Benson, J. Bassham และ ทีมงานศึกษาโดยใช้ 14 C พบว่าสารตัวแรกของ กระบวนการ fixation คือ สารประกอบ 3 C “glyceric acid-3-phosphate” 23

24 -C-3 pathway มักจะเรียกว่า dark reaction เพราะไม่มีแสงเข้ามาเกี่ยวข้องโดยตรง -แต่ถ้าไม่มีแสง ก็จะมี NADPH กับ ATP ไม่ เพียงพอสำหรับการตรึง CO 2 -นอกจากนี้เอนไซม์ใน C-3 pathway ยังต้องการ การกระตุ้นด้วยแสง และถ้าอยู่ในที่มืดสนิทจะ ทำงานได้ช้า -ดังนั้นการเรียกว่า dark reaction ทำให้เข้าใจ ผิด 24

25 C-3 cycle -C-3 cycle แบ่งออกเป็น 3 กระบวนการ (1)การเกิด carboxylation ของ ribulose-bis- phosphate (RuBP) ได้ 2 โมเลกุลของ glyceric acid-3-phosphate (2)การ reduction ของ glyceric acid-3- phosphate เป็น glyceraldehyde-3- phosphate (GAP) (3)การเกิด metabolism ของ GAP ต่อไป และ กลับมาเป็น RuBP อีกครั้ง 25

26 Carboxylation Rubisco -คือเอนไซม์ ribulose bisphosphate carboxylase ซึ่งจัดเป็นโปรตีนที่มีมากที่สุดใน โลก -ประกอบด้วย L กับ S subunits -ยีนสำหรับ L อยู่ใน chloroplast genome ส่วน S อยู่ใน nuclear genome -มีการโคลนเข้าไปใน E.coli แต่ไม่ค่อยทำงาน 26

27 Structure of Rubisco -มีการศึกษาใน purple nonsulfur bacteria พบว่าประกอบด้วย L 2 subunits -ส่วนการศึกษาในพืช เช่น ผักปวยเล้ง (spinach) พบว่าเป็นแบบ L8S8 -กระบวนการ photorespiration เกิดขึ้นจาก Rubisco ไปจับกับ O 2 ได้ด้วย ทำให้เกิดความ สูญเสีย ลดประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสง 27

28 Structure of Rubisco Specificity Factor of Rubisco -Relative specificity factor หมายถึงสัดส่วน ของประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาของ Rubisco ในการทำหน้าที่เป็น carboxylase เทียบกับการทำหน้าที่เป็น oxygenase 28

29 CO 2 Concentrating Mechanisms C-4 Pathway -H. Hatch และ R. Slack ได้ทดลองในอ้อย พบว่าสารตัวแรกที่ติดฉลากด้วย 14 C ที่เป็น ผลิตภัณฑ์ในกระบวนการสังเคราะห์แสง มี 4 คาร์บอน แทนที่จะเป็น 3 คาร์บอน -พืช C4 ส่วนมากเป็นพวก monocots เช่นพวก หญ้า อ้อย ข้าวโพด 29

30 CO 2 Concentrating Mechanisms -พืช C4 ไม่ค่อยมี chloroplast บริเวณ mesophyll cells -มี Kranz anatomy มองเห็นคล้ายพวงหรีด บริเวณ bundle sheath cells -ปัจจุบันมีความพยายามเปลี่ยนข้าวให้เป็นพืช C4 (อ่านเพิ่มเติมได้ใน Wikipedia) xation 30

31 26 พ.ย.55 บทที่ 3 -บทที่ 3 การสะสมและการใช้ประโยชน์จาก สารประกอบคาร์บอน -Light reaction ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ เปลี่ยนเป็นพลังงานเคมีในรูปของ ATP และ reduced cofactor -C-3 cycle ใช้พลังงานนี้ในการตรึง CO 2 ใน บรรยากาศ ให้อยู่ในรูปของน้ำตาล 31

32 -น้ำตาลที่ได้ นำไปใช้เป็นตัวกลางในการ สังเคราะห์สารอื่น ๆ ต่อไป โดยอยู่ภายในส่วน stroma ของคลอโรพลาสต์ -คาร์บอนที่มากเกินพอ ก็นำมาสังเคราะห์เป็น แป้งและเก็บสะสมไว้ในพลาสติด และนำ ออกมาใช้ประโยชน์ได้ -สารตัวกลางใน C-3 cycle ยังส่งออกไป สังเคราะห์น้ำตาลซูโครสในไซโตพลาซึม 32

33 แป้ง (starch) -เป็นโพลิเมอร์ของกลูโคส อยู่ภายในพลาสติด -ประกอบด้วย amylose กับ amylopectin -แป้งมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็น amylopectin -การสังเคราะห์แป้งเกิดขึ้นในใบ ในส่วน stroma ของคลอโรพลาสต์ -สารตั้งต้นคือ F6P -ดูโครงสร้างของแป้งในภาพ

34 การสังเคราะห์ซูโครส -เกิดขึ้นในไซโทพลาซึม -ซูโครส เป็นน้ำตาลที่ใช้ขนส่งในพืชมากที่สุด -จัดเป็นน้ำตาลที่เฉื่อย และไม่ใช่น้ำตาลรีดิวซ์ -ถูกย่อยด้วย invertase กลับเป็น Glc และ Fru -ดู pathway การสังเคราะห์น้ำตาลซูโครสใน ภาพที่

35 17 ธ.ค. 55 บทที่ 5 -บทที่ 5 N & S Metabolism -สารอนินทรีย์ที่พืชต้องการแบ่งออกเป็น macronutrient กับ micronutrient -Macronutrient: N P K S -Micronutrient: Cl B Fe etc. -สารที่มี N เป็นองค์ประกอบ เช่น กรดอะมิโน กรดนิวคลีอิก และโคแฟกเตอร์ต่าง ๆ เช่น NADP biotin 35

36 Nitrate Assimilation -Nitrate (NO 3 - ) ละลายน้ำได้ดี และพืช นำไปใช้ได้ โดยเฉพาะในดินที่เป็นด่าง -Ammonia (NH 4 + ) มักจะจับกับอนุภาคดินที่ เป็นประจุลบ ทำให้นำไปใช้ได้ไม่ค่อยดี -การขนส่งไนเตรท ใช้วิธี active transport โดยมีโปรตีนสำหรับขนส่ง คือ HAT และ LAT -การขนส่งแอมโมเนียจากราก สามารถเก็บไว้ ใน vacuole ได้ แต่ไม่ขนส่งไปที่ใบ 36

37 Nitrate Processing -การเปลี่ยนไนเตรทเป็นแอมโมเนียและกรดอะ มิโน เกิดขึ้นในเนื้อเยื่อสังเคราะห์แสง -เอนไซม์ตัวแรกคือ nitrate reductase เปลี่ยน ไนเตรทเป็นไนไตรท์ พบใน cytoplasm ของ mesophyll cell -ไนไตรท์ เป็นสารที่ไม่เสถียร และจะ เปลี่ยนเป็นแอมโมเนียโดยใช้เอนไซม์ nitrite reductase 37

38 Nitrogen Fixation -เฉพาะ prokaryote เท่านั้นที่ตรึงไนโตรเจนได้ -ใช้เอนไซม์ nitrogenase -เอนไซม์ nitrogenase ต้องทำงานในสภาวะที่ ไม่มีออกซิเจน -เป็นปฏิกิริยาเปลี่ยน N 2 เป็น NH 3 โดยใช้ พลังงานจาก ATP -Heterocysts ของ Nostoc ทำหน้าที่ตรึง ไนโตรเจนโดยเฉพาะ 38

39 Sulfate Assimilation -ส่วนมากเกี่ยวข้องกับกรดอะมิโน Cys และ Met -การสังเคราะห์สารกลุ่ม Glucosinolate ตั้งต้น จากกรดอะมิโน Cys -Progoitrin สังเคราะห์จาก Brassica napus สายพันธุ์พื้นเมือง มีฤทธิ์ยับยั้งการดูดซึม ไอโอดีน -Alliin พบในหอมและกระเทียม 39


ดาวน์โหลด ppt 01402461 Plant Biochemistry ชีวเคมีของพืช ภาคปลาย 2555 1.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google