ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ"

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗΣ ΤΩΝ ΠΡΑΣΙΝΩΝ ΚΑΡΠΩΝ: συσχέτιση με τις ιδιαιτερότητες του εσωτερικού μικροπεριβάλλοντος και των φωτοπροστατευτικών και μεταβολικών τους αναγκών ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ Αλεξάνδρα Κυζερίδου Βιολόγος M.Sc. ΠΑΤΡΑ, ΙΟΥΛΙΟΣ 2015

2 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗΣ ΤΩΝ ΠΡΑΣΙΝΩΝ ΚΑΡΠΩΝ: συσχέτιση με τις ιδιαιτερότητες του εσωτερικού μικροπεριβάλλοντος και των φωτοπροστατευτικών και μεταβολικών τους αναγκών ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ Αλεξάνδρα Κυζερίδου Βιολόγος M.Sc. ΠΑΤΡΑ, ΙΟΥΛΙΟΣ 2015 H παρούσα έρευνα έχει συγχρηματοδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο - ΕΚΤ) και από εθνικούς πόρους μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» του Εθνικού Στρατηγικού Πλαισίου Αναφοράς (ΕΣΠΑ) Ερευνητικό Χρηματοδοτούμενο Έργο: Ηράκλειτος ΙΙ. Επένδυση στην κοινωνία της γνώσης μέσω του Ευρωπαϊκού Κοινωνικού Ταμείου.

3

4 Στην οικογένειά μου

5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Φυσιολογίας Φυτών, του Τμήματος Βιολογίας του Πανεπιστημίου Πατρών κατά το χρονικό διάστημα Ολοκληρώνοντας την πορεία αυτή, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τους συνοδοιπόρους μου στο ταξίδι εξερεύνησης του μαγικού κόσμου των φυτών, αλλά και όσους με στήριξαν με την αγάπη τους στην διάρκεια αυτών των ετών. Πρώτη απ όλους θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά την Επιβλέπουσα Καθηγήτριά μου, κα Γεωργία Πετροπούλου. Υπήρξε και εξακολουθεί να είναι για μένα πολύτιμη δασκάλα. Η καθοδήγηση, η εμπιστοσύνη, η ειλικρίνεια, η αγάπη και η αμέριστη στήριξη από πλευράς της ήταν πάντα στη διάθεσή μου καθ όλη τη διάρκεια της πορείας μου, ακόμη και στις δύσκολες προσωπικές μου στιγμές. Επιπλέον, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον Ομότιμο Καθηγητή κ. Ιωάννη Μανέτα που όλα αυτά τα χρόνια με ενθάρρυνε με την ευγενική του στάση να φτάσω ως το τέλος. Οι εύστοχες παρατηρήσεις και οι συμβουλές του στην πορεία των πειραμάτων, οι ενδιαφέρουσες συζητήσεις μας και η πάντα καλή του διάθεση ήταν πραγματικά στηρίγματα για μένα. Ακόμη, θα ήθελα να εκφράσω τις ευχαριστίες μου στον κ. Κωνσταντίνο Σταματάκη, Ερευνητή Β του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος που συμμετείχε στην Τριμελή Συμβουλευτική Επιτροπή μου και μου έδωσε τη δυνατότητα να πραγματοποιήσω μέρος των πειραμάτων της Διατριβής μου στο εργαστήριό του. Η καθοδήγηση και οι επισημάνσεις του στον σχεδιασμό μέρους των πειραμάτων και στον έλεγχο του κειμένου της Διατριβής ήταν πολύ σημαντικές. Επιπλέον, θα ήθελα να ευχαριστήσω τα υπόλοιπα μέλη της Επταμελούς Εξεταστικής μου Επιτροπής, Καθηγητή κ. Γεώργιο Καραμπουρνιώτη, Επίκ. Καθηγητή κ. Γεώργιο Λιακόπουλο και Λέκτορα κ. Έφη Λεβίζου για τον χρόνο που αφιέρωσαν να μελετήσουν την παρούσα Διατριβή και για τις χρήσιμες επισημάνσεις τους. Τέλος, ευχαριστώ πολύ τον Επίκ. Καθηγητή κ. Γεώργιο Γραμματικόπουλο, που πέρα από μέλος της Επταμελούς Εξεταστικής Επιτροπής, ήταν πρόθυμος σε καθημερινή βάση να συζητήσει μαζί μου όποιες απορίες μου, πάντα με χιούμορ και καλή διάθεση.

6 Ένα μεγάλο ευχαριστώ από καρδιάς οφείλω στους γονείς μου, Αλέξανδρο και Ελευθερία και τα αδέρφια μου, Μαρία και Παύλο, που στάθηκαν πολύτιμοι υποστηρικτές της προσπάθειάς μου, ο καθένας με τον δικό του ξεχωριστό τρόπο. Στην αδερφή μου Μαρία οφείλω διπλές ευχαριστίες, καθώς τα πρώτα χρόνια με στήριξε και με την φυσική της παρουσία στις δειγματοληψίες τις δύσκολες μέρες του καλοκαιριού. Δε θα μπορούσα φυσικά να παραλείψω τους συναδέρφους και φίλους που με στήριξαν με τη βοήθειά τους και συνέβαλαν στη διαμόρφωση ενός ευχάριστου κλίματος στο Εργαστήριο Φυσιολογίας Φυτών. Ευχαριστώ θερμά, λοιπόν, τον Κωνσταντίνο Νικηφόρου, την Κωνσταντίνα Ζέλιου, τον Δημήτρη Καλαχάνη, τον Χάρη Γιώτη, τον Χρήστο Χονδρογιάννη, την Έλενα Κούτρα, τον Σπύρο Μαντζούκα, την Αναστασία Μπεσσόνοβα και τα νεότερα μέλη-προπτυχιακούς φοιτητές, με τους οποίους μοιράστηκα περιόδους δημιουργικής συνεργασίας εντός του εργαστηριακού χώρου και πολλές στιγμές παρέας έξω από αυτόν. Ευχαριστώ επίσης από καρδιάς τους φίλους εκτός εργαστηριακού χώρου την Σταυρούλα, την Ελένη, την Εβίτα, τον Ονούφριο, την Όλγα, την Ξανθίππη, την Μαργαρίτα, τον Βασίλη, την Διονυσία, την Αδαμαντία, την Γιάννα, την Βάσω και την κ. Γεωργία Κωνσταντοπούλου που μοιράστηκαν τις ανησυχίες μου και τις χαρές μου και με ενθάρρυναν στις δύσκολες στιγμές. Επιπλέον, ευχαριστώ πολύ τον Γεράσιμο που ήταν και εξακολουθεί να είναι στο πλευρό μου πάντα με υπομονή και αγάπη. Τέλος, ευχαριστώ το Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο (ESF), το Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» του Εθνικού Στρατηγικού Πλαισίου Αναφοράς (ΕΣΠΑ) και ιδιαιτέρως το πρόγραμμα Ηράκλειτος ΙΙ, για την οικονομική ενίσχυση της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής. Αλεξάνδρα Κυζερίδου Πάτρα, 2015

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ... I ABSTRACT... IV ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 1 Γενικά περί φωτοσύνθεσης... 1 Φωτοσυνθετική ροή ηλεκτρονίων... 2 Γραμμική ροή ηλεκτρονίων (Linear Electron Flow, LEF)... 2 Κυκλική ροή ηλεκτρονίων (Cyclic Electron Flow, CEF)... 4 Ψευδοκυκλική ροή ηλεκτρονίων (H 2 O-H 2 O cycle)... 8 Αντιδράσεις αφομοίωσης του άνθρακα... 9 Κύκλος Calvin... 9 Κύκλος C 2 (φωτοαναπνοή) Φυσιολογικός ρόλος Φωτοαναστολή Μη φωτοχημική απόσβεση της περίσσειας του φωτός (NPQ) Η εκτός των φύλλων (non-foliar) φωτοσύνθεση Η φωτοσυνθετική δραστηριότητα των καρπών Η φωτοσυνθετική δραστηριότητα των βλαστών Η ανακλαστικότητα των φυτικών οργάνων και η λειτουργική σημασία της Φθορισμός της χλωροφύλλης Η χρήση του in vivo φθορισμού της χλωροφύλλης στην εκτίμηση των φωτοσυνθετικών παραμέτρων Εκτίμηση της αναλογίας PSII/PSI μέσω φασμάτων εκπομπής φθορισμού της χλωροφύλλης σε χαμηλές θερμοκρασίες ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Επιλογή πειραματοφύτων & συνθήκες δειγματοληψίας Τα προς μελέτη φυτά... 41

8 Πρωτόκολλο δειγματοληψίας και μετρήσεων Δυσκολίες - περιορισμοί κατά τη συλλογή καρπών & την εφαρμογή πειραματικών πρωτοκόλλων Προσδιορισμός φωτοσυνθετικών χρωστικών Απομόνωση Φασματοφωτομετρικός προσδιορισμός Χρωματογραφική ανάλυση καροτενοειδών Προσδιορισμός χρωστικών μέσω δεικτών της in vivo ανακλαστικότητας Εκτίμηση του δυναμικού της κυκλικής ροής ηλεκτρονίων Μεταβολές της απόδοσης του in vivo φθορισμού μετά τη διακοπή του φωτισμού, σε μεταβαλλόμενες συγκεντρώσεις αερίων Μεταβολές της in vivo απορρόφησης στα 820 nm Προσδιορισμός της λειτουργικής αναλογίας των δύο φωτοσυστημάτων Απομόνωση θυλακοειδών Φάσματα εκπομπής φθορισμού στους 77Κ Μετρήσεις φωτοσυνθετικών παραμέτρων (φθορισμόμετρο τύπου Handy-Pea) Στατιστική επεξεργασία ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Προσδιορισμός φωτοσυνθετικών χρωστικών Απομόνωση Φασματοφωτομετρικός προσδιορισμός Χρωματογραφική ανάλυση καροτενοειδών Εκτίμηση των επιπέδων και των αναλογιών των φωτοσυνθετικών χρωστικών με τη χρήση δεικτών της in vivo ανακλαστικότητας Εκτίμηση του δυναμικού της κυκλικής ροής ηλεκτρονίων Μεταβολές της απόδοσης του in vivo φθορισμού μετά τη διακοπή του φωτισμού, σε μεταβαλλόμενες συγκεντρώσεις αερίων Μεταβολές της in vivo απορρόφησης στα 820 nm Προσδιορισμός της λειτουργικής αναλογίας των δύο φωτοσυστημάτων... 83

9 Μετρήσεις φωτοσυνθετικών παραμέτρων (φθορισμόμετρο τύπου Handy-Pea) ΣΥΖΗΤΗΣΗ Πρότυπο φωτοσυνθετικών χρωστικών Μελέτη της λειτουργικής αναλογίας των δύο φωτοσυστημάτων (PSII/PSI) Δυναμικό κυκλικής ροής ηλεκτρονίων ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

10 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Οι καρποί στην πλειονότητα των φυτικών ειδών είναι πράσινοι για μεγάλο διάστημα της ανάπτυξής τους. Το πράσινο χρώμα τους υποδηλώνει την παρουσία ενεργών χλωροπλαστών και κατ επέκταση την δυνατότητα της φωτοσυνθετικής διαδικασίας. Ήδη από παλιά είναι γνωστό ότι οι χλωροπλάστες των πράσινων καρπών λειτουργούν σε ένα ιδιαίτερο εσωτερικό μικροπεριβάλλον, πολύ διαφορετικό από αυτό των φύλλων. Πρόκειται για συνθήκες που χαρακτηρίζονται από πολύ υψηλές συγκεντρώσεις CO 2, σε συνδυασμό με χαμηλές συγκεντρώσεις O 2, ενώ παράλληλα για ορισμένες περιπτώσεις καρπών αναφέρονται και μειωμένες εντάσεις φωτός στα εσώτερα σημεία τους. Οι συνθήκες αυτές είναι απόρροια των ανατομικών χαρακτηριστικών τους και του υψηλού μεταβολικού ρυθμού που επιδεικνύουν (ως κατά βάση ετερότροφα όργανα) και φαίνεται να είναι καθοριστικές στη διαμόρφωση της δομής και της λειτουργίας των φωτοσυστημάτων καθώς επίσης και στην τύχη της απορροφούμενης ενέργειας. Σύμφωνα με προηγούμενες μελέτες, οι πράσινοι καρποί επιδεικνύουν πολύ χαμηλή φωτοσυνθετική ταχύτητα, ως δέσμευση CO 2 ή ως γραμμική ροή ηλεκτρονίων. Επιπλέον, σε σχέση με τα φύλλα εμφανίζουν χαμηλότερες ή/και παρόμοιες τιμές της μέγιστης φωτοχημικής απόδοσης του PSII (Fv/F M ), σημαντικά χαμηλότερες τιμές της PSII-φωτοχημικής απόδοσης στο φως, αυξημένο αριθμό αδρανοποιημένων PSII κέντρων ενώ, παράλληλα, η θερμική απόσβεση της απορροφούμενης ενέργειας (NPQ) είναι υψηλότερη. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής χρησιμοποιήθηκαν τα πράσινα περικάρπια και τα αντίστοιχα φύλλα πέντε φυτικών ειδών, καθώς επίσης και τα πράσινα σπέρματα των δύο εξ αυτών, με σκοπό να μελετηθούν οι διαφορές τους στην ικανότητα εγκλιματισμού της φωτοσυνθετικής συσκευής για την διαχείριση της απορροφούμενης ενέργειας και της ροής ηλεκτρονίων. Αρχικά μελετήθηκε το πρότυπο των φωτοσυνθετικών χρωστικών και διερευνήθηκε αν αυτό συσχετίζεται με μια αυξημένη ανάγκη φωτοσυλλογής ή μια υψηλότερη ανάγκη προστασίας (μη φωτοχημική απόσβεση της απορροφούμενης ενέργειας). Αξίζει να σημειωθεί ότι είναι εξαιρετικά ελλιπή τα βιβλιογραφικά δεδομένα που αναφέρονται στη σύγκριση των χαρακτηριστικών μεταξύ των πράσινων καρπών και των αντίστοιχων φύλλων (όπως π.χ. τη σύσταση των καροτενοειδών σε σχέση με τις φωτοπροστατευτικές και i

11 φωτοσυλλεκτικές ανάγκες). Παράλληλα με τα παραπάνω, ελέγχθηκε η χρησιμότητα ορισμένων δεικτών της in vivo ανακλαστικότητας για την εκτίμηση του προφίλ των φωτοσυνθετικών χρωστικών και επεκτάθηκε η χρήση τους σε περισσότερα φυτικά είδη. Δεδομένου ότι σε προϋπάρχουσες μελέτες έχει διαπιστωθεί δραστική μείωση στην γραμμική ροή ηλεκτρονίων, διερευνήθηκε το ενδεχόμενο λειτουργίας μιας εναλλακτικής οδού για τα ηλεκτρόνια (eˉ) και συγκεκριμένα της κυκλικής ροής γύρω από το PSI, υπό τις ιδιαίτερες αέριες συνθήκες του εσωτερικού των καρπών. Επιπρόσθετα, μελετήθηκε η λειτουργική αναλογία των δύο φωτοσυστημάτων. Τα βασικά ευρήματα της παρούσας διατριβής, που αφορούν στις φωτοσυνθετικές διαφορές μεταξύ πράσινων καρπών και των αντίστοιχων φύλλων, μπορούν να συνοψισθούν ως εξής: Τα περικάρπια των πράσινων καρπών περιέχουν σαφώς χαμηλότερα επίπεδα συνολικών χλωροφυλλών (Chls) και καροτενοειδών (Car) ανά μονάδα επιφανείας (μg cm 2 ) σε σχέση με τα φύλλα. Το ίδιο πρότυπο διατηρείται και ανά μονάδα ξηρής βιομάζας (μg gr 1 ), με την επισήμανση ότι στα σπέρματα παρατηρούνται ακόμη χαμηλότερα επίπεδα. Ως προς την σχετική αναλογία των δύο χλωροφυλλών (Chl a/b), αυτή καταγράφεται χαμηλότερη στα σπέρματα, ακολουθούν τα περικάρπια και τέλος τα φύλλα για την πλειοψηφία των φυτικών ειδών. Μοναδική εξαίρεση αποτελούν τα περικάρπια και σπέρματα του N. oleander που δεν διαφοροποιούνται από τα επίπεδα των φύλλων. Τα περικάρπια και τα σπέρματα εμφανίζουν υψηλότερη αναλογία Car/Chls σε σχέση με τα φύλλα. Στην περίπτωση των περικαρπίων, αυτή διαμορφώνεται κυρίως μέσω της αύξησης των συστατικών του κύκλου των ξανθοφυλλών (VAZ), αλλά και της καλύτερης λειτουργικότητας αυτού (DEPS) και αντανακλά μια αυξημένη ανάγκη για μη φωτοχημική απόσβεση της απορροφούμενης ενέργειας. Στα σπέρματα των ειδών που μελετήθηκαν φαίνεται να υπάρχει αυξημένη ανάγκη για φωτοσυλλογή, που στηρίζεται στα υψηλότερα επίπεδα της νεοξανθίνης (N) και κυρίως της λουτεΐνης (L). Οι δείκτες της in vivo ανακλαστικότητας (NDI, PRI και Chl b:a) κρίνονται αξιόπιστοι για την εκτίμηση του σχετικού περιεχομένου των φωτοσυνθετικών χρωστικών και των αναλογιών τους (Chls, Car/Chls και Chl b/a). Επιπλέον, ο ii

12 δείκτης ΔPRI μπορεί να αποτυπώσει τον βαθμό της λειτουργικότητας του κύκλου των ξανθοφυλλών (DEPS). Οι πράσινοι καρποί εμφανίζουν σημαντικά υψηλότερα επίπεδα του δυναμικού της κυκλικής ροής ηλεκτρονίων. Η υπεροχή αυτή καταγράφεται από τις μεταβολές του in vivo φθορισμού της χλωροφύλλης σε συνθήκες μεταβαλλόμενης αναλογίας αερίων O 2 /CO 2 και επιπλέον υποστηρίζεται από τις μετρήσεις μεταβολής της απορρόφησης στα 820 nm, όπου παρατηρείται πιο γρήγορη επανα-αναγωγή των φωτο-οξειδούμενων PSI κέντρων. Οι φωτοσυνθετικές παράμετροι που σχετίζονται με τα γεγονότα γύρω από το PSI (1 V I και 1/V I ) υποδεικνύουν ότι η κυκλική ροή ηλεκτρονίων διευκολύνεται στους καρπούς. Όπως προκύπτει από τα φάσματα εκπομπής φθορισμού στους 77Κ, οι καρποί εμφανίζουν αύξηση τόσο του φθορισμού που αποδίδεται στο PSI (F 735 ) όσο και στην κεραία του πυρήνα του PSII (F 695 ). Σε ό,τι αφορά τη λειτουργική αναλογία PSII/PSI, οι καρποί επιδεικνύουν παρόμοια ή μικρότερα επίπεδα σε σχέση με τα φύλλα. Από τα παραπάνω συνάγεται ότι η λειτουργία της κυκλικής ροής ηλεκτρονίων ευνοείται στο ιδιαίτερο εσωτερικό μικροπεριβάλλον των καρπών. Μια πιθανή ερμηνεία για την ενισχυμένη δράση της είναι ότι δρα αντισταθμιστικά στις προκαλούμενες από την υποξία απώλειες σε ATP. Επιπλέον, η αυξημένη κυκλική ροή ηλεκτρονίων συμβάλλει στη διαμόρφωση κατάλληλου ΔpH, που είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη της μη φωτοχημικής απόσβεσης (NPQ). Έτσι, η πλεονάζουσα ενέργεια που απορροφάται από το PSII, αλλά δεν μπορεί να αξιοποιηθεί από την ενδογενώς χαμηλή γραμμική ροή ηλεκτρονίων, οδηγείται προς το μονοπάτι της μη φωτοχημικής απόσβεσης (NPQ), μέσω των αυξημένων επιπέδων και της λειτουργικότητας του κύκλου των ξανθοφυλλών (VAZ, DEPS). Προτείνουμε ότι το παραπάνω φωτοσυνθετικό μοτίβο, που παρουσιάζει χαρακτηριστικές ομοιότητες με εκείνο των περιδερμικών βλαστών, δεν μπορεί να θεωρηθεί απλώς σύμπτωση. Αποτελεί, ενδεχομένως, ένα γενικευμένο σύνδρομο για πράσινες (εκτός των φύλλων) φυτικές δομές, που λειτουργούν υπό τον περιορισμό της ανταλλαγής των αερίων και, κατά συνέπεια, των υποξικών συνθηκών στο εσωτερικό τους. iii

13 ABSTRACT In the majority of plant species fruits are green during their development and, in some cases, upon maturation, since they possess active chloroplasts capable for photosynthesis. As it is known from early studies fruit chloroplasts operate in a particular internal micro-environment, completely different from that of leaves, characterized by extremely high CO 2 concentrations, very low O 2 levels and, some times, low light intensity, especially in the innermost parts of the fruit. The above conditions, which are shaped by fruit s anatomical features and their high metabolic rates (as largely heterotrophic organs), it is expected to affect the photosystem structure and function as well as the processing of the absorbed light energy and electron flow. According to previous investigations, green fruits exhibit very low photosynthetic rates, expressed either as CO 2 assimilation or as linear electron flow. Moreover, compared with the corresponding leaves they display lower and/or similar values of maximum PSII photochemical efficiency (F V /F M ), significantly lower values of PSIIphotochemical efficiency in the light-adapted state, increased number of inactive PSII centers, while at the same time the non-photochemical quenching of absorbed energy (NPQ) is higher. In the present study, fully exposed green pericarps of five plant species (N. oleander, Rosa sp., A. altissima, A. cyanophylla and C. spinosa) and the green seeds in two of them (N. oleander and A. cyanophylla) were used to determine possible adjustments in the photosynthetic apparatus and electron flow. Corresponding leaves always served as controls. At first, we asked whether the photosynthetic pigment profile of green fruits correlates with an increased need for light absorption or a higher need for protection (i.e., non-photochemical quenching of absorbed energy). To this aim, pigment levels and their ratios were assessed through classical wet methods and HPLC analyses. It is worth noting that the data referred to the comparison of photosynthetic traits between green fruits and the corresponding leaves (i.e. carotenoid composition in relation to photoprotective and photoselective needs) are scarce in the literature. In parallel, the use of appropriate reflectance indices as a rapid, sensitive and non-destructive alternative of pigment estimation for a wider number of species was examined. Furthermore, since in previous studies a drastic reduction of the linear electron flow was found in fruits, the iv

14 possibility of an enhanced cyclic electron flow potential around PSI, under varying gas levels, was also investigated. Additionally, the functional ratio between the two photosystems was studied, using 77K fluorescence emission spectra. The main findings of the present study, concerning the differences in the photosynthetic features between green fruits and the corresponding leaves can be summarized as follows: Relative to leaves, green pericarps contain significantly lower levels of total chlorophylls (Chls) and carotenoids (Car), both on tissue area (μg cm 2 ) and dry weight (μg gr 1 ) basis, noting that even lower levels were observed in seeds. Regarding the relative chlorophyll a to b ratio (Chl a/b), this is lower in seeds, followed by the pericarps and finally the leaves, for the majority of the tested species. The only exception is the pericarps and seeds of N. oleander, which do not differentiate from that of leaves. Compared to leaves, pericarps and seeds exhibit consistently higher Car/Chls ratio. In the case of pericarps, this is mainly due to the increased pools of the xanthophyll cycle components (VAZ). The enhanced VAZ investment in fruits is combined with a higher mid-day de-epoxidation state (DEPS), reflecting a greater need for energy dissipation. In seeds of the two species tested, the enhanced Car/Chls ratio seems to serve an increased need for light absorption, as judged from the higher levels of neoxanthin (N) and, especially, lutein (L). The reflectance indices (NDI, PRI and Chl b:a) could reliably assess the differences in pigment levels and ratios (Chls, Car/Chls and Chl b/a) between leaves and pericarps. Moreover, ΔPRI could adequately depict the de-epoxidation state (DEPS), and thus the functionality, of the xanthophyll cycle in the two tissue types. When compared to leaves, green fruits exhibit significantly higher levels of cyclic electron flow capacity around PSI. This was evident from the post illumination changes in fluorescence yield under varying O 2 and CO 2 partial pressures, and further supported by measurements of absorption changes at 820 nm, where a faster re-reduction of the photo-oxidizable PSI centers was found. The photosynthetic parameters related to the events around PSI (1 VI and 1/VI) are corroborative of an enhanced cyclic electron flow in fruits. Moreover, the 77K fluorescence emission spectra indicate an increased fluorescence originating from PSI v

15 (F 735 ) and the core antenna of PSII (F 695 ). Concerning the functional ratio of the two photosystems (PSII/PSI), the fruits display similar or lower levels relative to leaves. It is suggested that the operation of the cyclic electron flow is favored in the particular internal aerial microenvironment of fruits. One possible explanation is the replenishment of ATP loses caused by hypoxia. Moreover, an increased cyclic electron flow may facilitate the maintenance of a high ΔpH, which is necessary for the development of an adequate NPQ. Thus, the excess energy absorbed by PSII which cannot be exploited by the inherently low linear electron flow, is led to the NPQ, through higher pools and functionality of the xanthophyll cycle components (VAZ, DEPS). We propose that the above photosynthetic pattern, which shares characteristic similarities with that of peridermal twigs, may not be a mere coincidence but reflect a generalized syndrome for green (non foliar) plant structures encountering the restrictions of gas diffusion and, therefore, hypoxic conditions. vi

16 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Γενικά περί φωτοσύνθεσης Η φωτοσύνθεση είναι η πιο γνωστή και σημαντική μεταβολική πορεία των φυτικών οργανισμών, που αξιοποιεί μια εξωγήινη πηγή ενέργειας για να στηρίξει ενεργειακά τη ζωή στον πλανήτη Γη. Η εξωγήινη πηγή δεν είναι άλλη από την ηλιακή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, μικρό τμήμα της οποίας είναι διαθέσιμο στα φυτά, καθώς το μεγαλύτερο ποσοστό της έχει υποστεί επιλεκτική απορρόφηση από τα στρώματα της ατμόσφαιρας. Από την στιγμή που η ηλιακή ενέργεια φτάσει στο επίπεδο του φυτού ξεκινά η φωτοσυνθετική διαδικασία, που λαμβάνει χώρα στους χλωροπλάστες και περιλαμβάνει δύο άρρηκτα συνδεδεμένα μεταξύ τους στάδια. Στο πρώτο στάδιο, γνωστό και ως στάδιο των φωτεινών αντιδράσεων, περιλαμβάνεται η δέσμευση της φωτεινής ενέργειας και η μετατροπή της, μέσω μίας φωτοεπαγόμενης ροής ηλεκτρονίων, σε χημική ενέργεια υπό μορφή αναγωγικής δύναμης NADPH και ATP. Τα ανωτέρω προϊόντα των φωτεινών αντιδράσεων αξιοποιούνται στη συνέχεια για τη βιοσύνθεση υδατανθράκων, μέσω ενός ενζυμικού κύκλου αναγωγής του CO 2 της ατμόσφαιρας (στάδιο σκοτεινών αντιδράσεων). Τα φύλλα αποτελούν αναμφίβολα την πρωταρχική πηγή φωτοσυνθετικών προϊόντων, ωστόσο η φωτοσύνθεση δεν αποτελεί αποκλειστικό τους προνόμιο. Λειτουργικοί χλωροπλάστες έχουν εντοπισθεί και σε άλλα φυτικά όργανα (βλαστούς, άνθη, καρπούς, ακόμα και ρίζες), τα οποία είναι κατά βάση ετερότροφα και δεν έχουν ως πρωταρχικό ρόλο τη φωτοσύνθεση αλλά διαφορετικές λειτουργίες (όπως π.χ. τη στήριξη του φυτού, την αναπαραγωγή, την απορρόφηση του νερού κ.ά.). Σε πράσινες φυτικές δομές, που χαρακτηρίζονται από πληθώρα λειτουργικών στομάτων και υψηλή φωτοπερατότητα, όπως οι πράσινοι βλαστοί, οι μίσχοι και τα άγονα μέρη των ανθέων, η φωτοσύνθεση προσομοιάζει εκείνης των φύλλων και ισοδυναμεί με καθαρή αφομοίωση ατμοσφαιρικού CO 2. Αντίθετα, στην περίπτωση των περιδερμικών βλαστών, των πράσινων καρπών και κάποιων εναέριων ριζών, όπου η ανταλλαγή των αερίων είναι περιορισμένη (λόγω μειωμένου αριθμού ή απουσίας στομάτων), η φωτοσύνθεση συνίσταται κυρίως σε επαναδέσμευση-αφομοίωση του εσωτερικά εκλυόμενου (αναπνευστικού) CO 2. Σε γενικές γραμμές, η μη-εντοπιζόμενη στα φύλλα 1

17 Εισαγωγή (non-foliar) φωτοσύνθεση θεωρείται σημαντική στρατηγική αναπλήρωσης των αναγκών σε C, η οποία μπορεί να συνεισφέρει, έστω μερικώς, στις ενεργειακές απαιτήσεις του αντίστοιχου οργάνου (Bazzaz et al., 1979; Aschan & Pfanz, 2003). Προτού αναφερθούμε εκτενέστερα στα χαρακτηριστικά της φωτοσύνθεσης των πράσινων καρπών, που είναι το αντικείμενο της παρούσας διατριβής, θα παραθέσουμε εν συντομία τα βασικά φαινόμενα της φωτοσύνθεσης των φύλλων. Φωτοσυνθετική ροή ηλεκτρονίων Γραμμική ροή ηλεκτρονίων (Linear Electron Flow, LEF) Οι φωτεινές αντιδράσεις, όπως άλλωστε υποδηλώνει και η ονομασία τους, τίθενται σε λειτουργία παρουσία φωτός, πραγματοποιούνται στις μεμβράνες των θυλακοειδών του χλωροπλάστη και διεκπεραιώνονται μέσω της συνεργασίας των δύο φωτοσυστημάτων (PSII και PSI) που λειτουργούν εν σειρά. Στη διάρκεια αυτού του σταδίου το φως απορροφάται κυρίως μέσω των φωτοσυνθετικών χρωστικών που εντοπίζονται στα σύμπλοκα συλλογής φωτός (χλωροφύλλη a, b και καροτενοειδή των LHCII και LHCI, αντίστοιχα) αλλά και απευθείας από τα μόρια της χλωροφύλλης a των φωτοχημικών κέντρων. Η απορροφώμενη στις φωτοσυλλεκτικές κεραίες ενέργεια διοχετεύεται μέσω μεταφοράς παλμού προς τα γειτονικά μόρια χρωστικών, μέχρι να καταλήξει στην χλωροφύλλη a του φωτοχημικού κέντρου των φωτοσυστημάτων. Στο φωτοχημικό κέντρο του PSII, η χλωροφύλλη a βρίσκεται συνδεδεμένη με δύο μόρια εξειδικευμένων πρωτεΐνών με μέγιστο απορρόφησης στα 680 nm. Όπως φαίνεται και στο Σχήμα 1, η διέγερση της χλωροφύλλης a (είτε απευθείας, είτε μέσω των βοηθητικών χρωστικών) οδηγεί σε αρνητικότερο δυναμικό οξειδοαναγωγής με αποτέλεσμα την αποβολή ενός ηλεκτρονίου (διαχωρισμός φορτίου) το οποίο προσλαμβάνεται στη συνέχεια από ένα μόριο φαιοφυτίνης (Pheo). Η απώλεια αυτή μετατρέπει την χλωροφύλλη a σε ισχυρό οξειδωτικό, ικανό να αποκαταστήσει το έλλειμμα με ένα νέο ηλεκτρόνιο (eˉ) που αποσπά από την οξείδωση του H 2 O. Η διαδικασία λαμβάνει χώρα στο σύμπλοκο φωτόλυσης νερού στον μικροχώρο των θυλακοειδών (lumen) και παράλληλα απελευθερώνεται μοριακό Ο 2. 2

18 Εισαγωγή Σχήμα 1. Απεικόνιση της γραμμικής ροής eˉ από τον αρχικό δότη (H 2 O) έως τον τελικό δέκτη (NADP + ), μέσω των ενδιάμεσων φορέων (PQ, Cyt b 6 /f, PC). Η πορεία των eˉ είναι γνωστή και ως «σχήμα-ζ» της φωτοσύνθεσης. Επιπλέον, δίνονται (με απλουστευμένο τρόπο) οι εναλλακτικές πορείες eˉ από το μόριο της ανηγμένης Fd προς το O 2 (αντίδραση Mehler) και προς τη δεξαμενή της PQ. Η ανηγμένη πλέον φαιοφυτίνη προωθεί ένα eˉ στην κινόνη Q A που διαθέτει αρνητικότερο οξειδοαναγωγικό δυναμικό από τις κινόνες. Ακολούθως, το eˉ μεταφέρεται από την Q A στην Q B, μετατρέποντάς την σε ημικινόνη (Q Bˉ). Με μια δεύτερη ροή ηλεκτρονίων, η τελευταία θα αναχθεί πλήρως σε πλαστοϋδροκινόνη (PQH 2 ), προσλαμβάνοντας και 2Η + από το στρώμα. Στη συνέχεια, η πλαστοκινόνη (PQ) οξειδώνεται απελευθερώνοντας τα πρωτόνια (Η + ) στον μικροχώρο (lumen) και διοχετεύοντας τα eˉ διαδοχικά στο σύμπλοκο κυτοχρώματος b 6 /f και την πλαστοκυανίνη (PC). Η τελευταία λειτουργεί ως άμεσος δότης ηλεκτρονίων στο φωτοσύστημα I (PSI), το οποίο έχει ήδη απωλέσει ένα eˉ κατά το διαχωρισμό φορτίου στο φωτοχημικό του κέντρο. Από το PSI και μέσω μιας ομάδας ενδιάμεσων φορέων, (σιδηροθειούχων πρωτεϊνών και φερρεδοξίνης (Fd)) το eˉ οδηγείται στο NADP +. Η πορεία είναι γνωστή ως γραμμική ή μη κυκλική ροή ηλεκτρονίων και καταλήγει στο σχηματισμό αναγωγικής δύναμης, υπό μορφή NADPH. Παράλληλα, η ροή 3

19 Εισαγωγή ηλεκτρονίων δημιουργεί διαβάθμιση Η + εκατέρωθεν της μεμβράνης του θυλακοειδούς, που εκτονώνεται με τη χημειωσμωτική σύνθεση ATP μέσω της ATP-συνθετάσης. Η ανηγμένη Fd αποτελεί μόριο κλειδί που μπορεί να κατευθύνει τα eˉ, είτε προς την αναγωγή του NADP + είτε προς εναλλακτικές πορείες όπως η κυκλική ροή ηλεκτρονίων γύρω από το PSI, που αναλύεται στη συνέχεια. Κυκλική ροή ηλεκτρονίων (Cyclic Electron Flow, CEF) Η αλληλουχία των γεγονότων της κυκλικής ροής περιλαμβάνει την επιστροφή του eˉ από την ανηγμένη Fd στο PSI μέσω της δεξαμενής της πλαστοκινόνης (Σχήματα 1 και 2), του συμπλόκου του κυτοχρώματος b 6 /f και της πλαστοκυανίνης (Bukhov & Carpentier, 2004). Κατά την ανωτέρω πορεία συντίθεται αποκλειστικά ATP, δεν παρατηρείται έκλυση O 2 και θεωρητικά δεν απαιτείται η λειτουργία του PSII. Ωστόσο, η πλήρης αναστολή του οδηγεί και σε απενεργοποίηση της CEF, διότι η κυκλική φωτοφωσφορυλίωση προϋποθέτει ισορροπία μεταξύ της εισόδου και εξόδου ηλεκτρονίων. Συγκεκριμένα, η ροή μηδενίζεται όταν όλοι οι ενδιάμεσοι φορείς παραμένουν στην ανηγμένη τους μορφή, με αποτέλεσμα να μην υπάρχει διέξοδος στη ροή ηλεκτρονίων, καθώς επίσης και όταν όλοι οι ενδιάμεσοι φορείς παραμένουν στην οξειδωμένη τους μορφή οπότε δεν υπάρχουν διαθέσιμα eˉ. Φαίνεται ωστόσο, ότι στα δύο φωτοσυστήματα δεν επικρατούν οι δύο ακραίες καταστάσεις (Allen, 2003). Με βάση τις μελέτες και το μοντέλο που έχει προτείνει ο Albertsson (2001), η κυκλική ροή πραγματοποιείται στα θυλακοειδή του στρώματος, σε αντιδιαστολή με τα θυλακοειδή των grana, όπου επιτελείται η γραμμική ροή eˉ. Η άποψη αυτή στηρίζεται σε μια σειρά από δεδομένα, όπως η ανισοκατανομή των δύο φωτοσυστημάτων μεταξύ θυλακοειδών στρώματος και grana καθώς και το γεγονός ότι υπάρχει μία κατά 14-20% μεγαλύτερη διασύνδεση των χλωροφυλλών (αλλά και των καροτενοειδών) με το PSI σε σχέση με το PSII. Η υπεροχή αυτή πιστεύεται ότι αντανακλά και μια μεγαλύτερη ικανότητα απορρόφησης και πρόκλησης ροής eˉ του PSI έναντι του PSII, η οποία αξιοποιείται στη λειτουργία της CEF (Albertsson, 2001; Allen, 2003). Αξίζει να σημειωθεί ότι η δραστηριότητα της CEF πρωτοανακαλύφθηκε πριν από περίπου 60 χρόνια από τον Arnon και τους συνεργάτες του (1955), ωστόσο ελάχιστες προσπάθειες είχαν γίνει για την βαθύτερη κατανόηση του ρόλου της. Μέχρι πρόσφατα, 4

20 Εισαγωγή κι ενώ η CEF είχε περιγραφεί στα κυανοβακτήρια, τα πράσινα φύκη και τα C 4 φυτά (Bukhov & Carpentier, 2004; Johnson, 2005, 2011), ήταν γενικά αποδεκτή η άποψη ότι η συγκεκριμένη ροή eˉ δε λειτουργούσε κάτω από φυσιολογικές συνθήκες στα C 3 φυτά (Johnson, 2005). Η άποψη αυτή έχει αλλάξει την τελευταία δεκαετία, καθώς νεότερα δεδομένα υποδεικνύουν ότι η CEF, πέραν του ότι συμβαίνει ως φαινόμενο υπό οποιεσδήποτε συνθήκες, είναι και απαραίτητη για την ομαλή φωτοσυνθετική λειτουργία (Munekage et al., 2004; Johnson, 2005). Σχετικά με την επαναφορά των eˉ στη δεξαμενή της πλαστοκινόνης, υπάρχοντα βιοχημικά και φασματοσκοπικά δεδομένα υποστηρίζουν την ύπαρξη τουλάχιστον τριών διαφορετικών μονοπατιών (Bukhov & Carpentier, 2004; Munekage et al., 2004; Rumeau et al., 2007; Savitch et al., 2011; Johnson, 2011), στα οποία θα αναφερθούμε συνοπτικά στη συνέχεια. Σχήμα 2. Τα τρία διαφορετικά μονοπάτια της CEF γύρω από το PSI. Το πρώτο μονοπάτι περιλαμβάνει την αναγωγή της PQ από την ανηγμένη Fd, μέσω της FQR, το δεύτερο μέσω του NADPH και του συμπλόκου NDH και το τρίτο μέσω της FNR. Επιπλέον, δίνεται το μονοπάτι της αναπνευστικής δραστηριότητας του χλωροπλάστη, στο οποίο συμμετέχουν το σύμπλοκο NDH, η PQ και το O 2. Το πρώτο μονοπάτι (Σχήμα 2) περιλαμβάνει την αναγωγή της πλαστοκινόνης από την ανηγμένη Fd, είτε απευθείας είτε με τη διαμεσολάβηση της αναγωγάσης της φερρεδοξίνης-πλαστοκινόνης (FQR, Fd-plastoquinone oxidoreductase). Παρ ότι η μοριακή ταυτοποίηση της FQR δεν έχει επιτευχθεί ακόμη, η πορεία του συγκεκριμένου μονοπατιού φαίνεται ότι αναστέλλεται από την αντιμυκίνη Α (Ivanov et al., 1998; Joët 5

21 Εισαγωγή et al., 2001; Rumeau et al., 2007). Οι συνεχείς έρευνες για την αποσαφήνιση των οδών της CEF έφεραν στο φως και νέες ενδείξεις για την ύπαρξη ενός επιπλέον μορίου, με την ονομασία PGR5, που ενδεχομένως συμμετέχει στην αναγωγή της πλαστοκινόνης από την φερρεδοξίνη. Από τα μέχρι τώρα δεδομένα, δεν είναι ξεκάθαρο αν ο παράγοντας PGR5 αποτελεί μια διαφορετική οδό στη μετακίνηση του eˉ ή σχετίζεται με το μονοπάτι της FQR (Rumeau et al., 2007; Johnson, 2011). Το δεύτερο μονοπάτι που έχει προταθεί, περιλαμβάνει τη δράση του συμπλόκου NDH (NAD(P)H dehydrogenase), καθώς η αφυδρογονάση του NAD(P)H μεσολαβεί μεταξύ NAD(P)H και πλαστοκινόνης (Σχήμα 2, Nixon, 2000; Johnson, 2011). Αξίζει να σημειωθεί ότι το γονιδίωμα του χλωροπλάστη διαθέτει ndh γονίδια που κωδικοποιούν 11 υπομονάδες του ομώνυμου συμπλόκου, ενώ παράλληλα παρουσιάζει ομολογία με την αφυδρογονάση του NAD(P)H του μιτοχονδρίου (Nixon, 2000; Munekage et al., 2004). Η δράση του NDH συμπλόκου στην CEF δεν περιορίζεται μόνο παρουσία φωτός, αλλά συμμετέχει και σε μια δεύτερη βιοχημική διαδικασία που πραγματοποιείται στο σκοτάδι. Πρόκειται για την αναπνευστική δραστηριότητα των χλωροπλαστών (chlororespiration), που όπως φαίνεται και στο Σχήμα 2 περιλαμβάνει την αναγωγή της πλαστοκινόνης από το σύμπλοκο NDH και την μετέπειτα οξείδωσή της από το O 2 (Nixon, 2000). Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, δεν αποτέλεσε αντικείμενο μελέτης η αναπνευστική δραστηριότητα των χλωροπλαστών και συνεπώς δεν κρίνεται σκόπιμη η περαιτέρω ανάλυσή της. Ένα τρίτο πιθανό μονοπάτι της CEF αποδίδεται στη δράση της αναγωγάσης της φερρεδοξίνης-nadp (FNR, ferredoxin-nadp oxidoreductase). Έχει προταθεί ότι το ένζυμο, πέραν της αναγωγής του NADP + κατά τη γραμμική ροή eˉ, έχει και δυνατότητα στοιχειομετρικής πρόσδεσης στο σύμπλοκο κυτοχρώματος b 6 /f (από την πλευρά του στρώματος) και μπορεί να διευκολύνει τη μεταφορά του eˉ προς την πλαστοκινόνη, μέσω του κυτοχρώματος b. Ωστόσο, επειδή η FNR εμφανίζει αυξημένη χημική συγγένεια και με άλλες πρωτεΐνες σύμπλοκα, αμφισβητείται κατά πόσον η πρόσδεσή της στο σύμπλοκο κυτοχρώματος b 6 /f είναι εξειδικευμένη (Laisk et al., 2010; Johnson, 2011). Από τα διαθέσιμα ερευνητικά δεδομένα, προκύπτει ότι τα διαφορετικά μονοπάτια της CEF λειτουργούν μάλλον παράλληλα, ωστόσο η σχετική συνεισφορά τους στη διαμόρφωση του συνολικού της μεγέθους παραμένει αδιευκρίνιστη. Μελέτες με 6

22 Εισαγωγή μεταλλάγματα έδειξαν ότι η απενεργοποίηση ndh γονιδίων στον καπνό, σε αντίθεση με τις μεταλλάξεις pgr5, δεν επηρεάζει σημαντικά την συνολική φωτοσυνθετική ροή eˉ, αλλά μειώνει την φωτοπροστατευτική ικανότητα σε συνθήκες καταπόνησης, υποδεικνύοντας τη σημασία του μονοπατιού NDH στη φωτοπροστασία (Munekage et al., 2004). Ωστόσο, η άποψη αυτή δεν φαίνεται να επιβεβαιώνεται σε όλες τις μελέτες (Johnson, 2011). Στην πραγματικότητα, αυτό που διαφαίνεται είναι ένας ανταγωνισμός μεταξύ των διαφορετικών μονοπατιών, που συμβάλλει και στη ρύθμιση του φαινομένου. Για τη δράση της CEF έχουν στοιχειοθετηθεί και επικρατήσει δύο βασικοί ρόλοι. Ο πρώτος είναι η σύνθεση πρόσθετου ATP, για τη διασφάλιση της απαιτούμενης για τις αντιδράσεις αφομοίωσης του CO 2 αναλογίας ATP:NADPH. Το κατ εξοχήν παράδειγμα που ενισχύει αυτήν την άποψη είναι τα κύτταρα του κολεού της δέσμης στα C 4 φυτά. Η αποκαρβοξυλίωση του μηλικού που λαμβάνει χώρα στα κύτταρα αυτά παράγει NADPH και αυτό θεωρείται ότι οδηγεί σε μια ανισορροπία της αναλογίας ATP:NADPH, η οποία αποκαθίσταται με την σύνθεση ATP μέσω της CEF. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι χλωροπλάστες του κολεού της δέσμης παρουσιάζουν έλλειμμα σε PSII, ενώ συγχρόνως εμφανίζουν υψηλές συγκεντρώσεις NDH ή/και PGR5, αναλόγως του μελετώμενου είδους (Johnson, 2011). Επιπλέον, πρόσφατες μελέτες πάνω στη μοριακή δομή της υπομονάδας ΙΙΙ του CF 0 κλάσματος της ATP-συνθετάσης έδειξαν ότι είναι 14-μερής (και όχι 12-μερής). Επομένως, είναι απαραίτητος μεγαλύτερος αριθμός πρωτονίων (14 H + αντί για 12, που ήταν γνωστός) για την παραγωγή τριών μορίων ATP. Η διαφοροποίηση αυτή συνεπάγεται ότι ο αριθμός των ATP που προκύπτει από την γραμμική ροή eˉ είναι μικρότερος από αυτόν που υπολογίζονταν έως τώρα και κατ επέκταση και η αναλογία ATP:NADPH. Σύμφωνα με την υπόθεση αυτή, η αποκατάσταση της αναλογίας ATP:NADPH στα απαιτούμενα για την αφομοίωση του CO 2 επίπεδα (3:2) μπορεί να στηριχθεί στη λειτουργία της CEF (Allen, 2003; Johnson, 2011). Μάλιστα, η εν λόγω αναλογία δεν θα μπορούσε να διαμορφωθεί μόνο από την λειτουργία της γραμμικής ροής eˉ, καθώς αυτό θα είχε ως συνέπεια την υπερ-αναγωγή του στρώματος των θυλακοειδών, λόγω της ταυτόχρονης παραγωγής και συσσώρευσης πλεονάζουσας ποσότητας NADPH (Munekage et al., 2004). Επιπλέον, η CEF μπορεί να συμβάλλει στην παροχή ATP που καλύπτει τις ενεργειακές απαιτήσεις και άλλων κυτταρικών λειτουργιών, πέραν της αφομοίωσης του CO 2, όπως π.χ. η αφομοίωση 7

23 Εισαγωγή αμμωνιακών ιόντων, τόσο σε φυσιολογικές όσο και σε δυσμενείς συνθήκες (Bendall & Manasse, 1995). Ο δεύτερος ρόλος της CEF αφορά στην φωτοπροστατευτική ικανότητα των φυτών έναντι του κινδύνου φωτοαναστολής του PSII (Bukhov & Carpentier, 2004; Rumeau et al., 2007). Όταν η ταχύτητα αφομοίωσης του CO 2 υπολείπεται του ρυθμού απορρόφησης του φωτός, τότε η κατανάλωση NADPH και ATP, κι επομένως η διαθεσιμότητα NADP + και ADP, περιορίζεται. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα οι ενδιάμεσοι φορείς eˉ να παραμένουν σε ανηγμένη μορφή και η γραμμική ροή eˉ να μειώνεται. Όπως αναλύεται στο αντίστοιχο κεφάλαιο παρακάτω, η μη-φωτοχημική απόσβεση της ενέργειας μέσω του κύκλου των ξανθοφυλλών (προκειμένου να αποσοβηθεί ο κίνδυνος φωτο-οξείδωσης του PSII) προϋποθέτει την ύπαρξη ικανού ΔpH στη μεμβράνη του θυλακοειδούς, που όμως δεν επιτυγχάνεται από τη μειωμένη γραμμική ροή eˉ. Έτσι, σε συνθήκες πολύ έντονου φωτισμού ή/και μειωμένης διαθεσιμότητας CO 2, έχει παρατηρηθεί αύξηση του NPQ και παράλληλα αύξηση της δραστηριότητας της CEF γύρω από το PSI. Έχει προταθεί ότι η λειτουργία της αυξάνει την πρωτονίωση του μικροχώρου των θυλακοειδών, με συνέπεια την ενίσχυση του ΔpH που είναι απαραίτητο για την ενεργοποίηση του κύκλου των ξανθοφυλλών (Munekage et al., 2004). Πειραματικές μετρήσεις σε pgr5 μεταλλάγματα του Arabidopsis thaliana εμφάνισαν μειωμένα επίπεδα NPQ, κάτι που αποδίδεται στην έλλειψη ικανής διαβάθμισης ph (Johnson, 2005, 2011). Ψευδοκυκλική ροή ηλεκτρονίων (H 2 O-H 2 O cycle) Όπως ήδη αναφέρθηκε παραπάνω, η ανηγμένη Fd μπορεί να ανακατευθύνει τα eˉ που δέχεται από το PSII προς εναλλακτικές πορείες. Πέραν της αναγωγής του NADP + (γραμμική ροή) ή της επανα-αναγωγής της πλαστοκινόνης (κυκλική ροή), η Fd μπορεί να διοχετεύσει τα eˉ και σε ένα τρίτο μόριο, το Ο 2 (Σχήμα 1, Allen, 2003). Η αναγωγή του Ο 2 έχει ως άμεσο αποτέλεσμα τον σχηματισμό ριζών υπεροξειδίου (O 2, αντίδραση Mehler) και η ρίζα O 2 μετατρέπεται με τη σειρά της σε υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η 2 Ο 2 ) σε μια αντίδραση που καταλύεται από το ένζυμο υπεροξειδική δεσμουτάση (souperoxide dismoutase, SOD). Το Η 2 Ο 2 εξουδετερώνεται άμεσα παρουσία ασκορβικού οξέος (AsΑ) προς Η 2 Ο, με καταλυτικό ένζυμο την υπεροξειδάση του ασκορβικού (Asorbate peroxidase, APX). Οι οξειδωμένες μορφές του AsΑ μπορούν να 8

24 Εισαγωγή αναχθούν από μόρια ανηγμένης Fd, από το NAD(P)H με καταλύτη τη ρεδουκτάση του MHDA (MHDAR) ή από τη συνεισφορά της ανηγμένης γλουταθειόνης (GSH) σε μια σειρά αντιδράσεων (Asada, 2006). Η ανωτέρω πορεία ονομάζεται ψευδοκυκλική ροή eˉ ή «κύκλος νερού-νερού» (water-water cycle). Ο πρώτος όρος παραπέμπει σε μια ψευδώς κυκλική ροή, δεδομένου ότι δεν παρατηρείται καθαρή έκλυση Ο 2. Με τον δεύτερο όρο υποδηλώνεται ότι η πορεία των eˉ ξεκινά από το Η 2 Ο (μέσω της φωτόλυσης του στο PSII) και καταλήγει πάλι σε Η 2 O (μέσω της αναγωγής του Ο 2 στο PSI). Η ποσοτική συνεισφορά της ψευδοκυκλικής ροής eˉ στη συνολική ροή της ενέργειας είναι ακόμη υπό συζήτηση, καθώς η εκτίμηση είναι δύσκολη, λόγω της επικάλυψης με τη δραστηριότητα της φωτοαναπνοής (Heber, 2002; Wilhelm & Selmar, 2010). Η ψευδοκυκλική ροή eˉ ενεργοποιείται κυρίως σε καταπονητικές συνθήκες και συνθήκες έντονου φωτισμού. Η λειτουργία της αποτελεί διέξοδο των eˉ που προέρχονται από το PSII, ρυθμίζοντας την οξειδοαναγωγική κατάσταση της αλυσίδας των φορέων eˉ και τη σχετική αναλογία ATP:NADPH. Παράλληλα, ο κύκλος παρέχει άμεση προστατευτική δράση έναντι των ενεργών μορφών οξυγόνου αλλά και έμμεση, καθώς μπορεί να συνεισφέρει στη δημιουργία ΔpH που είναι προαπαιτούμενο για την ενεργοποίηση του κύκλου των ξανθοφυλλών (Asada, 2006; Wilhelm & Selmar, 2010). Αντιδράσεις αφομοίωσης του άνθρακα Κύκλος Calvin Όπως περιγράφηκε παραπάνω, κατά το στάδιο των φωτεινών αντιδράσεων η φωτοεπαγόμενη ροή eˉ έχει ως τελικό αποτέλεσμα τον σχηματισμό NADPH μέσω της αναγωγάσης του NADP +. Παράλληλα, η κλιμάκωση της συγκέντρωσης πρωτονίων που δημιουργείται αξιοποιείται για τη σύνθεση ATP. Τα ενεργειακά αυτά ισοδύναμα χρησιμοποιούνται κατά κύριο λόγο για την αναγωγή του CO 2. Η βιοχημική οδός της δέσμευσης και αναγωγής του CO 2 είναι γνωστή ως κύκλος του Calvin ή C 3 κύκλος ή αναγωγικός κύκλος των φωσφοπεντοζών και λαμβάνει χώρα στο στρώμα των χλωροπλαστών (Σχήμα 3). 9

25 Εισαγωγή Ο κύκλος ξεκινά με τη δέσμευση του CO 2 της ατμόσφαιρας από την 1,5- διφωσφορική ριβουλόζη (RuDP) μέσω του ενζύμου καρβοξυλάση της RuDP (Rubisco). Από την ανωτέρω καρβοξυλιωτική αντίδραση προκύπτουν δύο μόρια 3- φωσφογλυκερινικού οξέος (3-PGA, οξύ με 3 άτομα C, εξ ού και η ονομασία C 3 κύκλος), τα οποία ανάγονται ακολούθως στην τριόζη 3-φωσφογλυκεριναλδεϋδη (G-3- P, στάδιο αναγωγής). Σχήμα 3. Απλοποιημένη σχηματική απεικόνιση του κύκλου Calvin. Ο κύκλος περιλαμβάνει τα στάδια της καρβοξυλίωσης της RuDP, της αναγωγής του 3-PGA και της αναγέννησης της RuDP. Από το σύνολο των φωσφοτριοζών που σχηματίζονται έπειτα από 6 επαναλήψεις του κύκλου, τα 5/6 χρησιμοποιούνται για την αναγέννηση του μορίου δέκτη του CO 2 (RuDP, κατά το στάδιο της αναγέννησης) και μόλις το 1/6 θα αξιοποιηθεί για τη βιοσύνθεση της γλυκόζης και άλλων μορίων. Οι ενεργειακές ανάγκες για την αφομοίωση ενός μορίου CO 2 ανέρχονται σε 3 μόρια ATP και 2 μόρια NADPH. Να σημειωθεί ότι ο κύκλος του Calvin δεν οδηγεί αποκλειστικά μόνο στη σύνθεση σακχάρων, καθώς ενδιάμεσα προϊόντα του μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σύνθεση και άλλων οργανικών ενώσεων. 10

26 Εισαγωγή Κύκλος C 2 (φωτοαναπνοή) Φυσιολογικός ρόλος Παράλληλα με την λειτουργία του κύκλου του Calvin, στους χλωροπλάστες των περισσοτέρων φυτών ενεργοποιείται ένας επιπλέον κύκλος. Είναι γνωστός ως C 2 κύκλος ή με τον παλαιότερο όρο φωτοαναπνοή. Το ένζυμο Rubisco, που στον κύκλο του Calvin καταλύει την καρβοξυλίωση της 1,5-διφωσφορικής ριβουλόζης (RuDP), μπορεί να δράσει κι ως οξυγενάση του ίδιου υποστρώματος παρουσία O 2. Συγκεκριμένα, ο κύκλος ξεκινά στους χλωροπλάστες με την οξυγόνωση της RuDP και την παραγωγή ενός μορίου PGA, που θα εισέλθει στον κύκλο του Calvin, και ενός μορίου 2-φωσφογλυκολικού οξέος (ένωση με 2 άτομα C, από όπου προέρχεται και η ονομασία του κύκλου). Η παραγωγή φωσφογλυκολικού όχι μόνο δεν συνοδεύεται από κέρδος φωτοσυνθετικά αφομοιωμένου C, αλλά έχει ως αποτέλεσμα την απώλεια σκελετών άνθρακα (βλ. παρακάτω) ως αναπόφευκτη συνέπεια της αδυναμίας της Rubisco να δεσμεύει αποκλειστικά CO 2 παρουσία O 2 (Σχήμα 4). Σχήμα 4. Τα κύρια ενδιάμεσα στάδια των κύκλων C 2 και Calvin και η μεταξύ τους σύνδεση. Η αναλογία των αερίων (O 2 και CO 2 ) καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τη δράση του ενζύμου Rubisco. Το 2-φωσφογλυκολικό οξύ μετατρέπεται σε γλυκολικό και εισέρχεται στα περοξεισώματα, όπου οξειδώνεται από το O 2 προς παραγωγή γλυοξυλικού οξέος και H 2 O 2. Στην παρούσα χρονική και χωρική φάση του κύκλου, η πιθανότητα παραγωγής και συσσώρευσης ενεργών μορφών O 2 από το H 2 O 2 είναι ιδιαίτερα αυξημένη (Kangasjärvi et al., 2012), ωστόσο το τελευταίο εξουδετερώνεται ταχέως από ένζυμα των περοξεισωμάτων. Ο κύκλος συνεχίζεται με τρανσαμίνωση του γλυοξυλικού οξέος 11

27 Εισαγωγή και παραγωγή γλυκίνης. Η τελευταία μεταφέρεται στα μιτοχόνδρια και μετατρέπεται σε σερίνη με ταυτόχρονη απελευθέρωση CO 2 και αμμωνίας (ΝΗ 3 ). Η ΝΗ 3 οδηγείται στους χλωροπλάστες και προς την πορεία ενσωμάτωσης σε αμινοξέα, ενώ η σερίνη οδηγείται στα περοξεισώματα, όπου απαμινώνεται προς υδροξυ-πυροσταφυλικό οξύ, το οποίο τελικά ανάγεται σε γλυκερινικό οξύ. Τέλος, το γλυκερινικό οξύ μεταφέρεται στο χλωροπλάστη, όπου φωσφορυλιώνεται σε 3-PGA και μπορεί να αξιοποιηθεί στον κύκλο του Calvin. Σε γενικές γραμμές, μπορούμε να σημειώσουμε ότι κατά την πορεία της φωτοαναπνοής πραγματοποιείται πρόσληψη O 2 (στους χλωροπλάστες και στα περοξεισώματα), απελευθέρωση CO 2 (στα μιτοχόνδρια), αναγέννηση της RuDP, ενώ παράλληλα καταναλώνονται αντίστοιχα επίπεδα ATP και αναγωγικής δύναμης με τον κύκλο του Calvin (Tolbert, 1997). Ακόμη, αξίζει να σημειωθεί ότι το 75% του άνθρακα που μετέχει στην πορεία του C 2 κύκλου διασώζεται και επιστρέφει στον κύκλο του Calvin. Ο ρυθμός της φωτοαναπνοής είναι άρρηκτα συνδεδεμένος με τον φωτοσυνθετικό μεταβολισμό, με αποτέλεσμα, τόσο η φωτοσύνθεση όσο και η φωτοαναπνοή να παρουσιάζουν παρόμοια εξάρτηση από την ένταση της ακτινοβολίας. Καθοριστικός παράγοντας που επηρεάζει τη λειτουργία αυτή είναι ο λόγος των μερικών πιέσεων O 2 /CΟ 2. Επιπλέον, η φωτοαναπνοή φαίνεται να ευνοείται σε συνθήκες υψηλών θερμοκρασιών και χαμηλής στοματικής αγωγιμότητας. Στην πρώτη περίπτωση, η μεταβολή της θερμοκρασίας επηρεάζει αρνητικά την προτίμηση της Rubisco για το CO 2, αλλά και την συγκέντρωσή αυτού στο στρώμα των χλωροπλαστών. Στη δεύτερη περίπτωση, η χαμηλή στοματική αγωγιμότητα μειώνει τα διαθέσιμα επίπεδα του CO 2 στο στρώμα (Kangasjärvi et al., 2012). Ο κύκλος C 2 θεωρείται σήμερα ως ένας ακόμη μηχανισμός αντιμετώπισης της φωτοαναστολής κυρίως σε συνθήκες έντονου φωτισμού και χαμηλού CO 2, καθώς αποτελεί μια εναλλακτική διέξοδο στη διοχέτευση των eˉ σε περίσσεια, πέρα από την ψευδοκυκλική ροή eˉ και την αναπνευστική δραστηριότητα των χλωροπλαστών (chlororespiration, Niyogi, 2000). 12

28 Εισαγωγή Φωτοαναστολή Μη φωτοχημική απόσβεση της περίσσειας του φωτός (NPQ) Το φως, αν και είναι η κινητήρια δύναμη της φωτοσύνθεσης, κάτω από ορισμένες συνθήκες μπορεί να αποβεί τοξικό για τα μόρια της χλωροφύλλης. Η ικανότητα απορρόφησης φωτονίων από το μόριο της χλωροφύλλης συνοδεύεται και από μια ενδογενή αστάθεια και κίνδυνο οξείδωσης εάν η διέγερση δεν μεταφερθεί ταχέως σε γειτονικό μόριο. Το φαινόμενο παίρνει δραματικές διαστάσεις σε συνθήκες ανισορροπίας μεταξύ φωτεινών και σκοτεινών αντιδράσεων, όταν δηλαδή η ενέργεια που παράγεται από τις φωτεινές αντιδράσεις δεν μπορεί να αξιοποιηθεί από τις ενζυμικές αντιδράσεις του κύκλου Calvin (όταν π.χ. τα στόματα παραμένουν κλειστά). Για το φαινόμενο αυτό έχει εισαχθεί ο όρος φωτοαναστολή (από τον Kok το 1956) και περιγράφει τη μείωση της φωτοσυνθετικής ταχύτητας σε συνθήκες περίσσειας φωτός. Φαινόμενα φωτοαναστολής καλούνται να αντιμετωπίσουν καθημερινά τα φυτά. Για παράδειγμα, οι χαμηλές θερμοκρασίες αναστέλλουν την ενζυμική δραστηριότητα του κύκλου του Calvin και η μειωμένη διαθεσιμότητα νερού μπορεί να οδηγήσει σε κλείσιμο των στομάτων και κατ επέκταση σε μείωση του διαθέσιμου CO 2. Τα αποτελέσματα της φωτοαναστολής ενδέχεται να είναι παροδικά, όπου απλά παρατηρείται μια μείωση της ανά φωτόνιο απόδοσης της φωτοσύνθεσης ή χρόνια, με μείωση της ανά φωτόνιο απόδοσης και της μέγιστης φωτοσυνθετικής ικανότητας. Στην προσπάθεια αντιμετώπισης του φαινομένου της φωτοαναστολής, τα φυτά έχουν αναπτύξει ορισμένους μορφολογικούς και φυσιολογικούς μηχανισμούς για να περιορίσουν τη απορρόφηση της πλεονάζουσας ακτινοβολίας, αλλά και βιοχημικούς μέσω των οποίων γίνεται η απόσβεση της πλεονάζουσας ενέργειας και η εξουδετέρωση των τοξικών ριζών O 2 (Niyogi, 2000). Οι μορφολογικές προσαρμογές του φυτού έχουν ως στόχο τη μείωση της απορρόφησης των φύλλων. Η αλλαγή στην κλίση ή/και η μείωση της επιφάνειάς τους μέσω του φαινομένου του κυλινδρισμού (Kyparissis & Manetas, 1993) μπορούν να περιορίσουν σημαντικά την φωτοσυλλεκτική φυλλική επιφάνεια. Επιπλέον, η ανάπτυξη τριχώματος (Ntefidou & Manetas, 1996; Bisba et al., 1997) και η συσσώρευση επιεφυμενιδικών κηρών συμβάλλουν στην αύξηση της ανακλαστικότητας των φύλλων. Η συσσώρευση ανθοκυανινών αποτελεί ενδεχομένως έναν ακόμη προστατευτικό μηχανισμό. Υπάρχουν ενδείξεις ότι οι ενώσεις αυτές δρουν ως φίλτρα που απορροφούν 13

29 Εισαγωγή μέρος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας, με αποτέλεσμα να αλλοιώνεται ποιοτικά και ποσοτικά η φωτεινή ενέργεια που φτάνει στο μεσόφυλλο. Σε αρκετά δυσμενείς καταστάσεις, τα φυτά ενδέχεται ακόμη να μειώσουν τη συγκέντρωση των περιεχόμενων χλωροφυλλών, διατηρώντας παράλληλα ενεργούς τους φωτοπροστατευτικούς τους μηχανισμούς, ώστε να περιοριστεί η περίσσεια της απορροφούμενης ενέργειας (Manetas, 2006). Στους μηχανισμούς διαχείρισης της πλεονάζουσας ενέργειας, τα καροτενοειδή έχουν κυρίαρχη θέση, αποσβένοντας την περίσσεια ενέργειας μη φωτοχημικά, με εκπομπή θερμότητας (NPQ, non photochemical quenching). Ένας τρόπος δράσης τους σχετίζεται με την άμεση απορρόφηση φωτός και την εν συνεχεία αποδιέγερσή τους υπό μορφή θερμότητας, χωρίς να μεσολαβεί μεταφορά της διέγερσης (μέσω μεταφοράς παλμού) στα μόρια της χλωροφύλλης. Επιπλέον, η δομή των μορίων όλων των καροτενοειδών επιτρέπει την παραλαβή της ενέργειας διεγέρσεως από την χλωροφύλλη σε κατάσταση τριπλότητας ( 3 Chl) ή από το οξυγόνο σε κατάσταση απλότητας ( 1 O 2 ), οδηγώντας τα ίδια σε κατάσταση τριπλότητας ( 3 Car). Η ενέργεια των 3 Car δεν επαρκεί για τη δημιουργία 1 Ο 2 και τα 3 Car επανέρχονται στη βασική κατάσταση εκπέμποντας θερμότητα (Demmig-Adams et al., 1996; Choudhury & Behera, 2001). Ένας ακόμη μηχανισμός αποφυγής του φαινομένου της φωτοαναστολής είναι και ο κύκλος των ξανθοφυλλών (xanthophyll cycle), γνωστός και ως κύκλος της βιολαξανθίνης (V cycle), που αποτελεί την κυριότερη συνιστώσα του NPQ. Ο συγκεκριμένος κύκλος φαίνεται ότι έχει ευρεία εξάπλωση, καθώς απαντάται σε όλα τα φυτικά είδη που έχουν μελετηθεί. Είναι ένας ενζυμικός μηχανισμός που αποσβένει με μορφή θερμότητας την ενέργεια διεγέρσεως από το μόριο της χλωροφύλλης σε κατάσταση απλότητας ( 1 Chl). Οι ξανθοφύλλες που μετέχουν είναι η βιολαξανθίνη (V), η ανθεραξανθίνη (A) και η ζεαξανθίνη (Z), οι οποίες διαφέρουν στο βαθμό εποξείδωσης και εμφανίζουν ημερονύκτια διακύμανση με την αλληλομετατροπή της μιας στην άλλη (Σχήμα 5). 14

30 Εισαγωγή Σχήμα 5. Η αλληλομετατροπή των συστατικών του κύκλου των ξανθοφυλλών. Η αποεποξείδωση συμβαίνει μέσα σε λίγα λεπτά, ενώ η εποξείδωση είναι πιο αργή διαδικασία (Demmig-Adams & Adams, 1996). Η απο-εποξείδωση της V πραγματοποιείται σε συνθήκες περίσσειας φωτός, καθώς παρατηρείται μείωση του ph στο εσωτερικό των θυλακοειδών. Για την ακρίβεια, H + συσσωρεύονται στον μικροχώρο (lumen) των θυλακοειδών, με αποτέλεσμα την ενεργοποίηση του ενζύμου της απο-εποξειδάσης της V (VDE, violaxanthin deepoxidase) και τη δημιουργία Z. Επιπλέον, το χαμηλό ph προκαλεί πρωτονίωση του ασκορβικού οξέος το οποίο δρα ως συμπαράγοντας στη δράση της VDE. Παράλληλα, το χαμηλό ph επιφέρει δομικές αλλαγές στα πρωτεϊνικά σύμπλοκα της φωτοσυλλεκτικής κεραίας που επιτρέπουν την προσέγγιση της Z με την διεγερμένη χλωροφύλλη ( 1 Chl), με αποτέλεσμα η πρώτη να παραλαμβάνει την ενέργεια διεγέρσεως και να την αποσβένει υπό μορφή θερμότητας. Αυτός ο μη φωτοχημικός τρόπος απόσβεσης της περίσσειας ενέργειας συμβαίνει κατά κύριο λόγο στη φωτοσυλλεκτική κεραία του PSII και συμβάλλει στην απόσβεση της ενέργειας (μέσω των φάσεων διέγερσης και αποδιέγερσης της Z) προστατεύοντας το φωτοχημικό κέντρο από υπερδιέγερση. Η αντίθετη πορεία πραγματοποιείται σε συνθήκες σκοταδιού ή χαμηλού φωτισμού, παρουσία NADPH και Ο 2 και καταλύεται από την εποξειδάση της Z (ZE, zeaxanthin epoxidase) που είναι εκτεθειμένη στο στρώμα. Στη συνέχεια μέσω της Z 15

31 Εισαγωγή προκύπτει το ενδιάμεσο μόριο του κύκλου, η A, και κατόπιν η V (Demmig-Adams & Adams, 1996). Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα προσανατολίζεται και στη μελέτη ενός δεύτερου κύκλου, ανάλογου του κύκλου των ξανθοφυλλών, που φαίνεται να εμπλέκεται στη μη φωτοχημική απόσβεση της ενέργειας διεγέρσεως. Πρόκειται για τον κύκλο της λουτεΐνης (L-Lx cycle), που αρχικά εντοπίστηκε στους φωτοσυνθετικούς βλαστούς του παρασιτικού είδους Cuscuta reflexa, ενώ αργότερα η παρουσία του επιβεβαιώθηκε σε ορισμένες μόνο οικογένειες φυτικών ειδών (García-Plazaola et al., 2002). Κατ αναλογία με τον κύκλο των ξανθοφυλλών, πραγματοποιείται μια αντιστρεπτή φωτοεπαγόμενη διαδικασία μετατροπής της εποξειδωμένης λουτεΐνης (Lx) προς λουτεΐνη (L). Ο συγκεκριμένος κύκλος απαντάται πλήρως λειτουργικός (complete cycle) σε ορισμένα είδη, ενώ σε άλλα μερικώς (truncated cycle), όταν η εποξείδωση της L είναι εξαιρετικά αργή διαδικασία ή πολλές φορές ακόμη και αδύνατη (Esteban et al., 2009). Ο κύκλος της λουτεΐνης φαίνεται να διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία του φωτοσυνθετικού εγκλιματισμού σε πολύ σκιερά περιβάλλοντα και επιπλέον στη φωτοπροστασία όταν παρατηρούνται απότομες διακυμάνσεις της ακτινοβολίας (Matsubara et al., 2007). Αξίζει να σημειωθεί ότι παρά την αποτελεσματικότητα των μηχανισμών που προαναφέρθηκαν δεν μπορεί να αποκλεισθεί το ενδεχόμενο σχηματισμού τοξικών ριζών O 2 στην αναγωγική πλευρά του PSI. Έτσι σε συνθήκες έντονου φωτισμού, ακόμα και αν το PSII λειτουργεί απρόσκοπτα, το μόριο της Fd μπορεί να μεταφέρει eˉ στο O 2 και να το ανάγει μερικώς προς ρίζα υπεροξειδίου (O. 2 ) όταν τα αποθέματα NADP + δεν επαρκούν. Η αντίδραση αυτή είναι γνωστή ως «αντίδραση Mehler» και όπως ήδη προαναφέρθηκε, αποτελεί το πρώτο βήμα για τον αντιοξειδωτικό κύκλο «νερούνερού». Παράλληλα, προστατευτική δράση έναντι των ελεύθερων ριζών και των. δραστικών μορφών οξυγόνου (όπως O 2, H 2 O 2, OH, 1 O 2 κ.α.), πέραν των αντιοξειδωτικών ενζύμων, εμφανίζουν και μη ενζυμικά μόρια, όπως για παράδειγμα οι τοκοφερόλες. 16

32 Εισαγωγή Η εκτός των φύλλων (non-foliar) φωτοσύνθεση Η φωτοσυνθετική δραστηριότητα των καρπών Στην πλειονότητά τους οι καρποί είναι πράσινοι κατά τα πρώτα στάδια της ανάπτυξης, παρ ότι ορισμένοι διατηρούν το πράσινο χρώμα και κατά την ωριμότητα. Η ωρίμανσή τους συνοδεύεται από μια ποικιλία αποχρώσεων που αποσκοπεί στην προσέλκυση καταναλωτών, οι οποίοι θα διασπείρουν τα σπέρματα (Aschan & Pfanz, 2003). Το ερώτημα που θα μπορούσε να τεθεί στο σημείο αυτό είναι κατά πόσον οι πράσινοι καρποί, είτε σε πρώιμο στάδιο είτε κατά την πορεία της ανάπτυξης τους, είναι και φωτοσυνθετικά ενεργοί (Cipollini & Levey, 1991). Η διερεύνηση του παραπάνω ερώτηματος ξεκίνησε για πρώτη φορά πριν από περίπου 40 χρόνια. Η μελέτη αφορούσε κυρίως εδώδιμους καρπούς, μιας και αποτελούν σημαντικό προϊόν της αγροτικής παραγωγής. Τα τελευταία χρόνια η έρευνα έχει επεκταθεί και στα μη καλλιεργούμενα είδη κι έχουν ελεγχθεί τόσο μορφολογικά ανατομικά όσο και φυσιολογικά χαρακτηριστικά των καρπών σε μια σειρά από ερευνητικές μελέτες. Ο καρπός προέρχεται κατά βάση από την γονιμοποιημένη ωοθήκη του άνθους, μέσα στην οποία ωριμάζουν τα σπέρματα. Σε πολλά φυτικά είδη, ωστόσο, στον σχηματισμό του καρπού συμμετέχουν πέραν της ωοθήκης και άλλα μέρη του άνθους, όπως για παράδειγμα τα σέπαλα, τα πέταλα, οι στήμονες, τα βράκτια (Roth, 1977). Από ανατομικής απόψεως, ο καρπός (και πιο συγκεκριμένα το σπέρμα) περιβάλλεται εξωτερικά από το περικάρπιο. Πρόκειται για ιστό ο οποίος προκύπτει από τη μεταμόρφωση των τοιχωμάτων της γονιμοποιημένης ωοθήκης, που θα διασφαλίσει την ανάπτυξη και την διασπορά των σπερμάτων. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το περικάρπιο μπορεί να διακριθεί σε επιμέρους στοιβάδες κυττάρων: στο εξωκάρπιο, το μεσοκάρπιο και το ενδοκάρπιο. Το εξωκάρπιο αποτελεί το προστατευτικό περίβλημα του καρπού και συνήθως αποτελείται από μονόστρωμη επιδερμίδα (π.χ. Acacia cyanophylla, Ailanthus altissima), ενώ σε άλλα είδη διαθέτει και πολύστρωμη υποδερμίδα (π.χ. Nerium oleander). Το εξωκάρπιο καλύπτεται επίσης από την υπερκείμενη εφυμενίδα, η οποία είναι εμποτισμένη με κηρώδες υλικό. Το κηρώδες υλικό διαποτίζει και καλύπτει τα εξωτερικά επιδερμικά τοιχώματα και στα πρώιμα αναπτυξιακά στάδια χαρακτηρίζεται από υψηλή περατότητα, η οποία μειώνεται με την 17

33 Εισαγωγή πορεία της ανάπτυξης. Ο ρυθμός έκκρισης του κηρώδους επιεφυμενιδικού υλικού είναι ταχύτερος από τον ρυθμό αύξησης της επιφάνειας του καρπού, με συνέπεια την αύξηση του πάχους της εφυμενίδας στην πορεία της ανάπτυξης του καρπού (Blanke & Lenz, 1989). Στην επιδερμίδα του καρπού, τα στόματα είτε απουσιάζουν παντελώς είτε απαντώνται σε χαμηλή πυκνότητα (Willmer & Johnston, 1976; Blanke & Lenz, 1989; Aschan & Pfanz, 2003; Lemos Filho & Isaias, 2004; Borisjuk & Rolletschek, 2009; Kalachanis & Manetas, 2010, Πίνακας 1). Ο αριθμός των στομάτων καθορίζεται στα πρώιμα αναπτυξιακά στάδια και παραμένει σταθερός στην πορεία της ανάπτυξης, με αποτέλεσμα η πυκνότητα των στομάτων να φθίνει καθώς η επιφάνεια των καρπών συνεχώς εκτείνεται (Blanke & Lenz, 1989; Aschan & Pfanz, 2003; Lemos Filho & Isaias, 2004). Κατά κανόνα, στόματα δεν υπάρχουν στην εσωτερική επιδερμίδα του ενδοκαρπίου και στο σπερματικό περίβλημα. Στα πρώιμα οντογενετικά στάδια τα στόματα φαίνεται να είναι εξίσου λειτουργικά με τα αντίστοιχα των φύλλων, ωστόσο με την ωρίμανση τα καταφρακτικά κύτταρα αδρανοποιούνται σε μεγάλο βαθμό και ο υποστομάτιος θάλαμος φράσσεται με φελλίνη (Blanke & Lenz, 1989; Aschan & Pfanz, 2003). Είναι φανερό, λοιπόν, ότι η ανταλλαγή των αερίων στους καρπούς συναντά εμπόδια. Πίνακας 1. Ο αριθμός στομάτων mm 2 σε φύλλα και περικάρπια 6 φυτικών ειδών. Φυτικό είδος Φύλλα Περικάρπια Acacia cyanophylla Lindl. 219 ± 32 * 55 ± 19 * Ailanthus altissima Mill. 219 ± 14 * 15 ± 7 * Lycopersicon esculentum Mill. 34 ± 5 ** 0 ** Nerium oleander L. * 44 ± 15 * Trigonella foenum-graecum L. 245 ± 15 ** 61 ± 4 ** Vicia faba L. 38 ± 3 ** 19 ± 2 ** * Τα δεδομένα αποτελούν μέση τιμή ± τυπική απόκλιση και προέρχονται από την εργασία των Kalachanis & Manetas, Στην περίπτωση των φύλλων του N. oleander δεν ήταν δυνατή η μέτρηση των στομάτων. ** Τα δεδομένα αποτελούν μέση τιμή ± τυπικό σφάλμα και προέρχονται από την εργασία των Willmer & Johnston,

34 Εισαγωγή Στους εσωτερικούς ιστούς των καρπών (μεσοκάρπιο, ενδοκάρπιο) και σε ορισμένες περιπτώσεις και στο περικάρπιο εντοπίζεται συμπαγές χλωροφυλλούχο παρέγχυμα που διατρέχεται από ηθμαγγειώδεις δεσμίδες. Η δομή και η κατανομή των χλωροπλαστών, η συγκέντρωση και οι σχετικές αναλογίες των φωτοσυνθετικών χρωστικών αφορούν σε χαρακτηριστικά που ποικίλουν ανάλογα με το φυτικό είδος, αλλά και το οντογενετικό στάδιο και το μέγεθος του καρπού. Στα είδη A. cyanophylla, A. altissima, N. oleander οι χλωροπλάστες εντοπίζονται στο παρέγχυμα του μεσοκαρπίου και στο είδος Pisum sativum στο μεσοκάρπιο και στην εσωτερική επιδερμίδα του ενδοκαρπίου. Στην περίπτωση των καρπών του Malus sp. οι χλωροπλάστες εντοπίζονται κυρίως στον υποδερμικό και εσωτερικό περιαγγειακό ιστό, απουσιάζοντας από το παρέγχυμα. Σε σύγκριση με τα φύλλα, οι χλωροπλάστες των καρπών είναι σαφώς λιγότεροι σε αριθμό, μικρότερου μεγέθους και με λίγα θυλακοειδή/granum (Blanke & Lenz, 1989; Καλαχάνης, 2011). Το ποσοστό του φωτός που εισέρχεται στο εσωτερικό διαφοροποιείται ανάλογα με την μορφολογία του καρπού. Το εξωκάρπιο και το μεσοκάρπιο των καρπών του P. sativum απορροφά περίπου το 67% του προσπίπτοντος φωτός, ενώ τα σπέρματά του φαίνεται να δέχονται έως και 23% αυτού μέχρι και την 27η μέρα ανάπτυξης του καρπού. Ωστόσο κατά τη διάρκεια της ωρίμανσης των καρπών παρατηρείται μία αύξηση της έντασης ακτινοβολίας που διαπερνά το περικάρπιο και φτάνει στα σπέρματα, καθώς μειώνεται το ποσό των χλωροφυλλών (Atkins et al., 1977; Aschan & Pfanz, 2003). Μόλις 0,1 % της προσπίπτουσας ακτινοβολίας φτάνει τελικά στα σπέρματα των καρπών του Malus sp. (Blanke & Lenz, 1989). Σε ότι αφορά τη συγκέντρωση των συνολικών χλωροφυλλών (Chls), εκφρασμένη ανά μονάδα βάρους ή επιφάνειας ιστού, είναι σημαντικά μειωμένη σε σχέση με τα φύλλα (Xu et al., 1997; Aschan & Pfanz, 2003), ενώ μπορεί να μεταβάλλεται με την πάροδο του χρόνου και την ωρίμανση του καρπού (Atkins et al., 1977; Carrara et al., 2001). Επιπλέον, σε πολλά είδη η σχετική αναλογία Chl a/b των περικαρπίων και των σπερμάτων είναι χαμηλότερη εκείνης των φύλλων (ωστόσο, σύμφωνα με τους Ferroni et al. 2013, στο είδος A. italicum δεν παρατηρούνται διαφορές). Αντίθετα, η σχετική αναλογία των καροτενοειδών προς τις συνολικές χλωροφύλλες παρατηρείται αυξημένη (Car/Chls) (Kalachanis & Manetas, 2010; Ferroni et al., 2013). 19

35 Εισαγωγή Η αυξημένη κυτταρική αναπνοή των ιστών του καρπού, σε συνδυασμό με την μειούμενη λειτουργικότητα των στομάτων και περατότητα της εφυμενίδας κατά την ανάπτυξη, έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της συγκέντρωσης του CO 2 (7-60 φορές υψηλότερη από την εξωτερική ατμόσφαιρα) και την μείωση της μερικής πίεσης O 2 στην εσωτερική κοιλότητα των καρπών (Flinn et al., 1977; Borisjuk & Rolletschek, 2009). Σύμφωνα με μελέτες σε καρπούς του P. sativum, τα επίπεδα του CO 2 στο εσωτερικό της κοιλότητας των περικαρπίων μεταβάλλονται συνεχώς έως την πλήρη ωρίμανση των σπερμάτων. Ειδικότερα η ανάπτυξη του καρπού διακρίνεται σε δύο στάδια: στο πρώτο στάδιο (0-18 ημέρες) πραγματοποιείται η ανάπτυξη του περικαρπίου και η δημιουργία των σπερμάτων. Στο στάδιο αυτό παρατηρείται πρόσληψη CO 2 από την εξωτερική ατμόσφαιρα καθώς και μερική ανάκτηση του άνθρακα που προκύπτει από την αναπνοή. Στο δεύτερο στάδιο (18-36 ημέρες) αντιστοιχεί η ωρίμανση και η γήρανση του περικαρπίου, καθώς επίσης και η συσσώρευση αποταμιευτικού υλικού για τα σπέρματα. Στη φάση αυτή, η αναπνοή των σπερμάτων αυξάνεται και η αφομοίωση του αναπνευστικού CO 2 επικρατεί έναντι της δέσμευσης ατμοσφαιρικού CO 2 (Flinn et al., 1977). Σύμφωνα με τους Atkins et al., (1977) το περικάρπιο μπορεί να διαχωριστεί σε δύο φωτοσυνθετικά ενεργούς ιστούς. Ο πρώτος ιστός είναι το χλωρέγχυμα του μεσοκαρπίου που αφομοιώνει CO 2 της ατμόσφαιρας, καθώς αυτό εισέρχεται από τα στόματα. Ο δεύτερος λειτουργικός ιστός είναι η εσωτερική επιδερμίδα του ενδοκαρπίου, που επαναδεσμεύει το CO 2 της κοιλότητας του καρπού. Τόσο στο P. sativum όσο και στο L. esculentum, σε όλα τα στάδια ανάπτυξης του καρπού τα επίπεδα του CO 2 εμφανίζονται αυξημένα στο σκοτάδι. Επιπλέον, στην εργασία των Borisjuk και Rolletschek (2009), γίνεται σαφές ότι η συγκέντρωση του CO 2 στην περικαρπική κοιλότητα (στους καρπούς με τη μορφή λοβού) είναι ιδιαίτερα αυξημένη και τα επίπεδα του O 2 χαμηλά, εξαιτίας της απελευθέρωσης CO 2 και της πρόσληψης O 2 για την μεταβολική δραστηριότητα των σπερμάτων. Παρά την χαμηλή ένταση φωτισμού που επικρατεί στο περιβάλλον των σπερμάτων, η φωτοσυνθετική τους δραστηριότητα ευθύνεται για σημαντικές αλλαγές στα επίπεδα του O 2 στο εσωτερικό τους. Δεδομένου ότι η διάχυση του Ο 2 μέσω του σπερματικού περιβλήματος δεν είναι εφικτή, τα επίπεδα του αερίου παρουσιάζονται αυξημένα στην περιοχή του εμβρύου, γεγονός που υποδεικνύει ότι η απελευθέρωση O 2 προκύπτει από την φωτοσυνθετική δραστηριότητα. Η μετάβαση επίσης από το φως στο 20

36 Εισαγωγή σκοτάδι συνοδεύεται από σημαντικές μεταβολές των μερικών πιέσεων CO 2 και O 2, καθώς διακόπτεται η φωτοσυνθετική δραστηριότητα των σπερμάτων. Από όσα εκτέθηκαν έως τώρα, γίνεται φανερό ότι οι καρποί χαρακτηρίζονται από περιορισμένη ανταλλαγή των αερίων αυξημένη αναπνευστική δραστηριότητα και έντονο μεταβολισμό. Τα χαρακτηριστικά αυτά όπως αναμένεται συνοδεύονται από τη διαμόρφωση εξαιρετικά υψηλών συγκεντρώσεων CO 2 και χαμηλών O 2 στο εσωτερικό τους. Συνεπώς η φωτοσυνθετική δραστηριότητα των καρπών φαίνεται ότι συμβάλλει αποτελεσματικά αφενός στον περιορισμό των απωλειών σε C μέσω επαναδέσμευσης του CO 2 και αφετέρου (κατ αναλογία με τους περιδερμικούς βλαστούς που αναλύονται στο επόμενο κεφάλαιο), στην αποτροπή των φαινομένων οξίνισης (που προκαλεί η υψηλή συγκέντρωση CO 2 ) και των επιπτώσεων της υποξίας (Borisjuk & Rolletschek, 2009; Kalachanis & Manetas, 2010). Η εκτίμηση της φωτοσύνθεσης των καρπών προέρχεται κυρίως από μελέτες μέτρησης της ταχύτητας ανταλλαγής των αερίων σε ημερονύκτια βάση, όπου η καθαρή φωτοσύνθεση συνήθως εκφράζεται ως διαφορά μεταξύ της παρατηρούμενης έκλυσης CO 2 στο φως και στο σκοτάδι. Από τέτοιου είδους μελέτες προκύπτει ότι η καθαρή αφομοίωση CO 2 στους καρπούς είναι πολύ χαμηλή ( φορές χαμηλότερη εκείνης των φύλλων στο φως) και, αναλόγως του μελετώμενου είδους, προσεγγίζει οριακά ή παραμένει κάτω από το σημείο αντισταθμίσεως CO 2 (Blanke & Lenz, 1989; Aschan & Pfanz, 2003). Πιο πρόσφατες μελέτες, χρησιμοποιώντας μεθόδους μέτρησης του in vivo φθορισμού της χλωροφύλλης, παρέχουν πληροφορίες για την κατανομή της απορροφούμενης ακτινοβολίας σε φωτοχημική και μη-φωτοχημική απόσβεση καθώς και για πιθανούς περιορισμούς της ροής των eˉ και της μετατροπής της ενέργειας. Από τα βιβλιογραφικά δεδομένα μετρήσεων φθορισμού προκύπτει ότι, συγκρινόμενοι με τα φύλλα, οι καρποί εμφανίζουν ελαφρώς χαμηλότερες ή/και παρόμοιες τιμές της μέγιστης φωτοχημικής απόδοσης του PSII (Fv/F Μ ) σε ιστούς προσαρμοσμένους στο σκοτάδι (Kalachanis & Manetas, 2010; Ferroni et al., 2013). Επιπλέον, σε όλες τις περιπτώσεις καταγράφονται σαφώς χαμηλότερες τιμές της τρέχουσας φωτοχημικής απόδοσης του PSII και της ταχύτητας της γραμμικής ροής eˉ (ETR) σε ιστούς προσαρμοσμένους στο φως (Aschan & Pfanz, 2003). Παράλληλα, από την μελέτη των Kalachanis & Manetas (2010) προκύπτει αυξημένος αριθμός αδρανοποιημένων κέντρων του PSII, που αδυνατούν να λειτουργήσουν ως ικανοποιητικοί δότες eˉ προς PSI. Στην ίδια μελέτη, 21

37 Εισαγωγή από την ανάλυση της κινητικής της επαγωγής του φθορισμού της χλωροφύλλης προκύπτει ότι το μέγεθος της δεξαμενής των τελικών δεκτών eˉ του PSI είναι μικρότερο στους ιστούς του καρπού, καθώς επίσης και ο χρόνος για την κατά το ήμισυ αναγωγή της δεξαμενής αυτής (t 1/2 ). Τα δεδομένα αυτά ενισχύουν το ενδεχόμενο μιας αυξημένης CEF στους χλωροπλάστες των καρπών, κατ αναλογία με τα δεδομένα των περιδερμικών βλαστών. Επιπλέον, η θερμική απόσβεση της απορροφούμενης ενέργειας είναι κατά κανόνα υψηλότερη στους καρπούς και τα σπέρματα σε σχέση με τα φύλλα (Hetherington et al., 1998; Lemos Filho & Isaias, 2004; Kalachanis & Manetas, 2010). Στις περισσότερες μελέτες για τη φωτοσύνθεση των καρπών, διατυπώνεται η άποψη πως οι ενεργειακές ανάγκες των αναπτυσσόμενων καρπών καλύπτονται κυρίως από τη φωτοσυνθετική δραστηριότητα των φύλλων, ενώ η συμβολή των ίδιων των καρπών δεν αξιολογείται ως σημαντική (Hetherington et al., 1998; Carrara et al., 2001; Aschan & Pfanz, 2003). Ωστόσο παρατηρούνται διαφοροποιήσεις τόσο μεταξύ των διαφορετικών καρπών όσο και λόγω επίδρασης παραγόντων όπως το στάδιο ανάπτυξης και η μορφολογία του καρπού. Αξίζει να σημειωθεί πως οι ξηροί καρποί (καρποί με σκληρεγχυματικό περικάρπιο) φαίνεται να μπορούν να επιδείξουν καθαρή φωτοσύνθεση (net photosynthesis, με τη δέσμευση εξωτερικού CO 2 ) στα πρώιμα στάδια της ανάπτυξής τους. Αντίθετα, οι σαρκώδεις καρποί χαρακτηρίζονται από την επανακαθήλωση του εσωτερικού CO 2 (Blanke & Lenz 1989; Aschan & Pfanz, 2003). Έχει δειχθεί ότι, σε αντίθεση με τα γειτονικά ως προς τον καρπό φύλλα, όπου η αφομοίωση του CO 2 πραγματοποιείται με τη δράση της Rubisco, στο εσωτερικό των καρπών η επαναδέσμευση του αναπνευστικού CO 2 γίνεται κυρίως μέσω της φωσφοενολοπυροσταφυλικής καρβοξυλάσης (PEPCase). Πράγματι, η ενεργότητα της Rubisco σε περικάρπια του P. sativum παρουσιάζεται μειωμένη ( φορές), ενώ η ενεργότητα της PEPCase αυξημένη σε σχέση με τα φύλλα (Blanke & Lenz, 1989). Στους καρπούς της ντομάτας (L. esculentum) δεν παρατηρήθηκαν διαφορές στην ενεργότητα της Rubisco μεταξύ καρπών και φύλλων, ωστόσο η ενεργότητα της PEPCase παραμένει αυξημένη στους καρπούς (Atkins et al., 1977; Carrara et al., 2001). 22

38 Εισαγωγή Η φωτοσυνθετική δραστηριότητα των βλαστών Η φωτοσύνθεση που απαντάται στους πράσινους βλαστούς διαφόρων ειδών εμφανίζει από ανατομικής και φυσιολογικής πλευράς πολλές ομοιότητες με τη φωτοσύνθεση των φύλλων. Οι πράσινοι βλαστοί κατά τη διάρκεια της πρωτογενούς ανάπτυξης χαρακτηρίζονται από μεγάλο αριθμό λειτουργικών στομάτων, είναι εκτεθειμένοι στον άπλετο ηλιακό φωτισμό, ενώ η αφομοίωση του CO 2 γίνεται μέσω του C 3 κύκλου και κρίνεται σημαντική, με αποτέλεσμα να καταγράφεται καθαρό κέρδος σε άνθρακα (Aschan & Pfanz, 2003). Από την άλλη πλευρά, η φωτοσύνθεση των περιδερμικών βλαστών φαίνεται ότι εμφανίζει ορισμένα κοινά χαρακτηριστικά με την φωτοσύνθεση των πράσινων καρπών, όπως αναλύεται παρακάτω. Η δημιουργία περιδέρματος αποτελεί το κύριο ανατομικό χαρακτηριστικό των βλαστών κατά τη δευτερογενή τους ανάπτυξη, που θέτει περιορισμούς στην ανταλλαγή των αερίων αλλά και στην ένταση και ποιότητα του φωτός που εισέρχεται στο εσωτερικό. Η απορροφητική ικανότητατου περιδέρματος εξαρτάται από το είδος και την ηλικία του κάθε φυτού (Pfanz et al., 2002) και φαίνεται να αυξάνεται με την ηλικία, με αποτέλεσμα να μειώνεται η περατότητά του σε φως. Ενα ποσοστό της τάξης των 10-50% του προσπίπτοντος φωτός μπορεί να διαπεράσει το περίδερμα και να εισέλθει στα υποκείμενα κυτταρικά στρώματα του βλαστού (Levizou & Manetas, 2007). Πέραν της ποσοτικής μεταβολής παρατηρείται και ποιοτική, αφού το περίδερμα απορροφά κυρίως στην κυανή περιοχή του φάσματος, δημιουργώντας συνθήκες ερυθρού φωτισμού στο εσωτερικό του βλαστού (Pfanz et al., 2002). Η φωτοπερατότητα του περιδέρματος δεν είναι ομοιόμορφη, λόγω της ακανόνιστης ανάπτυξης της φελλώδους στιβάδας ή της ύπαρξης περιοχών με αμυχές (Aschan & Pfanz, 2003). Σε παλαιότερη έρευνα (Pfanz et al., 2002), είχε διατυπωθεί η υπόθεση πως η ηλιακή ακτινοβολία μπορεί να εισχωρήσει στον βλαστό μέσω των φακιδίων του περιδέρματος (πρόκειται για περιοχές της επιφάνειας των βλαστών, στις οποίες διακόπτεται η συνέχεια του φελλώδους ιστού και παρεμβάλλονται ομάδες από παρεγχυματικά κύτταρα με μεσοκυττάριους χώρους). Ωστόσο, μετέπειτα έρευνα έδειξε ότι τα φακίδια εμφανίζουν μειωμένη φωτοπερατότητα, λόγω της αυξημένης ανακλαστικότητας ή/και της απορροφητικότητας τους (Manetas & Pfanz, 2005). 23

39 Εισαγωγή Επιπρόσθετα, το περίδερμα χαρακτηρίζεται από την έλλειψη στομάτων, με αποτέλεσμα τον περιορισμό της ανταλλαγής αερίων με την ατμόσφαιρα (Aschan & Pfanz, 2003; Levizou & Manetas, 2007). Αντίθετα, τα φακίδια και τα ανοίγματα του περιδέρματος φαίνεται να συμβάλλουν σε περιορισμένη ανταλλαγή των αερίων. Μελέτη της επιδερμίδας του βλαστού (ηλικίας 1-2 ετών) τριών μεσογειακών ειδών επιβεβαιώνει την απουσία στομάτων και αποκαλύπτει την καθυστέρηση ανάπτυξης φακιδίων (Rentzou & Psaras, 2008). Παρά την περιορισμένη διαθεσιμότητα του ατμοσφαιρικού CO 2, η συγκέντρωση του στο εσωτερικό του βλαστού είναι υψηλή, λόγω της αναπνοής που πραγματοποιούν τα παρεγχυματικά κύτταρα του φλοιού και της εντεριώνης (Aschan & Pfanz, 2003; Rentzou & Psaras, 2008). Άμεση συνέπεια των παραπάνω είναι η σημαντική αύξηση της εσωτερικής συγκέντρωσης CO 2 και η αντίστοιχη μείωση των επιπέδων του Ο 2 (Pfanz et al., 2002a; Levizou et al., 2004). Το εύρος τιμών στη συγκέντρωση του CO 2 κυμαίνεται μεταξύ 1-26%, με αποτέλεσμα η τόσο υψηλή συγκέντρωση του να ενέχει κινδύνους οξίνισης του περιεχομένου των κυττάρων. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, η φωτοσύνθεση στους περιδερμικούς βλαστούς θεωρείται κυρίως μηχανισμός ανακύκλωσης του CO 2 και εμπλουτισμού του εσωτερικού του βλαστού με Ο 2, αποτρέποντας με τον τρόπο αυτό τόσο τα φαινόμενα οξίνισης του πρωτοπλάσματος, όσο και τους κινδύνους της υποξίας ή ανοξίας (Pfanz et al., 2002; Levizou & Manetas, 2007). Λόγω της παρουσίας του περιδέρματος και των ποσοτικών και ποιοτικών αλλαγών που προκαλεί, το φωτεινό καθεστώς στο εσωτερικό ενός βλαστού προσομοιάζει εκείνου ενός περιβάλλοντος σκιάς. Ο λόγος Chl a/b που αποτελεί τυπικό χαρακτηριστικό του εγκλιματισμού των χλωροπλαστών σε συνθήκες βαθιάς σκιάς, είναι χαμηλός στους βλαστούς αρκετών φυτών (Levizou et al., 2004). Ωστόσο, τα στοιχεία που προκύπτουν για το λόγο Car/Chls φαίνεται να είναι αντίστροφα. Δηλαδή, ενώ σε συνθήκες μειωμένου φωτισμού τα φύλλα χαρακτηρίζονται από μειωμένη αναλογία Car/Chls, κάτι τέτοιο δεν επιβεβαιώνεται για τους βλαστούς. Παράλληλα, οι βλαστοί εμφανίζουν υψηλότερη συγκέντρωση των συστατικών του κύκλου των ξανθοφυλλών (ανά μόριο χλωροφύλλης) έναντι των φύλλων. Φαίνεται λοιπόν ότι επιπρόσθετοι παράγοντες, πέραν του φωτεινού καθεστώτος, επηρεάζουν την αναλογία Car/Chls (Levizou & Manetas, 2007). 24

40 Εισαγωγή Ένας τέτοιος πιθανός παράγοντας είναι η υψηλή συγκέντρωση του CO 2 στο εσωτερικό του βλαστού. Υψηλές συγκεντρώσεις του αερίου μεταβάλλουν το ph και αναστέλλουν τις αντιδράσεις του κύκλου του Calvin. Εμμέσως, λοιπόν, παρεμποδίζεται η αφομοίωση του CO 2, με αποτέλεσμα να μειώνεται υπερβολικά η διάθεση της παραγόμενης ενέργειας και να αυξάνονται δραματικά οι ανάγκες προστασίας του φωτοσυνθετικού μηχανισμού, ακόμη και σε συνθήκες χαμηλών εντάσεων φωτισμού (Levizou et al., 2004). Επιπλέον, η φασματική κατανομή στο εσωτερικό του βλαστού μπορεί να είναι συνυπεύθυνη για τα αυξημένα επίπεδα της αναλογίας Car/Chls (Levizou et al., 2004), κατ αναλογία με την αυξημένη σύνθεση καροτενοειδών που αναφέρονται από τους Lichtenthaler et al., (1980) σε φύλλα που φωτίσθηκαν για μεγάλο χρονικό διάστημα με ερυθρή, έναντι φύλλων που δέχτηκαν κυανή ακτινοβολία. Μια τέτοια απόκριση μπορεί να ερμηνευτεί ως προσπάθεια των χλωροπλαστών για αποτελεσματικότερη δέσμευση της κυανής ακτινοβολίας που βρίσκεται σε έλλειψη. Επιπλέον, σύμφωνα με τα ευρήματα της μελέτης των Kotakis et al., (2006), οι περιδερμικοί βλαστοί εμφανίζουν παρόμοια φωτοσυνθετικά χαρακτηριστικά (χαμηλή γραμμική ροή e, αυξημένο πληθυσμό αδρανοποιημένων (non-q B -reducing) κέντρων του PSII, ταχύτερη επανα-αναγωγή των κέντρων του PSI) με τους πράσινους καρπούς, όπως επίσης ένα υψηλό δυναμικό CEF. Η ανακλαστικότητα των φυτικών οργάνων και η λειτουργική σημασία της Η ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει σε ένα υγιές πράσινο φύλλο μπορεί είτε να απορροφηθεί είτε να ανακλασθεί ή/και να διαπεράσει τα κυτταρικά στρώματα (Levizou et al., 2005). Η τύχη της ηλιακής ακτινοβολίας και κατ επέκταση τα φάσματα ανακλαστικότητας (τουλάχιστον στα φύλλα) καθορίζονται από τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας, την εσωτερική δομή και τα βιοχημικά χαρακτηριστικά των φύλλων (Richardson et al., 2002). Στην ορατή περιοχή του φάσματος ( nm) η ανακλαστικότητα είναι χαμηλή, καθώς η κυανή και ερυθρή περιοχή απορροφώνται ισχυρά από τις φωτοσυνθετικές χρωστικές του μεσοφύλλου για τις ανάγκες της φωτοσύνθεσης. Η απορρόφηση σε αυτές τις περιοχές του φάσματος κυμαίνεται περίπου στο 70-90%, ενώ το μεγαλύτερο 25

41 Εισαγωγή ποσοστό της ακτινοβολίας που αντιστοιχεί στην πράσινη περιοχή του φάσματος ανακλάται ή διέρχεται, γεγονός που το καθιστά ως το κυρίαρχο χρώμα των φυτών για το ανθρώπινο μάτι. Καθώς μεγάλο ποσοστό του ορατού φάσματος απορροφάται από τις πρώτες στοιβάδες φωτοσυνθετικού παρεγχύματος, το φωτεινό καθεστώς που επικρατεί στα βαθύτερα στρώματα του μεσοφύλλου είναι εμπλουτισμένο σε φωτόνια βαθέος ερυθρού/κοντινού υπέρυθρου ( nm). Το μεγαλύτερο μέρος της ανακλαστικότητας σε αυτά τα μήκη κύματος οφείλεται στην εσωτερική αρχιτεκτονική του φύλλου και κυρίως στους μεγάλους μεσοκυττάριους χώρους του σπογγώδους παρεγχύματος. Οι ενδιάμεσοι, γεμάτοι αέρα χώροι των κυττάρων διαφέρουν από φυτό σε φυτό, κάτι που αποτυπώνεται στο μέγεθος της ανακλαστικότητας. Η ανακλαστικότητα της επιφάνειας ενός φύλλου επηρεάζεται από δομικά χαρακτηριστικά, όπως το τρίχωμα και τα επιεφυμενιδικά κεριά. Οι τρίχες μεταβάλλουν δραματικά τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας στην οποία προσπίπτει το φως και ως εκ τούτου αυξάνεται η ανακλαστικότητα στη περιοχή του ορατού, ενώ ποικίλλει στην κοντινή υπέρυθρη περιοχή του φάσματος (Levizou et al., 2005). Επιπλέον, τα κεριά προκαλούν αύξηση της επιφάνειας ανακλαστικότητας για την ορατή και κοντινή υπέρυθρη περιοχή του φάσματος. Η ακτινοβολία που ανακλάται απευθείας από την επιφάνεια του φύλλου και δεν εισέρχεται στα υποκείμενα κύτταρα είναι ανεξάρτητη της συγκέντρωσης των χρωστικών (Sims & Gamon, 2002). Όπως είναι γνωστό, για τον προσδιορισμό των φωτοσυνθετικών χρωστικών εφαρμόζονται κλασικές μέθοδοι εκχύλισης-φασματοφωτομέτρησης ή/και χρωματογραφικής ανάλυσης. Παρόλο που οι παραπάνω μέθοδοι παρέχουν τη δυνατότητα του ποσοτικού και ποιοτικού προσδιορισμού των χρωστικών με την μεγαλύτερη ακρίβεια, εμφανίζουν ταυτόχρονα μειονεκτήματα που τις καθιστούν δύσχρηστες, καθώς είναι ιδιαίτερα απαιτητικές σε χρόνο και εργαστηριακό εξοπλισμό (Peñuelas & Filella, 1998; Gamon & Surfus, 1999; Sims & Gamon, 2002; Merzlyak et al., 2003). Οι περιορισμοί αφορούν κυρίως στη χρήση σταθερών οργάνων, που συνεπάγεται αδυναμία μετρήσεων στο πεδίο, στο υψηλό κόστος και στην αυξημένη χρονική διάρκεια της ανάλυσης (χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η χρωματογραφική 26

42 Εισαγωγή ανάλυση), καθιστώντας ανέφικτη τη χρήση των μεθόδων αυτών για μελέτες σε μεγάλο αριθμό φυτικών ειδών, αλλά και για μετρήσεις στο πεδίο (Sims & Gamon, 2002). Συγχρόνως απαιτούν για την ανάλυση μεγάλη ποσότητα του προς μελέτη φυτικού υλικού, ενώ η χρήση υγρών μέσων εκχύλισης είναι καταστρεπτική για το δείγμα (Gamon & Surfus, 1999). Η πρόοδος στην τεχνολογία των οπτικών μεθόδων επέτρεψαν την κατασκευή οπτικών οργάνων τύπου SPAD και ανακλασίμετρων που είναι κατάλληλα για την μέτρηση οπτικών παραμέτρων στο πεδίο. Είναι πλέον εφικτή η μέτρηση των οπτικών ιδιοτήτων δειγμάτων μικρής επιφάνειας, παρέχοντας τη δυνατότητα επαναλαμβανόμενων μετρήσεων κατά την πορεία ανάπτυξης του προς μελέτη φυτικού οργανισμού χωρίς να καταστρέφεται το υλικό (Gamon & Surfus, 1999). Ο συγκριτικός έλεγχος που πραγματοποίησαν ο Richardson και οι συνεργάτες του (2002) στους παραπάνω τύπους φορητών οργάνων, για την εκτίμηση των επιπέδων των χλωροφυλλών σε φύλλα του είδους Betula papyrifera, υπέδειξε ελαφρώς καλύτερη συσχέτιση αυτών με τον αντίστοιχο δείκτη ανακλαστικότητας. Η διαφοροποίηση μεταξύ των οργάνων πιθανά οφείλεται στο γεγονός ότι η ισχυρή απορρόφηση στα 660 nm από το μεσόφυλλο επιτρέπει μικρή ποσότητα φωτός να διαπεράσει τον ιστό και να είναι ανιχνεύσιμη από το αντίστοιχο όργανο. Επιπλέον, φύλλα με υψηλή συγκέντρωση χλωροφύλλης, ενδεχομένως να εμφανίζουν ανομοιομορφία στην κατανομή της σε σχέση με τα λιγότερο πράσινα φύλλα, επηρεάζοντας αρνητικά την μέτρηση απορροφητικότητας από το όργανο. Τα φάσματα ανακλαστικότητας, παρακάμπτοντας τους περιορισμούς των παραδοσιακών μεθόδων, φαίνεται ότι παρέχουν αξιόπιστη και γρήγορη εκτίμηση της φυσιολογικής κατάστασης των φυτών, μέσω της εκτίμησης του περιεχομένου των χρωστικών (Peñuelas & Filella, 1998). Η εκτίμηση αυτή βασίζεται σε μαθηματικούς δείκτες που εξάγονται από τα αντίστοιχα φάσματα της in vivo ανακλαστικότητας (Gamon & Surfus, 1999). Είναι σημαντικό οι δείκτες αυτοί να είναι κατά το δυνατόν ανεξάρτητοι του φυτικού είδους και της αρχιτεκτονικής των ιστών που μελετώνται (Sims & Gamon, 2002). Η φασματοσκοπική ανακλαστικότητα χρησιμοποιείται στις οικοφυσιολογικές μελέτες και έχει γίνει ιδιαιτέρως δημοφιλής, εξαιτίας της απλότητας, της ευαισθησίας, της ταχύτητας και της μη καταστρεπτικής της φύσης (Levizou et al., 27

43 Εισαγωγή 2005), καθώς επίσης και της δυνατότητας που παρέχει στη μελέτη των σχέσεων φυτών και περιβάλλοντος (Richardson et al., 2002; Stylinski et al., 2002). Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήθηκαν οι δείκτες ανακλαστικότητας NDI, PRI, Chl b:a και ΔPRI. Παρακάτω δίνονται κάποια βασικά χαρακτηριστικά για κάθε δείκτη. Normalised Difference Index (NDI) Ο δείκτης NDI παρέχει τη δυνατότητα εκτίμησης του ποσού των συνολικών χλωροφυλλών και δίδεται από τη σχέση: NDI = (R 750 R 705 )/(R R 705 ), όπου R η ανακλαστικότητα στα αντίστοιχα μήκη κύματος. Η επιλογή των συγκεκριμένων μηκών κύματος έχει άμεση σχέση με τις οπτικές ιδιότητες των χρωστικών. Οι χλωροφύλλες εμφανίζουν μέγιστο απορρόφησης στην ερυθρή και κυανή περιοχή του φάσματος, ενώ παράλληλα στη δεύτερη παρουσιάζουν μέγιστα απορρόφησης και τα καροτενοειδή, με αποτέλεσμα την επικάλυψη των φασμάτων απορρόφησης. Συνεπώς, η ανακλαστικότητα στην κυανή περιοχή του φάσματος δεν ενδείκνυται για τον υπολογισμό των περιεχόμενων χλωροφυλλών, λόγω της παρεμβολής των καροτενοειδών. Από την άλλη πλευρά, δεν ενδείκνυνται ούτε οι τιμές ανακλαστικότητας στην ερυθρή περιοχή του φάσματος ( nm), καθώς ακόμη και σχετικά χαμηλές συγκεντρώσεις χλωροφύλλης οδηγούν σε πολύ υψηλή απορρόφηση. Η χρήση αυτών των μηκών κύματος θα είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση της ευαισθησίας ανίχνευσης της περιεχόμενης χλωροφύλλης μέσω των δεικτών ανακλαστικότητας (Sims & Gamon, 2002). Σε αντίθεση με παραπάνω, οι μετρήσεις ανακλαστικότητας στα 550 και στην περιοχή γύρω από τα 700 nm θεωρούνται περισσότερο αξιόπιστες, καθώς απαιτείται υψηλή συγκέντρωση χρωστικών για να επιτευχθεί αποτελεσματική απορρόφηση. Από τις δύο αυτές περιοχές του φάσματος απορρίπτεται η μέτρηση στα 550 nm, λόγω απορρόφησης των τυχόν ανθοκυανινών. Συνεπώς η «κόκκινη-ουρά» (λ=705 nm) της καμπύλης ανακλαστικότητας είναι πιο αξιόπιστη για τον προσδιορισμό του περιεχόμενου σε χλωροφύλλη (Peñuelas & Filella, 1998; Gamon & Surfus, 1999; Richardson et al., 2002; Sims & Gamon, 2002). Παράλληλα, χρησιμοποιείται και η ανακλαστικότητα στα 750 nm ως μήκος κύματος αναφοράς, στο οποίο δεν απορροφούν οι χλωροφύλλες. 28

44 Εισαγωγή Physiological Reflectance Index (PRI) Η εκτίμηση των συνολικών καροτενοειδών, μέσω των μετρήσεων ανακλαστικότητας παρουσιάζει υψηλότερο βαθμό δυσκολίας έναντι εκείνης των χλωροφυλλών. Αυτό οφείλεται στην αλληλοεπικάλυψη που παρατηρείται στα φάσματα απορρόφησης μεταξύ χλωροφυλλών και καροτενοειδών, καθώς επίσης και στην υψηλότερη συγκέντρωση των χλωροφυλλών στα φύλλα. Συνεπώς, ο προσδιορισμός ενός δείκτη που σχετίζεται με την αναλογία Car/Chls θεωρείται περισσότερο ασφαλής σε σχέση με τον «απόλυτο» προσδιορισμό των καροτενοειδών (Sims & Gamon, 2002). Οι περισσότεροι δείκτες της αναλογίας Car/Chls (π.χ SIPI, PSRI) βασίζονται στη σύγκριση της ανακλαστικότητας στην περιοχή απορρόφησης των καροτενοειδών (γύρω από τα 500 nm) με την ανακλαστικότητα στην ερυθρή περιοχή, που οφείλεται αποκλειστικά στις χλωροφύλλες. Ο δείκτης PRI προκύπτει από τον λόγο της διαφοράς της ανακλαστικότητας στα 531 και 570 nm προς το άθροισμά τους και έχει ως εξής: PRI = (R 531 R 570 )/(R R 570 ). Η ανακλαστικότητα στα 531 nm συσχετίζεται με την ενεργότητα του κύκλου των ξανθοφυλλών, ενώ η ανακλαστικότητα στα 570 nm λαμβάνεται ως μήκος κύματος αναφοράς για τον προσδιορισμό του δείκτη. Ο δείκτης PRI προτάθηκε αρχικά από τους Sims & Gamon (2002) για τον υπολογισμό των ταχέων αλλαγών στα σχετικά επίπεδα των συστατικών του κύκλου των ξανθοφυλλών, συνεκτιμώντας παράλληλα και τη φωτοσυνθετική απόδοση. Αυτό που φαίνεται να ισχύει είναι ότι όταν ο δείκτης PRI εξετάζεται σε μικρή κλίμακα χρόνου (λεπτά) είναι ενδεικτικός της λειτουργικότητας του κύκλου των ξανθοφυλλών, ενώ σε μεγαλύτερη χρονική κλίμακα (ημέρες/βδομάδες) μπορεί να αποτυπώνει τις αλλαγές στις δεξαμενές των συνολικών καροτενοειδών και χλωροφυλλών (Sims & Gamon, 2002). Σε πιο πρόσφατες μελέτες, πρωϊνές (predawn) και μεσημεριανές (midday) μετρήσεις του PRI χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του ΔPRI. Η παράμετρος αυτή αφορά στις μεταβολές του δείκτη PRI και φαίνεται να αντανακλά τις μεταβολές των επιπέδων των ξανθοφυλλών ή της λειτουργικότητας του αντίστοιχου κύκλου. Οσον αφορά στον PRI, έχει βρεθεί ότι εμφανίζει αρνητική συσχέτιση με την αναλογία Car/Chls τόσο σε φύλλα, όσο και σε περιδερμικούς βλαστούς (Sims & Gamon, 2002; Levizou & Manetas, 2007). Σε μετέπειτα έρευνα των Peguero-Pina et al. (2008) διερευνήθηκε η χρησιμότητα του ίδιου δείκτη, μέσω μετρήσεων ανακλαστικότητας θόλου, στην μελέτη της φυσιολογικής 29

45 Εισαγωγή κατάστασης του Q. coccifera για μια περίοδο έντονης υδατικής καταπόνησης. Όπως προέκυψε, ο δείκτης PRI είναι αξιόπιστος για την εκτίμηση της υδατικής κατάστασης του φυτού και πολλά υποσχόμενος για τους μελλοντικούς στόχους της τηλεπισκόπησης (π.χ. εκτίμηση της παραγωγικότητας, παρακολούθηση φυτοκοινωνιών που υπόκεινται σε καταπονήσεις). Δείκτης για την σχετική αναλογία των χλωροφυλλών a και b Στην πορεία μελέτης των φασμάτων ανακλαστικότητας οι προσπάθειες επικεντρώθηκαν στην ανεύρεση ενός αξιόπιστου δείκτη για την εκτίμηση των συνολικών χλωροφυλλών αλλά και στην αναζήτηση αντίστοιχου δείκτη για την εκτίμηση των επιπέδων των επιμέρους χλωροφυλλών και της σχετικής τους αναλογίας. Δείκτες για την διακριτή εκτίμηση της χλωροφύλλης a και χλωροφύλλης b προτάθηκαν από τον Blackburn (1998) σε μελέτη με γηράσκοντα φύλλα, ωστόσο η αξιοπιστία τους δεν επιβεβαιώθηκε στην περίπτωση των ώριμων φύλλων. Ως προς την σχετική αναλογία των δύο χλωροφυλλών, ο Richardson και οι συνεργάτες του (2002) πρότειναν τον δείκτη που δίνεται από τη σχέση: Chl a: Chl b = 3,50 122,42 D 681 όπου D λ = (R n R n 1 )/(λ n λ n 1 ), λ είναι το μήκος κύματος και n ο αύξων αριθμός, που αντιστοιχεί στο εύρος μηκών κύματος του οργάνου (1-256). Η συσχέτιση της αναλογίας των χλωροφυλλών (Chl a/b) που εκτιμήθηκε φασματοφωτομετρικά και του προαναφερόμενου δείκτη ανακλαστικότητας (Chl a: Chlb) εμφανίζει r 2 που κυμαίνεται γύρω στο 0,5. Σε μεταγενέστερη εργασία των Siebke & Ball (2009) προτείνεται ένας νέος δείκτης, με αντιστροφή της αναλογίας των χλωροφυλλών (δηλαδή, Chl b:a), που διαμορφώνεται από τιμές ανακλαστικότητας σε περισσότερα μήκη κύματος. Πρόκειται για τον δείκτη: Chl b:a = [R (R R 647 )]/[R 552 R 626 ]. 30

46 Εισαγωγή Φθορισμός της χλωροφύλλης Όπως ήδη έχει αναφερθεί, η απορρόφηση φωτονίων από ένα μόριο χλωροφύλλης προκαλεί τη διέγερση του μορίου και τη μετάβασή του σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο. Το μόριο στη κατάσταση αυτή είναι εξαιρετικά ασταθές και τείνει να επανέλθει στη βασική κατάσταση μέσα σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Η επάνοδος στη βασική κατάσταση πραγματοποιείται με την απελευθέρωση ενέργειας και μπορεί να επιτευχθεί με τέσσερις τρόπους (Krause & Weis, 1984). Αν το μόριο της χλωροφύλλης διεγερθεί από κυανό φως, τότε το eˉ θα ανέλθει στην υψηλότερη ενεργειακή στάθμη (δεύτερη διεγερμένη). Η αποδιέγερση προς το χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο (πρώτη διεγερμένη κατάσταση) συνοδεύεται από την απελευθέρωση ενέργειας με τη μορφή θερμότητας. Η μετέπειτα πορεία από την πρώτη διεγερμένη στη βασική κατάσταση μπορεί να συνοδευτεί από εκπομπή θερμότητας ή από εκπομπή ακτινοβολίας μακρότερου μήκους κύματος. Το δεύτερο φαινόμενο καλείται φθορισμός και διαρκεί μόλις 10 9 s. Οι άλλοι δύο τρόποι αποδιέγερσης αφορούν είτε τη μεταφορά παλμού, όταν δηλαδή στη φωτοσυλλεκτική κεραία η ενέργεια διέγερσης διοχετεύεται σε γειτονικό μόριο χρωστικής, είτε την αποβολή eˉ (διαχωρισμός φορτίου) όταν τα μόρια χλωροφύλλης a του φωτοχημικού κέντρου αντίδρασης εκκινούν την αλυσίδα ροής eˉ. Σύμφωνα με τα παραπάνω λοιπόν, η φωτεινή ακτινοβολία (Α) που απορροφάται από τις φωτοσυνθετικές χρωστικές, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παραγωγή φωτοχημικού έργου (Ρ), να απωλεσθεί με τη μορφή θερμότητας (Q) ή επίσης να επανεκπεμφθεί μέσω του φθορισμού (F). Ισχύει, δηλαδή, η εξίσωση: Α = Ρ + Q + F, που φανερώνει την ανταγωνιστική σχέση μεταξύ των επιμέρους διαδικασιών. Οποιαδήποτε αύξηση στην απόδοση μιας διαδικασίας συνεπάγεται τη μείωση της απόδοσης στις άλλες δύο. Η χρήση του in vivo φθορισμού της χλωροφύλλης στην εκτίμηση των φωτοσυνθετικών παραμέτρων Τα τελευταία χρόνια, η εκτίμηση του in vivo φθορισμού της χλωροφύλλης έχει αναδειχθεί σε ένα χρήσιμο εργαλείο για την μελέτη της λειτουργίας της φωτοσυνθετικής συσκευής, καθώς διακρίνεται για την ακρίβεια, την ταχύτητα και τον 31

47 Εισαγωγή μη επεμβατικό χαρακτήρα του. Ο φθορισμός αποτελεί μόλις το 1-2% της συνολικής απορροφηθείσας ενέργειας και σε συνήθεις θερμοκρασίες δωματίου προέρχεται σχεδόν αποκλειστικά από την χλωροφύλλη του φωτοχημικού κέντρου του PSII. Η αξιοποίηση του φθορισμού της χλωροφύλλης ως τεχνικής είναι εφικτή μέσω ειδικών οργάνων, των φθορισμομέτρων, των οποίων η τεχνολογία έχει σημειώσει άλματα τα τελευταία χρόνια. Για να εκτιμηθεί η κατάσταση της φωτοσυνθετικής συσκευής είναι πολύ χρήσιμη η παρακολούθηση των μεταβολών του φθορισμού της χλωροφύλλης κάτω από συνθήκες φωτισμού, και μάλιστα μετά από αιφνίδιο φωτισμό κορεσμένης έντασης σε προσκοτεινιασμένα φυτά (Καμπύλη Kautsky). Η μεταφορά στο φως φυτικού υλικού που έχει παραμείνει στο σκοτάδι συνεπάγεται μια ταχεία αύξηση του φθορισμού της χλωροφύλλης έως ένα επίπεδο (F P ) για περίπου 1 sec και ακολουθεί η απόσβεση του. Το F P μπορεί να λάβει την μέγιστη δυνατή τιμή και να ταυτιστεί με το F M, εάν η ένταση του φωτός είναι αρκετά υψηλή, ώστε να επιτευχθεί το «κλείσιμο» όλων των φωτοχημικών κέντρων των φωτοσυστημάτων (Maxwell & Johnson, 2000). Η απόκριση του φθορισμού ερμηνεύεται ως αποτέλεσμα της αναγωγής των ενδιάμεσων φορέων στην αλυσίδα ροής ηλεκτρονίων και ιδιαίτερα της Q A. Το φωτοχημικό κέντρο αντίδρασης του PSII χαρακτηρίζεται ως «κλειστό» όταν το eˉ δεν μπορεί να διοχετευθεί στον επόμενο ενδιάμεσο φορέα και έτσι η Q A δεν είναι σε θέση να δεχθεί άλλο eˉ. Στη κατάσταση αυτή τα φωτοχημικά κέντρα αντίδρασης του PSII δεν μπορούν να δεχθούν επιπλέον ενέργεια διεγέρσεως. Από την άλλη πλευρά, όταν ένα φυτό ηρεμεί στο σκοτάδι, σχεδόν όλα τα κέντρα αντίδρασης του PSII θεωρούνται «ανοιχτά» και τότε παρατηρείται ο ελάχιστος φθορισμός (F 0 ). Η κινητική της επαγωγής και απόσβεσης του φθορισμού είναι γνωστή ως «φαινόμενο Kautsky» και αρχικά περιγράφηκε ως γραμμική αύξηση. Στην πορεία και με τη χρήση φθορισμομέτρων συνεχούς διέγερσης, η απεικόνιση του φαινομένου σε λογαριθμική κλίμακα του χρόνου, αποκάλυψε μια πολυφασική άνοδο του φθορισμού που χαρακτηρίζεται από ορισμένα σημεία καμπής (καμπύλη OJIP, Σχήμα 6α). 32

48 Εισαγωγή Σχήμα 6. Τυπική πολυφασική OJIP καμπύλη της επαγωγής του φθορισμού της χλωροφύλλης (α) και διάγραμμα ροής ενέργειας και eˉ κατά τις αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης (β) (τροποποιημένα από Strasser et al., 2004). Η ανάλυση της ταχείας φάσης ανόδου του φθορισμού βασίζεται σε μαθηματικές σχέσεις που αξιοποιούν τις τιμές του φθορισμού στα χαρακτηριστικά σημεία της καμπύλης. Παρέχει πληροφορίες για την οξειδοαναγωγική κατάσταση της φωτοσυνθετικής συσκευής και συγκεκριμένα για τις αποδόσεις και τις ροές ενέργειας κατά μήκος της πορείας των φωτεινών αντιδράσεων. Η άνοδος της καμπύλης από το σημείο Ο έως το σημείο J μας δίνει πληροφορίες για την αναγωγή της Q A, ενώ η μετέπειτα φάση (από το σημείο J έως το σημείο Ι) μας δίνει πληροφορίες για την αναγωγή των ενδιάμεσων φορέων eˉ (αποθέματα της πλαστοκινόνης, PQ). Τέλος, η φάση από το σημείο Ι στο σημείο Ρ σχετίζεται με την κατάσταση της αναγωγικής πλευράς του PSI. Το μοντέλο της ενεργειακής ροής περιγράφει τη διαδρομή της απορροφούμενης ενέργειας από την φωτοσυλλεκτική κεραία του PSII ως το PSI και ορίζει για κάθε ενδιάμεσο στάδιο την ανά φωτόνιο απόδοση καθώς και την πιθανότητα ροής eˉ. Συγκεκριμένα, όπως φαίνεται στο Σχήμα 6β ένα μέρος των απορροφούμενων φωτονίων (absorption, ABS) συλλαμβάνεται (trapping, TR) στα φωτοχημικά κέντρα αντίδρασης, προκειμένου να μετατραπεί σε αναγωγικά ισοδύναμα μέσω της αναγωγής του Q A. Ακολουθεί η επανοξείδωση του Q A μέσω μεταφοράς ηλεκτρονίων (electron transport, 33

49 Εισαγωγή ET), που οδηγεί στην αναγωγή των ενδιάμεσων φορέων e των δυο φωτοσυστημάτων. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται η αναγωγή των τελικών δεκτών e (reduction of end acceptors, RE) μέσω του PSI και η παραγωγή των ενεργειακών ισοδύναμων. Σε κάθε επιμέρους στάδιο της ροής eˉ παρατηρείται και απώλεια της ενέργειας διεγέρσεως, η οποία αντιστοιχεί σε ενέργεια που αποσβένεται (DI) κυρίως ως θερμότητα. Την ταχεία άνοδο της απόδοσης του φθορισμού ακολουθεί μια βραδεία πτώση που σηματοδοτεί την απόσβεση του φθορισμού. Η απόσβεση του φθορισμού μπορεί να οφείλεται στην αύξηση της ταχύτητας ροής των eˉ στην αλυσίδα ροής καθώς τα Q A και Q B επανοξειδώνονται και συνεπώς έχει αρχίσει η παραγωγή φωτοχημικού έργου. Επιπλέον, μπορεί να οφείλεται και σε μια αύξηση στην απόδοση της μη φωτοχημικής απόσβεσης (NPQ), με την πλεονάζουσα ενέργεια να μετατρέπεται σε θερμότητα (Maxwell & Johnson, 2000; Schansker et al., 2005; Tóth et al., 2007). Εκτίμηση της αναλογίας PSII/PSI μέσω φασμάτων εκπομπής φθορισμού της χλωροφύλλης σε χαμηλές θερμοκρασίες Όπως ήδη αναφέρθηκε, ο φθορισμός της χλωροφύλλης που ανιχνεύεται σε συνήθεις θερμοκρασίες (RT, room temperature) προέρχεται σχεδόν αποκλειστικά από τη χλωροφύλλη του PSII. Ένα τυπικό φάσμα εκπομπής φθορισμού απομονωμένων θυλακοειδών ή/και άθικτων χλωροπλαστών παρουσιάζει μια ισχυρή αιχμή στα ~685 nm και έναν ευρύ ώμο στην περιοχή nm. 34

50 Εισαγωγή Σχήμα 7. Φάσμα εκπομπής φθορισμού από διάλυμα άθικτων χλωροπλαστών στους 77Κ (Krause & Weis, 1984). Και οι δύο φασματικές περιοχές θεωρείται ότι προέρχονται κυρίως από το PSII, ενώ η συνεισφορά εκπομπής του PSI αντιπροσωπεύει το 1-2% (685 nm) και 5% ( nm) (Krause & Weis, 1991). Για να επιτευχθεί η ανίχνευση του φθορισμού της χλωροφύλλης από το PSI και να διακριθεί από εκείνον του PSII, απαιτούνται χαμηλές θερμοκρασίες στους πειραματικούς χειρισμούς (π.χ. λήψη φασμάτων στους 77 ή στους 4Κ). Η μείωση της θερμοκρασίας επιφέρει σημαντικές μεταβολές στο φάσμα εκπομπής, με κυριότερη την αύξηση της εκπομπής του PSI (γύρω από τα 735nm) καθώς και την εμφάνιση δύο κορυφών στην ερυθρή περιοχή (686 και 695 nm), που συνήθως επικαλύπτονται σε σημαντικό βαθμό και αποδίδονται στα πρωτεϊνικά σύμπλοκα χλωροφύλλης του PSII (Σχήμα 7). Αρχικά ο φθορισμός στα 686 nm είχε αποδοθεί στο LHCII, ενώ στα 695 nm στο σύμπλοκο RC-core antenna PSII (Krause & Weis, 1984). Ωστόσο, νεότερα δεδομένα δείχνουν ότι ο φθορισμός του φωτοχημικού κέντρου αντίδρασης δεν μπορεί να ανιχνευθεί στους 77 Κ, και πλέον ο φθορισμός τόσο στα 695 όσο και στα 686 nm προέρχεται από τα πρωτεϊνικά σύμπλοκα της κεραίας του πυρήνα του PSII (core antenna PSII), και συγκεκριμένα την CP47 και την CP43, αντίστοιχα. Σε ό,τι αφορά το LHCII, σε ορισμένες περιπτώσεις ανιχνεύεται στους 77 Κ ένας ασθενής ώμος με αιχμή στα ~680 nm. Στην πλειονότητα των περιπτώσεων, το PSI στο σύνολο του (κεραία και φωτοχημικό κέντρο) εμφανίζει in vivo μία ευρεία αιχμή, στα ~

51 Εισαγωγή nm. Περαιτέρω ανάλυση ωστόσο έδειξε ότι μπορούν να ανιχνευθούν δύο μικρότερες κορυφές (~725 και ~735 nm), που αποδίδονται στο core PSI και το LHCI, αντίστοιχα (Krause & Weis, 1991; Andrizhiyevskaya et al., 2005; Tang et al., 2005; Ferroni et al., 2013). Από τις δύο κατηγορίες φασμάτων φθορισμού (σε συνήθεις ή χαμηλές θερμοκρασίες), για τις μελέτες φωτοσύνθεσης προτιμάται η λήψη φασμάτων στους 77 Κ που δίνουν ανιχνεύσιμο σήμα από το PSI και καλύτερη διάκριση μεταξύ των δύο φωτοσυστημάτων. Η φασματοσκοπία φθορισμού αποτελεί ένα χρήσιμο εργαλείο για τη μελέτη της δομής της φωτοσυνθετικής συσκευής και της κατανομής της ενέργειας διεγέρσεως μεταξύ των δύο φωτοσυστημάτων. Η αξιοποίηση των επιπέδων του φθορισμού στα 686 και 735 nm και συγκεκριμένα, ο υπολογισμός της αναλογίας F 686nm /F 735nm αποτελεί μέτρο της σχετικής αναλογίας PSII/PSI. Ένα πρόβλημα που παρατηρείται σε τέτοιου είδους μετρήσεις με τμήματα φύλλων ή πυκνά εναιωρήματα θυλακοειδών, είναι οι σημαντικά αυξημένες τιμές εκπεμπόμενου φθορισμού στην περιοχή των 735 nm, συγκριτικά με τα μικρότερα μήκη κύματος. Αυτό γιατί μέρος του εκπεμπόμενου από το PSII φθορισμού επανα-απορροφάται από το PSI με αποτέλεσμα να υποεκτιμάται η σχετική αναλογία των δύο φωτοσυστημάτων. Το πρόβλημα αντιμετωπίζεται με τη χρήση αραιών δειγμάτων με μικρή περιεκτικότητα χλωροφύλλης (Weis, 1985). 36

52 ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Η πλειονότητα των φυτικών ειδών διαθέτει καρπούς οι οποίοι κατά τα πρώτα στάδια της ανάπτυξης είναι πράσινοι, ενώ ορισμένοι εξ αυτών διατηρούν το πράσινο χρώμα και κατά την ωριμότητα. Είναι γνωστό, ότι η απόκτηση μιας ποικιλίας αποχρώσεων κατά το στάδιο της ωρίμανσης εξυπηρετεί την αναπαραγωγική προσπάθεια του φυτού. Το ερώτημα που τίθεται ωστόσο είναι κατά πόσον οι πράσινοι καρποί, είτε σε πρώιμο στάδιο είτε κατά την πορεία της ανάπτυξης τους, είναι φωτοσυνθετικά ενεργοί. Θα πρέπει να σημειώσουμε ότι η έρευνα γύρω από την φωτοσύνθεση των καρπών ξεκίνησε πριν από περίπου 40 χρόνια. Οι πρώτες μελέτες πραγματοποιήθηκαν σε εδώδιμους καρπούς και το ενδιαφέρον ήταν προσανατολισμένο στην κατανόηση των μηχανισμών της ανάπτυξης του καρπού και της συμβολής της φωτοσύνθεσης που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε βελτίωση της απόδοσης της παραγωγής. Στην πορεία, αν και οι έρευνες συνεχίστηκαν, τα δεδομένα στην βιβλιογραφία παρέμειναν αποσπασματικά, καθώς οι περισσότερες μελέτες αφορούσαν συγκρίσεις μεταξύ διαφόρων ποικιλιών, επιμέρους ιστών ή/και σταδίων ωρίμανσης των καρπών, χωρίς να γίνεται σύγκριση των φωτοσυνθετικών χαρακτηριστικών των καρπών με εκείνα των φύλλων. Η παρούσα εργασία έχει ως στόχο να εμπλουτίσει τα υπάρχοντα δεδομένα που αφορούν στη διευκρίνιση του μηχανισμού, μέσω του οποίου πραγματοποιείται η φωτοσύνθεση των καρπών και τις πιθανές λειτουργικές διαφοροποιήσεις έναντι των φύλλων, των κατεξοχήν φωτοσυνθετικών οργάνων. Σύμφωνα και με όσα έχουν παρατεθεί αναλυτικά στο κεφάλαιο της Εισαγωγής, οι χλωροπλάστες των πράσινων καρπών λειτουργούν σε ένα ιδιαίτερο μικροπεριβάλλον, που χαρακτηρίζεται από υποξία, πολύ υψηλές συγκεντρώσεις CO 2 και ενδεχομένως χαμηλές εντάσεις φωτός, συνθήκες που πιθανόν επιδεινώνονται στις εσωτερικές περιοχές του οργάνου. Οι συνθήκες αυτές διαμορφώνονται από τα ανατομικά χαρακτηριστικά των καρπών, που παρεμποδίζουν την ανταλλαγή των αερίων, και από τον υψηλό μεταβολικό (αναπνευστικό) ρυθμό τους. Θεωρούμε δε ότι παίζουν καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση της δομής και λειτουργίας των φωτοσυστημάτων καθώς και στην τύχη της απορροφούμενης ενέργειας. Στόχος, λοιπόν, της παρούσας διατριβής είναι η διερεύνηση της ικανότητας εγκλιματισμού της φωτοσυνθετικής συσκευής των καρπών, στις ιδιαίτερες συνθήκες 37

53 Σκοπός του αέριου μικροπεριβάλλοντος που διαμορφώνονται στο εσωτερικό τους, σε σύγκριση με τα αντίστοιχα φύλλα. Ειδικότερα τέθηκαν τα εξής ερωτήματα: α) Πώς διαμορφώνονται τα επίπεδα των φωτοσυνθετικών χρωστικών στους καρπούς και τί ανάγκες εξυπηρετούν; β) Παρατηρούνται μεταβολές στη στοιχειομετρική σχέση μεταξύ των δύο φωτοσυστημάτων από τις παραπάνω συνθήκες; γ) Ευνοείται στους καρπούς η κυκλική ροή eˉ έναντι της, ούτως ή άλλως, πολύ χαμηλής γραμμικής; Επιλέχθηκαν συνολικά εννιά φυτικά είδη (με διαφορετική μορφολογία καρπού), κατά την περίοδο της καρποφορίας και χρησιμοποιήθηκαν οι πράσινοι καρποί και τα αντίστοιχα, όμοιας έκθεσης, ώριμα φύλλα. Για την πειραματική προσέγγιση, εφαρμόσθηκαν σύγχρονες μέθοδοι μέτρησης του in vivo φθορισμού της χλωροφύλλης και της φασματικής ανακλαστικότητας, καθώς και κλασικές μέθοδοι φασματοφωτομετρίας - χρωματογραφικής ανάλυσης των φωτοσυνθετικών χρωστικών και απομόνωσης θυλακοειδών. 38

54 ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Επιλογή πειραματοφύτων & συνθήκες δειγματοληψίας Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής ως πειραματικό υλικό χρησιμοποιήθηκαν οι πράσινοι καρποί και τα αντίστοιχα ώριμα φύλλα διαφορετικών φυτικών ειδών. Έγινε προσπάθεια να συμπεριληφθούν όσο το δυνατόν περισσότερα είδη με διαφορετική μορφολογία καρπού. Βασικό κριτήριο επιλογής των προς μελέτη φυτικών ειδών ήταν το πράσινο χρώμα των καρπών τους, είτε κατά τα αρχικά στάδια καρποφορίας είτε και κατά την ωρίμανση του καρπού. Επιπλέον, η μορφολογία και το μέγεθος του καρπού είναι χαρακτηριστικά καθοριστικής σημασίας για την πραγματοποίηση των πειραμάτων, καθώς επίσης και η προσβασιμότητα των επιλεχθέντων ειδών, προκειμένου να μεσολαβεί μικρός χρόνος από τη στιγμή της δειγματοληψίας έως τη μεταφορά των δειγμάτων στο εργαστήριο για τις περαιτέρω μετρήσεις. Επιλέχθηκαν συνολικά εννιά φυτικά είδη, κατά την περίοδο της καρποφορίας τους, από οκτώ διαφορετικές οικογένειες, οι καρποί των οποίων κατατάσσονται σε πέντε διαφορετικούς μορφολογικούς τύπους (Πίνακας 2, Εικόνα 1). Τα τέσσερα είδη ανήκουν στην κατηγορία των θάμνων και τα υπόλοιπα στην κατηγορία των δέντρων. Στο σύνολό τους, τα επιλεχθέντα φυτικά είδη φύονται στον ευρύτερο χώρο του Πανεπιστημίου Πατρών. Από τα προκαταρκτικά πειράματα προέκυψε ότι ορισμένα φυτικά είδη δεν ήταν εφικτό να χρησιμοποιηθούν για το σύνολο των πειραματικών διαδικασιών, κυρίως λόγω μορφολογικών ιδιαιτεροτήτων των καρπών τους (βλ. παρακάτω). Έτσι λοιπόν, πέντε είδη χρησιμοποιήθηκαν ως κύρια πειραματόφυτα, όπου εφαρμόσθηκε το σύνολο σχεδόν των πειραματικών μεθόδων, ενώ τα υπόλοιπα χρησιμοποιήθηκαν ως επιπρόσθετα, για τις μετρήσεις φασμάτων της in vivo ανακλαστικότητας. Παρακάτω γίνεται μια σύντομη αναφορά στα χαρακτηριστικά κάθε είδους. Πίνακας 2. Το σύνολο των φυτικών ειδών που χρησιμοποιήθηκαν στις πειραματικές μετρήσεις. Αναγράφεται η ταξινομική ομάδα της οικογένειας, ο τύπος του καρπού και η περίοδος της δειγματοληψίας. 39

55 Υλικά και Μέθοδοι Φυτικά είδη Οικογένεια Τύπος καρπού Κύρια πειραματόφυτα Nerium oleander L. Apocynaceae Κάψα Rosa sp. L. Rosaceae Σύνθετος Ailanthus altissima (Miller) Swingle Acacia cyanophylla Lindl. Simaroubaceae Fabaceae Σαμάρα Λοβός Περίοδος δειγματοληψίας Τέλος Αυγούστου έως αρχές Οκτωβρίου Μέσα Ιουνίου έως μέσα Ιουλίου Μέσα Ιουνίου έως αρχές Ιουλίου Μέσα Μαΐου έως αρχές Ιουνίου Capparis spinosa L. Capparaceae Κάψα Μέσα Αυγούστου Πρόσθετα πειραματόφυτα Ceratonia siliqua L. Fabaceae Λοβός Μέσα Ιουνίου Acer negundo L. Aceraceae Σαμάρα Μέσα Μαΐου Laurus nobilis L. Lauraceae Δρύπη Μέσα Ιουλίου Melia azedarach L. Meliaceae Δρύπη Μέσα Αυγούστου α) β) γ) δ) ε) στ) ζ) η) θ) Εικόνα 1. Οι διαφορετικοί τύποι καρπών του συνόλου των πειραματοφύτων: N. oleander (α), Rosa sp. (β), A. altissima (γ), A. cyanophylla (δ), C. spinosa (ε), C. siliqua (στ), A. negundo (ζ), L. nobilis (η) και M. azedarach (θ). 40

56 Υλικά και Μέθοδοι Τα προς μελέτη φυτά Nerium oleander L. (κοινώς Πικροδάφνη ή Ροδοδάφνη) Αείφυλλος θάμνος, τυπικός στη λεκάνη της Μεσογείου. Ανήκει στην οικογένεια Apocynaceae. Τα φύλλα είναι δερματώδη, λογχοειδή και τα άνθη είναι ακτινόμορφα, πενταμερή. Ο καρπός είναι κάψα, η οποία διαρρηγνύεται κατά την ωριμότητα απελευθερώνοντας πλήθος σπερμάτων με θύσανο τριχών. Η περίοδος ανθοφορίας ξεκινά από τα μέσα της άνοιξης, με αιχμή τους μήνες Ιούνιο και Ιούλιο, και διαρκεί έως το τέλος του φθινοπώρου. Οι καρποί αναπτύσσονται μερικές εβδομάδες μετά την ανθοφορία και παραμένουν για μεγάλο χρονικό διάστημα επάνω στο φυτό. Υπάρχουν διαφορετικές ποικιλίες του είδους, που ξεχωρίζουν από το χρώμα των ανθέων και γενικά απαντάται ως καλλωπιστικό φυτό. Ανήκει στα δηλητηριώδη είδη, καθώς το σύνολο των μερών του φυτού παράγει πλήθος τοξικών ουσιών, σημαντικότερο των οποίων είναι το καρδιοδραστικό στεροειδές ολεανδρίνη. Στην παρούσα εργασία, επιλέχθηκε η ποικιλία με τα λευκά άνθη, της οποίας οι καρποί παραμένουν πράσινοι μέχρι την ωρίμανση. Rosa sp. L. (κοινώς Τριανταφυλλιά) Φυλλοβόλος θάμνος της οικογένειας Rosaceae. Καλλιεργείται ως καλλωπιστικό και έχει μεγάλη εμπορική σημασία. Αναπτύσσεται σε μετρίως υγρά, στραγγιζόμενα, χουμώδη εδάφη και ηλιόλουστες θέσεις. Τα φύλλα είναι σύνθετα και τα άνθη του φυτού που χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα είναι πενταμερή. Ο καρπός της τριανταφυλλιάς είναι σύνθετος και προέρχεται από ένα άνθος. Ξεχωρίζει για την ιδιαίτερη, κυπελλοειδή μορφολογία του, που δεν απαντάται σε καμιά άλλη ομάδα φυτών. Θεωρείται εξειδικευμένη δομή εντός της μάλλον «πρωτόγονης» οικογένειας Rosaceae. Κατά τη φάση της ωρίμανσης, τα τείχη του υπάνθιου γίνονται περισσότερο ή λιγότερο σαρκώδη και οι ωοθήκες αναπτύσσονται σε αχαίνια. Το σαρκώδες «δοχείο» και το αχαίνιο σχηματίζουν ένα σύνθετο καρπό (aggregate fruit) (Roth, 1977; Zieliński et al., 2010). Η ωρίμανση των καρπών ολοκληρώνεται τον Ιούλιο. 41

57 Υλικά και Μέθοδοι Ailanthus altissima (Miller) Swingle (κοινώς Αείλανθος ή Βρωμοκαρυδιά) Φυλλοβόλο δένδρο, γηγενές στην Κίνα και την Ταϊβάν. Εισήχθη στην Ευρώπη το 18 ο αιώνα και χρησιμοποιήθηκε ως καλλωπιστικό, ενώ σήμερα έχει πλέον εκτεταμένη εξάπλωση. Είναι δίοικο φυτό και ανήκει στην οικογένεια Simaroubaceae. Φέρει μεγάλα και σύνθετα φύλλα, τα άνθη του είναι πενταμερή και διατάσσονται σε ταξιανθία φόβης, ενώ ο καρπός είναι σαμάρα. Η ανθοφορία διαρκεί από τον Απρίλιο ως τον Ιούνιο και η ωρίμανση των καρπών έχει ολοκληρωθεί μέχρι τα τέλη Ιουλίου. Αποτελεί ένα ιδιαίτερα επιθετικό είδος, αφ ενός γιατί έχει την ικανότητα να εποικίζει υποβαθμισμένες οικολογικά περιοχές, αφ ετέρου γιατί εκκρίνει πληθώρα αλληλοπαθητικών ουσιών. Acacia cyanophylla Lindl. (κοινώς Ακακία) Αείφυλλο δένδρο με καταγωγή από την Αυστραλία. Είναι αρκετά διαδεδομένο ως καλλωπιστικό φυτό και πλέον απαντάται σε πολλές περιοχές στον πλανήτη. Ανήκει στην οικογένεια Fabaceae. Τα φύλλα της ακακίας είναι πτεροσχιδή, αρτιόληκτα. Τα άνθη της είναι πενταμερή, ακτινόμορφα με πολυάριθμους στήμονες, με έγχρωμα νήματα και διατάσσονται σε μικρές σφαιροειδείς ταξιανθίες. Η ανθοφορία διαρκεί από τα τέλη του χειμώνα έως τα μέσα της άνοιξης. Ο καρπός είναι λοβός και τα σπέρματα χωρίζονται με κάθετα χωρίσματα σε μονόσπερμα τμήματα. Η ωρίμανση των καρπών ολοκληρώνεται τον Ιούνιο. Capparis spinosa (κοινώς Κάππαρη) Φυλλοβόλος θάμνος, ενδημικό φυτό της περιοχής της Μεσογείου. Ανήκει στην οικογένεια Capparaceae. Είναι ξεροφυτικό είδος και ως εκ τούτου αναπτύσσεται την περίοδο του καλοκαιριού. Τα φύλλα του είναι ωοειδή και σαρκώδη με μικρά αγκάθια στη βάση του μίσχου τους. Οι βλαστοί διακλαδίζονται και απλώνονται στο έδαφος. Τα άνθη του φύονται μεμονωμένα, είναι μεγάλα και έχουν λευκό χρώμα. Ο καρπός είναι κάψα και η ωρίμανσή του ολοκληρώνεται ως το τέλος του Αυγούστου. Ceratonia siliqua L (κοινώς Χαρουπιά) Σκληρόφυλλο αείφυλλο δέντρο, χαρακτηριστικό του Μεσογειακού οικοσυστήματος. Είναι μόνοικο ή δίοικο φυτό και ανήκει στην οικογένεια Fabaceae. Τα φύλλα του είναι σύνθετα, δερματώδη, και στιλπνά στην άνω επιφάνεια. Τα άνθη του είναι μικρά, 42

58 Υλικά και Μέθοδοι πράσινα, χωρίς πέταλα και εκπτύσσονται σε μασχαλιαίους ή πλευρικούς βότρυες. Ο καρπός της χαρουπιάς είναι ιδιαίτερα σκληρός, ξυλώδης και πεπλατυσμένος λοβός. Η ανθοφορία διαρκεί από το φθινόπωρο μέχρι τα μέσα καλοκαιριού του επόμενου έτους. Η ωρίμαση των καρπών ολοκληρώνεται μέχρι τα τέλη Αυγούστου. Acer negundo L. (κοινώς σφενδάμι) Φυλλοβόλο δένδρο, με εξάπλωση κυρίως στη βόρεια εύκρατη ζώνη. Είναι δίοικο φυτό και ανήκει στην οικογένεια Aceraceae. Τα φύλλα είναι σύνθετα και αποτελούνται από τρία έως επτά φυλλάρια με ελαφρώς πριονωτά άκρα. Τα άνθη είναι μικρά και εμφανίζονται νωρίς την άνοιξη. Ο καρπός είναι σαμάρα. Laurus nobilis L. (κοινώς Δάφνη) Αείφυλλος θάμνος της ελληνικής χλωρίδας, γνωστός στη Μεσόγειο. Είναι δίοικο φυτό και ανήκει στην οικογένεια Lauraceae. Τα φύλλα του είναι εναλλασσόμενα, ακέραια, λογχοειδή και έχουν αρωματική οσμή. Τα άνθη εκπτύσσονται την άνοιξη. Ο καρπός είναι δρύπη με σαρκώδες περικάρπιο και μεγάλο σπέρμα. Ωριμάζει το καλοκαίρι. Melia azedarach L (κοινώς Μελιά) Φυλλοβόλο δένδρο, γηγενές της Ασίας, αλλά καλλιεργείται ως καλλωπιστικό φυτό σε θερμότερες περιοχές του πλανήτη. Ανήκει στην οικογένεια Meliaceae. Τα φύλλα του είναι σύνθετα, τα άνθη του αναπτύσσονται σε μεγάλους ποδίσκους και ο καρπός είναι δρύπη. Η περίοδος ανθοφορίας ξεκινά στα τέλη της άνοιξης και η καρποφορία το καλοκαίρι. Ανήκει στα δηλητηριώδη φυτά, με τον καρπό και τον φλοιό να είναι τοξικά. Πρωτόκολλο δειγματοληψίας και μετρήσεων Όπως ήδη αναφέρθηκε, το πειραματικό υλικό της μελέτης αποτελούν οι πράσινοι καρποί των προαναφερόμενων ειδών και τα αντίστοιχα ώριμα φύλλα. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν τα περικάρπια των πράσινων καρπών (η εκτεθειμένη στον άπλετο φωτισμό πλευρά) και επιπλέον τα πράσινα σπέρματα των ειδών N. oleander και A. 43

59 Υλικά και Μέθοδοι cyanophylla όπου αυτό ήταν μεθοδολογικά εφικτό. Αξίζει να σημειωθεί, ότι τα σπέρματα των λοιπών πειραματοφύτων (με εξαίρεση το C. siliqua) δεν είναι πράσινα. Τα φύλλα, σε κάθε περίπτωση, αποτελούν το υλικό «μάρτυρα» για κάθε φυτό. Οι συλλογές των πράσινων καρπών και των φύλλων τοποθετούνται χρονικά από τις αρχές Μαΐου έως και τα μέσα Νοεμβρίου. Είναι η περίοδος που οι καρποί διανύουν το στάδιο της ανάπτυξης και ωρίμανσής τους. Η περίοδος αυτή διαφέρει ελαφρώς μεταξύ των ειδών και μπορεί να μετατοπίζεται από χρονιά σε χρονιά, καθώς επηρεάζεται από τις επικρατούσες κλιματολογικές συνθήκες. Συγκεκριμένα σε κάθε δειγματοληψία τηρήθηκαν οι εξής προϋποθέσεις: Συλλέγονταν ώριμα φύλλα από την νότια πλευρά της εξωτερικής κόμης του φυτού, χωρίς ορατά σημάδια προσβολής και χωρίς ορατή παρουσία ανθοκυανινών. Οι καρποί ήταν αποκλειστικά πράσινοι, συνεπώς σε φάση πριν ολοκληρωθεί η ωρίμανση των σπερμάτων τους και όμοιας πάντα ηλιακής έκθεσης με τα αντίστοιχα φύλλα. Για την πλειοψηφία των πειραματικών μετρήσεων, επιλέχθηκαν τέσσερα άτομα ανά φυτικό είδος. Μοναδικές εξαιρέσεις αποτελούν η επιλογή περισσοτέρων ατόμων του είδους N. oleander για τις μετρήσεις της in vivo απορρόφησης στα 820 nm (10 άτομα) και η επιλογή λιγότερων ατόμων (μόλις δύο, λόγω περιορισμένης πρόσβασης) για το είδος A. altissima και την χρωματογραφική ανάλυση των καροτενοειδών. Η κάθε συλλογή περιελάμβανε 5-10 καρπούς νότιας έκθεσης και τα αντίστοιχα σε αριθμό και έκθεση φύλλα από κάθε άτομο. Τα δείγματα τοποθετήθηκαν στα ειδικά πλαστικά σακουλάκια μαζί με διηθητικό χαρτί εμποτισμένο με νερό, ώστε να αποφευχθούν οι υδατικές απώλειες, και μεταφέρθηκαν στον εργαστηριακό χώρο για περαιτέρω μετρήσεις ή προσωρινή αποθήκευση. Ο αριθμός των επαναλήψεων για κάθε πείραμα αναγράφεται στη λεζάντα των αντίστοιχων σχημάτων (βλ. Αποτελέσματα). Τα πειράματα του προσδιορισμού των χρωστικών μέσω της κλασικής μεθόδου εκχύλισης-φασματοφωτομέτρησης πραγματοποιήθηκαν σε συνδυασμό με τις αναλύσεις υγρής χρωματογραφίας (HPLC). Πέραν του ποιοτικού διαχωρισμού των καροτενοειδών, ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στον έλεγχο της λειτουργικότητας του κύκλου των ξανθοφυλλών. Για τον λόγο αυτό, οι χρωματογραφικές αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν σε δείγματα που είχαν συλλεχθεί κατά τη διάρκεια του μεσημεριού (δείγματα φωτός) ή είχαν παραμείνει μετά τη δειγματοληψία στο σκοτάδι και σε 44

60 Υλικά και Μέθοδοι θερμοκρασία δωματίου για τουλάχιστον 12 ώρες (δείγματα σκοταδιού). Κατά την μεσημεριανή συλλογή, ολόκληροι καρποί αποθηκεύθηκαν στο υγρό άζωτο, με σημασμένη την εκτεθειμένη στο φως πλευρά τους. Η απομόνωση των περικαρπίων και σπερμάτων πραγματοποιήθηκε στον εργαστηριακό χώρο με ταχείς ρυθμούς και σε χαμηλές θερμοκρασίες, παρουσία υγρού αζώτου. Η αποθήκευση των δειγμάτων για τα πειράματα της χρωματογραφίας και της απομόνωσης των θυλακοειδών έγινε στους -80 ο C μέχρι τη στιγμή της ανάλυσης. Για τις υπόλοιπες πειραματικές μεθόδους χρησιμοποιήθηκαν νωπά δείγματα από τις τρέχουσες δειγματοληψίες στο πεδίο, που παρέμειναν στο σκοτάδι σε θερμοκρασία δωματίου μέχρι τη μέτρηση (προσκοτεινιασμένα δείγματα). Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις φωτοπερατότητας σε φύλλα και περικάρπια των ειδών N. oleander, Rosa sp., A. altissima και A. cyanophylla. Απουσιάζει το είδος C. spinosa, καθώς δεν ήταν εφικτή η μέτρηση στους καρπούς του. Χρησιμοποιήθηκε το όργανο μέτρησης φωτός LI-250A (LI-COR, Inc. Environmental, U.S. & Canada) με τον αντίστοιχο τύπο ανιχνευτή (Quantum, μmoles m 2 s 1 ). Δυσκολίες - περιορισμοί κατά τη συλλογή καρπών & την εφαρμογή πειραματικών πρωτοκόλλων Οι δυσκολίες που συναντά κανείς στη δειγματοληψία του προς μελέτη φυτικού υλικού είναι πολλές φορές περιοριστικές του μεγέθους του δείγματος (n) και του αριθμού των πειραματικών επαναλήψεων. Στα περισσότερα φυτά του μεσογειακού οικοσυστήματος, η ανθοφορία εμφανίζεται κατά την περίοδο της άνοιξης και η καρποφορία την περίοδο του καλοκαιριού. Σε γενικές γραμμές, η χρονική διάρκεια της καρποφορίας μεταβάλλεται ανάλογα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες που επικρατούν. Συχνά παρατηρείται μικρότερη διάρκεια καρποφορίας ή/και πρώιμη ωρίμανση των καρπών, που δεν επιτρέπει την πραγματοποίηση επαναληπτικών δειγματοληψιών και πειραμάτων. Στην περίπτωση των δίοικων φυτών είναι αναγκαία η έγκαιρη αναγνώριση και σήμανση των θηλυκών ατόμων, προκειμένου να μην χαθεί η περίοδος καρποφορίας, αλλά αντιθέτως να διευκολυνθεί ο χρονικός προγραμματισμός των δειγματοληψιών. 45

61 Υλικά και Μέθοδοι Η μειωμένη αναπαραγωγική ικανότητα που μπορεί να παρατηρηθεί σε ορισμένες περιπτώσεις, αλλά και η ανάπτυξη των καρπών σε σημεία του φυτού που δεν είναι προσβάσιμα (π.χ. σε μεγάλο ύψος στα περισσότερα δένδρα), συνεπάγεται την αναζήτηση περισσοτέρων ατόμων, που συνήθως είναι και αρκετά απομακρυσμένα μεταξύ τους. Η μορφολογία-ανατομία πολλών καρπών δυσχεραίνει ή δεν επιτρέπει την εφαρμογή ορισμένων πειραματικών μεθόδων. Στα πλαίσια της παρούσας μελέτης, μπορούν να αναφερθούν χαρακτηριστικά: (α) η αδυναμία λήψης φασμάτων ανακλαστικότητας στα σπέρματα του N. oleander, λόγω παρουσίας τριχώματος, (β) η αδυναμία διαχωρισμού των περικαρπίων και των σπερμάτων χωρίς να καταστραφεί το περικάρπιο του C. siliqua, (γ) η δυσκολία στη λειοτρίβηση των περικαρπίων των N. oleander και Rosa sp., λόγω της χαρακτηριστικής σκληρότητας τους. Η πλειοψηφία των πειραματικών πρωτοκόλλων και των επιστημονικών οργάνων που χρησιμοποιούνται για την μελέτη της φωτοσύνθεσης, έχουν αναπτυχθεί και βελτιστοποιηθεί για την περίπτωση των φύλλων. Συνεπώς, για τις αντίστοιχες μετρήσεις σε καρπούς απαιτούνται κατάλληλες τροποποιήσεις στις μεθόδους αλλά και στις διατάξεις των οργάνων. Προσδιορισμός φωτοσυνθετικών χρωστικών Απομόνωση Φασματοφωτομετρικός προσδιορισμός Ο προσδιορισμός των φωτοσυνθετικών χρωστικών πραγματοποιήθηκε με την κλασική μέθοδο της λειοτρίβησης των δειγμάτων, παραλαβής των εκχυλισμάτων και μέτρησης της απορρόφησης σε φασματοφωτόμετρο. Χρησιμοποιήθηκαν φύλλα και περικάρπια των ειδών N. oleander, Rosa sp., A. altissima, A. cyanophylla, C. spinosa, καθώς επίσης και σπέρματα των N. oleander και A. cyanophylla. Ελήφθησαν δίσκοι γνωστής επιφάνειας για κάθε είδος, που χρησιμοποιήθηκαν είτε για τις εκχυλίσεις είτε για τον προσδιορισμό της ξηρής βιομάζας. Στην περίπτωση των σπερμάτων χρησιμοποιήθηκε συγκεκριμένος αριθμός τους, γνωστού νωπού βάρους, τόσο για τον ποσοτικό προσδιορισμό των χρωστικών όσο και για τη μέτρηση της ξηρής βιομάζας. 46

62 Υλικά και Μέθοδοι Οι εκχυλίσεις έγιναν σε γουδί πορσελάνης παρουσία απόλυτης μεθανόλης (CH 3 OH 100 %), με την προσθήκη μικρής ποσότητας καθαρής άμμου και υγρού αζώτου, για τη διευκόλυνση της λειοτρίβισης, καθώς επίσης και μικρής ποσότητας ανθρακικού ασβεστίου (CaCO 3 ), για να αποτραπεί η οξίνιση του εκχυλίσματος και η μετατροπή της χλωροφύλλης σε φαιοφυτίνη. Ακολούθησε φυγοκέντρηση των δειγμάτων στις 6000 στροφές για περίπου 10 min και φωτομέτρηση του καθαρού υπερκειμένου σε φασματοφωτόμετρο διπλής δέσμης τύπου Shimadzu UV-160A. Οι τελικές συγκεντρώσεις των χλωροφυλλών (a και b) και των ολικών καροτενοειδών υπολογίστηκαν με τη βοήθεια των εξισώσεων των Lichtenthaler & Wellburn (1983): C a = 15,65A 666 7,34A 653, C b = 27,05A ,21A 666, C x+c = (1000A 470 2,86C a 129,2C b )/221, όπου Α 666, Α 653 και Α 470 οι τιμές απορρόφησης στα αντίστοιχα μήκη κύματος. Οι συγκεντρώσεις ανάγονται ανά μονάδα φυλλικής επιφάνειας (cm²) και επιπλέον ανά μονάδα ξηρού βάρους (gr) για τα είδη N. oleander και A. cyanophylla. Επιπλέον, πέραν των συνολικών χλωροφυλλών (Chls) και καροτενοειδών (Car), υπολογίστηκαν και οι σχετικές αναλογίες τους (Chl a/b και Car/Chls). Χρωματογραφική ανάλυση καροτενοειδών Ο περαιτέρω διαχωρισμός των καροτενοειδών και ιδιαίτερα των συστατικών του κύκλου των ξανθοφυλλών πραγματοποιήθηκε με υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC, high performance liquid chromatography). Για την ανάλυση χρησιμοποιήθηκε σύστημα οργάνων υγρής χρωματογραφίας ανεστραμμένης φάσεως του οίκου Shimadzu (Εικόνα 2α) που απαρτίζεται από: αντλία LC-10 AD, μονάδα απαέρωσης DGU-20A, αυτόματο δειγματολήπτη SIL-HT C, θάλαμο ρύθμισης θερμοκρασίας CTO-10ACVP, φασματοφωτομετρικό ανιχνευτή παράταξης διόδων (diode array, SPD-Μ10A VP) και στήλη Zorbax ODS (4,6 x 250 mm) non-endcapped (Rockland Technologies, Chadds Ford, RA, USA). Οι επιμέρους μονάδες του χρωματογράφου ελέγχονταν κεντρικά από ηλεκτρονικό υπολογιστή, μέσω της μονάδας ελέγχου (controller SCL-10AVP) με τη βοήθεια του λογισμικού προγράμματος Class VP. 47

63 Υλικά και Μέθοδοι Η έκλουση των χρωστικών πραγματοποιήθηκε με ισοκρατικό σύστημα και ταχύτητα ροής 1 ml min 1 σε δύο στάδια, συνολικής διάρκειας 40 min σύμφωνα με τους Thayer & Björkman (1990). Τα πρώτα 20 min ο φέρων διαλύτης ήταν μείγμα μεθανόλης (CH 3 OH): ακετονιτριλίου (CH 3 CN), 15:85 v/v, ενώ στα επόμενα 20 min μείγμα μεθανόλης (CH 3 OH): οξικού αιθυλίου (C 4 H 8 O 2 ), 68:32 v/v. Για κάθε χρωματογραφία εκχύθηκαν στη στήλη 50 μl δείγματος, ενώ μεταξύ δύο χρωματογραφιών μεσολαβούσε εξισορρόπηση της στήλης, για τουλάχιστον 10 min, με τον φέροντα διαλύτη της πρώτης φάσης. Οι χρωστικές ανιχνεύθηκαν στα 445 nm. Για κάθε δείγμα πραγματοποιήθηκαν δύο επαναληπτικές αναλύσεις (replications). (α) (β) Εικόνα 2. Σύστημα υγρού χρωματογράφου του οίκου Shimadzu (α) και ενδεικτικό χρωματογράφημα των φωτοσυνθετικών χρωστικών (β). Οι χρωστικές ταυτοποιήθηκαν με βάση τον χρόνο κατακράτησης (Rt, retention time) και το φάσμα απορρόφησης. Η επιφάνεια κάθε κορυφής μετατράπηκε σε τιμή συγκέντρωσης λαμβάνοντας υπόψη τον όγκο φόρτωσης (50 μl) και τους αντίστοιχους συντελεστές μετατροπής για κάθε χρωστική (conversion factors) που προέκυψαν από τη βαθμονόμηση του συστήματος ανάλυσης. Η βαθμονόμηση έγινε με πρότυπες ουσίες λουτεΐνης, ζεαξανθίνης και β-καροτενίου (Extrasynthese, Lyon Nord, France). Προσδιορισμός χρωστικών μέσω δεικτών της in vivo ανακλαστικότητας Όπως αναλύεται εκτενώς και στην Εισαγωγή της παρούσας διατριβής (βλέπε Η ανακλαστικότητα των φυτικών οργάνων και η λειτουργική σημασία της), τα φάσματα ανακλαστικότητας παρακάμπτουν ορισμένους περιορισμούς των παραδοσιακών μεθόδων και φαίνεται ότι παρέχουν αξιόπιστη και γρήγορη εκτίμηση του περιεχομένου των συνολικών χλωροφυλλών καθώς και της αναλογίας χλωροφυλλών προς καροτενοειδή τόσο στα φύλλα, όσο και τους βλαστούς (Peñuelas & Filella, 1998; Gamon & Surfus, 1999). Η εκτίμηση των περιεχομένων χρωστικών βασίζεται σε 48

64 Υλικά και Μέθοδοι δείκτες, που εξάγονται βάσει εξισώσεων από τα αντίστοιχα φάσματα ανακλαστικότητας (Gamon & Surfus, 1999). Η μέτρηση της in vivo ανακλαστικότητας έγινε με τη χρήση φορητού φασματοραδιόμετρου (φασματικού ανιχνευτή υψηλής ανάλυσης) τύπου Unispec (PP- Systems, Haverhill, MA, USA). Το σύστημα είναι εφοδιασμένο με ανιχνευτή συστοιχίας διόδων, ενσωματωμένη πηγή αλογόνου και διακλαδούμενη οπτική ίνα, που έρχεται σε επαφή με τον ιστό και παρέχει τη δυνατότητα πολλαπλών μετρήσεων σε μικρές επιφάνειες του προς μελέτη φυτικού ιστού. Ο ένας κλάδος της οπτικής ίνας μεταφέρει φως από την εσωτερική πηγή του οργάνου προς το δείγμα, ενώ ο δεύτερος συλλαμβάνει και επιστρέφει το ανακλώμενο φως στον ανιχνευτή (Σχήμα 8). Σε κάθε μέτρηση, το Σχήμα 8. Σχηματική απεικόνιση φάσμα ανακλαστικότητας προκύπτει από τον λόγο I/Io της διάταξης του φορητού ανακλασίμετρου. συναρτήσει του μήκους κύματος και για εύρος φάσματος nm, όπου I είναι η ανακλαστικότητα του δείγματος σε κάθε μήκος κύματος και Io η αντίστοιχη ανακλαστικότητα του μάρτυρα. Ως μάρτυρας χρησιμοποιήθηκε πρότυπη λευκή επιφάνεια υψηλής ανακλαστικότητας (~97%) που παρέχει το όργανο (reference standard for calibration). Η μορφολογία και το μέγεθος των καρπών δεν επέτρεψε τη χρήση του leaf clip της οπτικής ίνας για τη σταθεροποίηση του δείγματος. Για να παρακαμφθεί το εμπόδιο αυτό η οπτική ίνα στερεώθηκε, με τη βοήθεια σύνθετου σφικτήρα, σε μεταλλικό στήριγμα. Ακολούθως, τα δείγματα προσαρμόστηκαν με προσοχή μεταξύ της οπτικής ίνας του οργάνου και της επιφάνειας της τράπεζας ενός στερεοσκοπίου. Η οπτική ίνα ήταν σε επαφή με τον αντίστοιχο ιστό (κάθετη πρόσπτωση), χωρίς ωστόσο να τον τραυματίζει. Η ίδια διάταξη χρησιμοποιήθηκε και για τη λήψη φάσματος από την πρότυπη λευκή επιφάνεια του οργάνου. Τα είδη N. oleander, Rosa sp. και C. spinosa χρησιμοποιήθηκαν για να ελεγχθεί εάν υπάρχει αποδεκτή συσχέτιση μεταξύ των δεικτών ανακλαστικότητας NDI, PRI και Chl b:a, με τις περιεχόμενες χλωροφύλλες (Chls) και τις αναλογίες Car/Chls και Chl b/a, των φύλλων, και των καρπών. Συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις ανακλαστικότητας της επιφάνειας άθικτων φύλλων και καρπών, τα οποία εν συνεχεία 49

65 Υλικά και Μέθοδοι εκχυλίσθηκαν σε απόλυτη μεθανόλη. Ο προσδιορισμός των χρωστικών πραγματοποιήθηκε φασματοφωτομετρικά σύμφωνα με τις εξισώσεις των Lichtenthaler & Wellburn (1983), ενώ η περαιτέρω ανάλυση των καροτενοειδών για τα είδη N. oleander και Rosa sp. με χρωματογραφική ανάλυση (βλέπε Χρωματογραφική ανάλυση καροτενοειδών). Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις ανακλαστικότητας άθικτων καρπών και φύλλων των υπόλοιπων φυτικών ειδών. Ως εναλλακτική μέθοδος εκτίμησης της λειτουργικότητας του κύκλου των ξανθοφυλλών (βαθμός μετατροπής της βιολαξανθίνης σε ζεαξανθίνη), έχει προταθεί η χρήση του δείκτη της in vivo ανακλαστικότητας ΔPRI στα μήκη κύματος 531 και 570 nm (Gamon & Surfus, 1999). Η σχέση του συγκεκριμένου δείκτη με την παράμετρο του DEPS ελέγχθηκε στα είδη N. oleander και Rosa sp. Το πειραματικό πρωτόκολλο που εφαρμόσθηκε για την εκτίμηση του ΔPRI είναι σε συμφωνία με τη μέθοδο που προτείνουν οι Gamon & Surfus (1999), με ορισμένες τροποποιήσεις. Το πείραμα πραγματοποιήθηκε με τη μέγιστη δυνατή ένταση φωτός της πηγής ( 900 μmol m 2 s 1 ) που ιδανικά θα έπρεπε να αντιστοιχεί στα επίπεδα της έντασης που δέχεται το φυτικό όργανο στο φυσιολογικό του μικροπεριβάλλον. Η πηγή φωτός ανάβει και το προσκοτεινιασμένο δείγμα φωτίζεται, ενώ ταυτόχρονα λαμβάνεται το πρώτο φάσμα ανακλαστικότητας που αντιστοιχεί στις συνθήκες σκοταδιού. Σε κάθε σάρωση το όργανο δίνει εκτίμηση του δείκτη PRI (ως R 531 R 570 /R R 570 ), ο οποίος μεταβάλλεται από την έναρξη του φωτισμού μέχρι και την σταθεροποίησή του. Για τα πρώτα 3-4 min της μέτρησης λαμβάνονται φάσματα ανακλαστικότητας ανά 10 sec, προκειμένου να καταγραφεί η ταχεία φάση της απόκρισης του PRI κατά τη μετάβαση από το σκοτάδι στο φως. Εν συνεχεία, τα φάσματα λαμβάνονται ανά 30 sec μέχρι τη σταθεροποίηση της φάσης. Ο δείκτης ΔPRI δίδεται από τη σχέση ΔPRI = PRI dark PRI light. Εκτίμηση του δυναμικού της κυκλικής ροής ηλεκτρονίων Η εκτίμηση του δυναμικού της CEF βασίστηκε σε δύο πειραματικές προσεγγίσεις. Πρώτον, στην καταγραφή των μεταβολών του in vivo φθορισμού της χλωροφύλλης έπειτα από τη διακοπή του φωτισμού, όπου μετράται έμμεσα η αναγωγή της 50

66 Υλικά και Μέθοδοι πλαστοκινόνης (PQ). Θέλοντας να διερευνήσουμε και την εξάρτηση της πιθανής κυκλικής ροής από τα επιπέδα Ο 2 και CO 2, οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν κάτω από μεταβαλλόμενες συγκεντρώσεις αερίων. Δεύτερον, σε μεταβολές της απορρόφησης στα 820 nm, όπου προσδιορίστηκε ο αριθμός των φωτο-οξειδούμενων δραστικών κέντρων του PSI και ο χρόνος για την κατά το ήμισυ επανα-αναγωγή τους. Τα είδη N. oleander και Rosa sp. χρησιμοποιήθηκαν και στις δύο πειραματικές μεθόδους, ενώ τα υπόλοιπα κύρια πειραματόφυτα χρησιμοποιήθηκαν στα πειράματα παρακολούθησης των μεταβολών του φθορισμού της χλωροφύλλης σε συνθήκες υποξίας. Μεταβολές της απόδοσης του in vivo φθορισμού μετά τη διακοπή του φωτισμού, σε μεταβαλλόμενες συγκεντρώσεις αερίων Η πειραματική διαδικασία στηρίχθηκε στη μέθοδο παρακολούθησης μεταβολών του πάγιου in vivo φθορισμού της χλωροφύλλης στο προς μελέτη υλικό που φωτίζεται με σταθερή, υψηλή ένταση φωτός και εν συνεχεία μεταφέρεται ακαριαία στο σκοτάδι (Mano et al., 1995; Munné-Bosch et al., 2005; Kotakis et al., 2006). Οι μετρήσεις ελήφθησαν σε τρία ή τέσσερα διαδοχικά στάδια εναλλαγής φωτός-σκοταδιού, με αντίστοιχη μεταβολή της συγκέντρωσης του παρεχόμενου οξυγόνου (O 2 ), διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) και αζώτου (Ν 2 ). (α) (β) Για την καταγραφή του σήματος του Εικόνα 3. (α) Η συνδεσμολογία των φθορισμού χρησιμοποιήθηκε το οργάνων, φθορισμόμετρου Mini-Pam και μείκτη αερίων με τον φορητό ηλεκτρονικό φθορισμόμετρο ρυθμιζόμενου εύρους υπολογιστή για τις μετρήσεις των παλμού Mini-Pam (Walz, Effeltrich, μεταβολών του in vivo φθορισμού. (β) Η μεταλλική κυψελίδα που χρησιμοποιήθηκε Germany, Εικόνα 3α). Το συγκεκριμένο για την τοποθέτηση των δειγμάτων και που φθορισμόμετρο διαθέτει τρεις εσωτερικές πηγές φωτός με διαφορετική δράση η στερεώθηκε στον ειδικό υποδοχέα του φθορισμόμετρου. καθεμία κι επιπλέον έχει τη δυνατότητα σύνδεσης και με μια εξωτερική πηγή φωτός. Η 51

67 Υλικά και Μέθοδοι πρώτη πηγή παρέχει παλλόμενο φως (ML, measuring light) χαμηλής έντασης (<0,2 μmoles m 2 s 1 ) και ρυθμιζόμενης συχνότητας ( Hz), που επάγει τον φθορισμό της χλωροφύλλης χωρίς να προκαλεί ακτινικό αποτέλεσμα (δεν επάγει, δηλαδή, φωτοχημικό και μη φωτοχημικό έργο). Η δεύτερη πηγή παρέχει ακτινικό φως (AL, actinic light) και στην πραγματικότητα είναι αυτή που κινητοποιεί ροή eˉ. Αντί της εσωτερικής πηγής ακτινικού φωτός μπορεί να χρησιμοποιηθεί και η εξωτερική πηγή αλογόνου (2050-HB) που έχει την ίδια δράση. Η τρίτη εσωτερική πηγή του οργάνου παρέχει τις λάμψεις κορεσμού (SP, saturating pulse) πολύ υψηλής έντασης (8000 μmoles m 2 s 1 ). Στο πειραματικό πρωτόκολλο που εφαρμόστηκε, δεδομένου ότι δεν ενδιέφερε ο προσδιορισμός της απόδοσης του PSII αλλά η παρακολούθηση του φθορισμού, δεν χρησιμοποιήθηκαν οι λάμψεις κορεσμού (SP). Το φως των εσωτερικών πηγών καθώς επίσης και το σήμα του φθορισμού της χλωροφύλλης μεταφέρονται μέσω της οπτικής ίνας στο δείγμα και τον ανιχνευτή, αντίστοιχα. Ο τελευταίος είναι συντονισμένος στη συχνότητα του ML και καταγράφει τις αλλαγές στα επίπεδα του εκπεμπόμενου φθορισμού υπό οποιεσδήποτε συνθήκες φωτισμού. Η βασική μονάδα του οργάνου συνδέεται με τον κατάλληλο υποδοχέα (2030-Β leaf clip), πάνω στον οποίο στερεώνονται η οπτική ίνα και το δείγμα. Στην προκειμένη περίπτωση, όπως θα αναφερθεί και παρακάτω, στον υποδοχέα στερεώθηκε μια μεταλλική κυψελίδα για να τοποθετείται το δείγμα. Η λειτουργία του οργάνου υποστηρίχθηκε από το λογισμικό Win Control μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή. Χρησιμοποιήθηκαν κομμένοι δίσκοι από φύλλα και περικάρπια, που τοποθετήθηκαν σε μια ειδικά κατασκευασμένη μεταλλική κυψελίδα (Εικόνα 3β), στο εσωτερικό της οποίας υπήρχε πάντα διηθητικό χαρτί εμποτισμένο με νερό, για να διατηρείται η υγρασία στο 100%. Η χρήση δίσκων παρακάμπτει τυχόν περιορισμούς στην ανταλλαγή αερίων μεταξύ του φυτικού ιστού και του εσωτερικού της κυψελίδας. Η μεταλλική κυψελίδα έφερε δύο οπές για την είσοδο και έξοδο του παρεχόμενου μείγματος αέρα και μετά την τοποθέτηση του δείγματος έκλεινε ερμητικά στο επάνω μέρος με μια λεπτή, διάφανη μεμβράνη και τη χρήση βαζελίνης. Το σύστημα κυψελίδας-δείγματος συνδεόταν εκατέρωθεν με τις κατάλληλες σωληνώσεις και προσαρμοζόταν στον ειδικό υποδοχέα του οργάνου (leaf clip). Μια αντλία μίξης αερίου (G400, Qubit Systems Α.Ε., Κίνγκστον, Καναδάς) και φιάλες υψηλής καθαρότητας αερίων Ν 2, Ο 2 και CO 2 (Air Liquide, Αθήνα, Ελλάδα) χρησιμοποιήθηκαν για να παραχθεί το απαιτούμενο μείγμα αερίων, το οποίο οδηγήθηκε 52

68 Υλικά και Μέθοδοι στην κυψελίδα με σταθερή ροή 1 ml min 1 μέσω των σωληνώσεων και μιας παγίδας νερού, για τη διατήρηση της υγρασίας του παρεχόμενου αέρα σε υψηλά επίπεδα. Στο τέλος της διάταξης ήταν συνδεδεμένο ένα ροόμετρο, για τον έλεγχο της ροής του αέρα κατά τη διάρκεια της μέτρησης (Εικόνα 3α). Για τον φωτισμό των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκε η εξωτερική πηγή λευκού φωτός (λάμπα αλογόνου 2050-HB) και ένταση περίπου 900 μmoles m 2 s 1 για 3 ή 4 min. Σε αυτή την ενότητα πειραμάτων χρησιμοποιήθηκαν τα είδη N. oleander, Rosa sp., A. altissima, A. cyanophylla και C. spinosa. Αναλυτικά το πειραματικό πρωτόκολλο παροχής αερίων διακρίνεται σε δύο ενότητες και διαμορφώνεται ως εξής: Μεταβολή μεμονωμένα του Ο 2 ή του CO 2 : (α) Για το σύνολο των κύριων πειραματοφύτων, τα επίπεδα παρεχόμενου O 2 μειώθηκαν από 21% (κανονικές συνθήκες) σε 1% και ακολούθησε επαναφορά σε 21%. Η συγκέντρωση CO 2 παρέμεινε σταθερή (0,04%) καθ όλη τη διάρκεια της μέτρησης, ενώ το Ν 2 λειτούργησε ως αέριο ισορροπίας (gas balance). (β) Επιπλέον, για το φυτό Rosa sp. πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις κατά τις οποίες η μεταβολή του O 2 ή του CO 2 ήταν σταδιακή. Ειδικότερα, το παρεχόμενο O 2 μειώθηκε από 21% σε 10% και εν τέλει σε 1%, ενώ ακολούθησε επαναφορά στις κανονικές συνθήκες. Σε όλα τα στάδια μείωσης του O 2, η συγκέντρωση CO 2 παρέμεινε σταθερή. Αντίστοιχα, το παρεχόμενο CO 2 από 0,04% των κανονικών συνθηκών αυξήθηκε σε 5 και 20%, ενώ ακολούθησε επαναφορά σε κανονικές συνθήκες. Σε όλα τα στάδια αύξησης του CO 2 η συγκέντρωση O 2 παρέμεινε σταθερή. Συμμεταβολή: Τα επίπεδα παρεχόμενου O 2 και CO 2 συμμεταβάλλονταν παράλληλα, ενώ η συγκέντρωση του Ν 2 παρέμεινε σταθερή (78,96%) καθ όλη τη διάρκεια της μέτρησης. Συγκεκριμένα, οι συγκεντρώσεις των αερίων ήταν 21% O 2 και 0,04% CO 2 (πρώτο στάδιο, κανονικές συνθήκες), 10% O 2 και 11,04% CO 2 (δεύτερο στάδιο), 1% O 2 και 20,04% CO 2 (τρίτο στάδιο) και επαναφορά στις κανονικές συνθήκες (τέταρτο στάδιο). Ως σημείο αναφοράς (control) χρησιμοποιήθηκαν οι κανονικές συνθήκες αερίων. 53

69 Υλικά και Μέθοδοι Συνοπτικά, η κινητική του ίχνους του φθορισμού περιγράφεται ως εξής (Σχήμα 9): Στα προσκοτεινιασμένα δείγματα που τοποθετήθηκαν στην κυψελίδα διοχετεύθηκε μείγμα αέρα με συγκέντρωση που αντιστοιχεί στις κανονικές συνθήκες (ambient conditions). Η φάση εξισορρόπησης διήρκησε περίπου 1-2 min πριν την ενεργοποίηση της εξωτερικής πηγής Χρόνος, sec Σχήμα 9. Ενδεικτική καμπύλη της μεταβολής του in vivo φθορισμού της χλωροφύλλης από φωτός. Στη φάση αυτή, με αναμμένο το τεμάχια περικαρπίων του είδους Rosa sp. Με την ML (measuring light) του οργάνου, ενεργοποίηση ακτινικού φωτός (AL on) μετρήθηκε ο φθορισμός F 0 και παρατηρείται άνοδος του φθορισμού, εν συνεχεία απόσβεση και σταθεροποίηση αυτού. Η ξεκίνησε η καταγραφή της πορείας του σήματος του φθορισμού. Εν συνεχεία, τα δείγματα φωτίστηκαν με το ακτινικό πηγή ακτινικού φωτός απενεργοποιείται (AL off) και ο φθορισμός μειώνεται έως το σημείο F 0. Ακολουθεί άνοδος του φθορισμού στο σκοτάδι έως το σημείο F P 0. φως (AL, αντιστοιχεί στην λευκή πηγή φωτός) και καταγράφηκε μια απότομη άνοδος του φθορισμού ακολουθούμενη από τη σταδιακή απόσβεση, λόγω της ενεργοποίησης της αλυσίδας ροής eˉ. Μετά τη σταθεροποίηση του σήματος του φθορισμού, η εξωτερική πηγή φωτός απενεργοποιήθηκε και καταγράφηκε μια απότομη πτώση του φθορισμού έως ένα κατώτατο σημείο, F 0, η οποία ακολουθείται από μια παροδική αύξηση έως μια μέγιστη τιμή (F P 0 ) μέσα στα επόμενα 60 sec. Η άνοδος του φθορισμού από το σημείο F 0 έως το F P 0 αποδίδεται στην αναγωγή της PQ από αναγωγικά ισοδύναμα του στρώματος του χλωροπλάστη. Η εκ νέου πτώση του φθορισμού από το σημείο F P 0 γίνεται πιο ομαλά αυτή τη φορά, γεγονός που αποδίδεται στην οξείδωση της πλαστοκινόνης από το μοριακό οξυγόνο. Τόσο το στάδιο του φωτισμού όσο και το στάδιο του σκοταδιού πραγματοποιήθηκαν κάτω από τις ίδιες συνθήκες αερίων και διήρκησαν περίπου 3-4 min. Λίγο πριν ολοκληρωθεί το στάδιο του σκοταδιού και ενεργοποιηθεί εκ νέου το ακτινικό φως (περίπου 1 min νωρίτερα) η συγκέντρωση του παρεχόμενου αέρα μεταβλήθηκε και το δείγμα εξισορροπήθηκε στις νέες συνθήκες. Με την ενεργοποίηση του φωτός ξεκίνησε η δεύτερη φάση φωτισμού του δείγματος και ακολούθησε η μετάβαση του στο σκοτάδι. Σε όλες τις μετρήσεις, η διαδικασία παρακολούθησης των μεταβολών του φθορισμού ξεκίνησε με τις κανονικές Φθορισμός χλωροφύλλης AL on AL off F0 F0 P 54

70 Υλικά και Μέθοδοι συγκεντρώσεις των αερίων και ολοκληρώθηκε με την επαναφορά του δείγματος σε αυτές (recovery). Η παροδική άνοδος του F 0 μετά την απενεργοποίηση του φωτός αποδίδεται σε αναγωγή της πλαστοκινόνης στο σκοτάδι και θεωρείται ενδεικτική των επιπέδων της πραγματοποιούμενης CEF γύρω από το PSI. Το σχετικό μέγεθος αυτής της ανόδου υπολογίσθηκε από την παράμετρο: (F P 0 F 0 )/F P 0, όπου F 0 το κατώτατο σημείο φθορισμού και F P 0 το μέγιστο σημείο φθορισμού μετά την απενεργοποίηση του ακτινικού φωτός (Mano et al., 1995; Kotakis et al., 2006). Μεταβολές της in vivo απορρόφησης στα 820 nm Tο φωτοχημικό κέντρο αντίδρασης του PSI (P 700 ), σε αντίθεση με το PSII, μπορεί να διεγερθεί από βαθύ ερυθρό φως (far-red). Η οξειδωμένη μορφή του P 700 (P ) εμφανίζει μια ευρεία κορυφή απορρόφησης γύρω από τα 700 nm, αλλά και μεταξύ 800 και 840 nm. Στην τελευταία περιοχή μηκών κύματος δεν επάγεται φθορισμός της χλωροφύλλης και ως εκ τούτου η μέτρηση των μεταβολών της απορρόφησης ενδείκνυται για την μελέτη των μεταβολών της οξειδοαναγωγικής κατάστασης του P 700 και των γεγονότων που λαμβάνουν χώρα γύρω από το PSI. Η ανίχνευση των μεταβολών της απορρόφησης του P γύρω στα 820 nm είναι πλεονεκτική διότι σε αυτό το εύρος μήκους κύματος είναι διαθέσιμες πολύ ισχυρές πηγές φωτός (LED), οι οποίες μπορούν να εφαρμοστούν χωρίς να λειτουργούν ως ακτινικό φως. Τα επίπεδα των PSI φωτο-οξειδούμενων φωτοχημικών κέντρων προσδιορίστηκαν με την καταγραφή των μεταβολών της απορρόφησης στα 820 nm. Χρησιμοποιήθηκε φθορισμόμετρο παλμού ρυθμιζόμενου εύρους (ΡΑΜ 101/102/103, Walz, Effeltrich, Γερμανία) εξοπλισμένο με έναν πομπό ED-800T και μια πηγή βαθέος ερυθρού (FR-102, far-red), σύμφωνα με τους Schreiber et al. (1988). Χρησιμοποιήθηκαν προσκοτεινιασμένα άθικτα φύλλα και καρποί, που παρεμβλήθηκαν μεταξύ μιας μη ανακλαστικής επιφάνειας και της οπτικής ίνας του οργάνου. Ιδιαίτερη προσοχή δόθηκε ώστε να καλυφθεί ολόκληρη η οριοθετημένη περιοχή της ίνας. Η μέτρηση ξεκίνησε με την ενεργοποίηση του φωτισμού μέτρησης (ML, measuring light) και την καταγραφή της απορρόφησης στο σκοτάδι για περίπου 30 sec, χρόνος που αντιστοιχούσε στη σταθεροποίηση του σήματος από το δείγμα. Εν συνεχεία, το PSI οξειδώθηκε με την παροχή συνεχούς βαθέος 55

71 Υλικά και Μέθοδοι ερυθρού φωτός (far-red) κορεσμένης έντασης (15 W m 2 ). Η δεξαμενή των φωτοοξειδούμενων PSI κέντρων (P ) εκτιμήθηκε από τον λόγο ΔA 820 /A 820, όπου ΔA 820 είναι η υπολογιζόμενη διαφορά μεταξύ της αρχικής και της τελικής τιμής A 820 (δηλαδή, πριν και μετά την ενεργοποίηση του βαθέος ερυθρού, αντίστοιχα). Με την απενεργοποίηση του βαθέος ερυθρού φωτός, η απορρόφηση επανήλθε στα αρχικά επίπεδα, μετά από την επανα-αναγωγή του PSI. Ο ρυθμός μεταβολής της απορρόφησης κατά τη μετάβαση από το βαθύ ερυθρό στο σκοτάδι θεωρείται ενδεικτική των διαδικασιών που διευκολύνουν την επανα-αναγωγή του PSI (Maxwell & Biggins, 1976; Bukhov et al., 2004). Προσδιορισμός της λειτουργικής αναλογίας των δύο φωτοσυστημάτων Ο προσδιορισμός της λειτουργικής αναλογίας των δύο φωτοσυστημάτων επιχειρήθηκε στα φυτικά είδη N. oleander, Rosa sp., A. altissima και A. cyanophylla. Επιτεύχθηκε μέσω της λήψης φασμάτων εκπομπής φθορισμού από απομονωμένα θυλακοειδή σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες (77Κ). Η απόδοση στην απομόνωση των θυλακοειδών εξαρτάται από τις ιδιαιτερότητες/φύση του προς μελέτη υλικού/ιστού και τη σύσταση των ρυθμιστικών διαλυμάτων απομόνωσης και έκπλυσης. Αξίζει να σημειωθεί ότι η απομόνωση των θυλακοειδών είναι μια ιδιαίτερα χρονοβόρα διαδικασία, ενώ η λήψη των φασμάτων φθορισμού είναι σύντομη. Απομόνωση θυλακοειδών Από τα φύλλα που είχαν συλλεχθεί αφαιρέθηκε η κεντρική νεύρωση, ενώ από τους καρπούς χρησιμοποιήθηκαν μόνο οι εκτεθειμένες στο ηλιακό φως πλευρές τους. Και στις δύο περιπτώσεις, ο ιστός, αφού κόπηκε σε πολύ μικρά τεμάχια, λειοτριβήθηκε σε γουδί πορσελάνης παρουσία υγρού αζώτου. Εν συνεχεία, ο κονιορτοποιημένος ιστός εκχυλίστηκε με τη σταδιακή προσθήκη διαλύματος απομόνωσης (τελικός όγκος ml) που περιείχε: 10 mm KCl, 5 mm MgCl 2, 1 mm MnCl 2, 1 mm sodium ascorbate, 0,4 M Sorbitol, 0,5% BSA, 50 mm Tricine-KOH (ph 7,6). Το εκχύλισμα φυγοκεντρήθηκε για 2 min στα 1500g. Το ίζημα απορρίφθηκε, ενώ το υπερκείμενο φυγοκεντρήθηκε εκ νέου για 10 min στα 8000g. Ακολούθως, το υπερκείμενο της 56

72 Υλικά και Μέθοδοι δεύτερης φυγοκέντρησης απορρίφθηκε, ενώ το ίζημα επαναδιαλύθηκε ήπια με τη βοήθεια γυάλινης ράβδου και με τη σταδιακή προσθήκη ml διαλύματος έκπλυσης (10 mm KCl, 5 mm MgCl 2, 1 mm MnCl 2, 0,33 M Sorbitole, 0,05% BSA, 50 mm Tricine-KOH, ph 7,6). Ακολούθησαν δυο διαδοχικές αναδιαλύσεις - φυγοκεντρήσεις του ιζήματος στα 8000g για 10 min. Το τελικό ίζημα αναδιαλύθηκε σε 1 ml διαλύματος έκπλυσης και αποτέλεσε το προς μέτρηση δείγμα θυλακοειδών. Αξίζει να σημειωθεί ότι η βέλτιστη θερμοκρασία απομόνωσης και διατήρησης των θυλακοειδών κυμαίνεται από 0 ως 4 o C. Για τον λόγο αυτό τα διαλύματα παρέμειναν καθ όλη τη διάρκεια του πειράματος σε πάγο. Στην περίπτωση του Α. cyanophylla το ρυθμιστικό διάλυμα αντικαταστάθηκε με Tris-HCl. Φάσματα εκπομπής φθορισμού στους 77Κ Η λήψη φασμάτων εκπομπής φθορισμού έγινε με φασματοφθορισμόμετρο τύπου Hitachi F-2500 (Hitachi, Japan). Για τη διέγερση του φθορισμού (excitation light) χρησιμοποιήθηκε μήκος κύματος 490 nm (excitation slit 10 nm), ενώ η ανίχνευση του έγινε από τα 650 έως τα 800 nm (emission Εικόνα 4. Απομονωμένα θυλακοειδή χλωροπλάστών πριν (α) και μετά την slit 2,5 nm). Η σάρωση του φάσματος φυγοκέντρηση (β). πραγματοποιήθηκε με ταχύτητα 60 nm/min χωρίς χρονική υστέρηση. Τα δεδομένα της μέτρησης παρελήφθησαν σε μορφή ομαλοποιημένης καμπύλης και φύλλου δεδομένων για το εύρος nm με τη βοήθεια του λογισμικού προγράμματος Hitachi FL solution. Ο υπολογισμός της αναλογίας F 686nm /F 735nm χρησίμευσε ως ένδειξη της σχετικής αναλογίας των δύο φωτοσυστημάτων, PSII/PSI (Krause & Weis, 1984). (α) (β) 57

73 Υλικά και Μέθοδοι Σημαντικό βήμα στη διαδικασία της λήψης φασμάτων φθορισμού, αποτελεί η αραίωση των (α) πυκνών εναιωρημάτων θυλακοειδών. Συγκεκριμένα, η συγκέντρωση των συνολικών χλωροφυλλών κυμάνθηκε κοντά στα 10 μg ml 1 δείγματος (όπως προέκυψε από προκαταρκτικές (β) δοκιμές), για να αποφευχθεί ο κίνδυνος επανααπορρόφησης του φθορισμού (Weis, 1985). Για τον προσδιορισμό της κατάληλλης αραίωσης των δειγμάτων, σε μικρό όγκο εναιωρήματος θυλακοειδών προσδιορίστηκαν Σχετικές τιμές φθορισμού φασματοφωτομετρικά τα επίπεδα των χλωροφυλλών (σύμφωνα με τις εξισώσεις των Lichtenthaler & Wellburn, 1983), έπειτα από έκλουση σε απόλυτη μεθανόλη και φυγοκέντρηση. Για τη μέτρηση των φασμάτων φθορισμού χρησιμοποιήθηκαν λεπτοί, γυάλινοι σωλήνες Μήκος κύματος (nm) Εικόνα 5. (α) Η συνδεσμολογία του φασματοφθορισμόμετρου Hitachi F με τον φορητό ηλεκτρονικό υπολογιστή. (β) Ενδεικτική καμπύλη του φάσματος φθορισμού από τα nm. διαμέτρου 0,5 cm, στο εσωτερικό των οποίων τοποθετήθηκαν μl από το αραιωμένο εναιώρημα θυλακοειδών. Οι σωλήνες τοποθετήθηκαν προσεκτικά στην κατάλληλη υποδοχή-δοχείο Dewar του οργάνου, που περιείχε υγρό άζωτο και το δείγμα πάγωσε ακαριαία. Καθ όλη τη διάρκεια της μέτρησης διοχετεύθηκε στο φασματοφθορισμόμετρο συνεχής ροή αέριου αζώτου για να αποφευχθεί η συμπύκνωση υδρατμών. Εκτός των δειγμάτων που περιείχαν θυλακοειδή, έγινε λήψη φασμάτων φθορισμού και στο τυφλό δείγμα, που περιείχε αποκλειστικά διάλυμα έκπλυσης. Μετρήσεις φωτοσυνθετικών παραμέτρων (φθορισμόμετρο τύπου Handy-Pea) Στα φυτικά είδη N. oleander, Rosa sp., A. cyanophylla και A. altissima πραγματοποιήθηκαν συμπληρωματικές μετρήσεις για τον προσδιορισμό ορισμένων φωτοσυνθετικών παραμέτρων με το φθορισμόμετρο συνεχούς διέγερσης Handy-PEA (Hansatech Instruments Ltd, King s Lynn, Norfolk, UK). 58

74 Υλικά και Μέθοδοι Το συγκεκριμένο όργανο αποτελείται από μια κεντρική μονάδα και μια κεφαλή που φέρει τρεις λαμπτήρες τύπου LED. Η κεφαλή προσαρμόζεται απόλυτα στους ειδικούς υποδοχείς (leaf clips), οι οποίοι διαθέτουν ειδικό κλείστρο, που επιτρέπει ή αποκλείει τη διέλευση φωτισμού (Εικόνα 6). Η μέγιστη ένταση του φωτός διέγερσης που μπορεί να εκπεμφθεί από τους λαμπτήρες φτάνει τα 3000 Εικόνα 6. Φθορισμόμετρο συνεχούς μmol photons m 2 s 1 διέγερσης Handy-PEA. Αποτελείται, με μέγιστο εκπομπής στα από την κεντρική μονάδα και την 650 nm. O εκπεμπόμενος φθορισμός του κεφαλή με τους λαμπτήρες τύπου LED. Η κεφαλή προσαρμόζεται στους δείγματος ανιχνεύεται στα 700 nm από έναν ειδικούς υποδοχείς (leaf clips) με το κλείστρο. ειδικό ανιχνευτή που εντοπίζεται στο κέντρο της κεφαλής. Μήκη κύματος μικρότερα των 700 nm (ανακλώμενο φως) δεν επηρεάζουν την ανίχνευση, καθώς παρεμποδίζονται από ειδικό φίλτρο. Η αρχή λειτουργίας του οργάνου στηρίζεται στην ιδιότητα των λαμπτήρων LED να εκπέμπουν σταθερή ένταση φωτός περιορισμένου φασματικού εύρους. Αντιστοίχως, ο εκπεμπόμενος φθορισμός εντοπίζεται πάντα σε μεγαλύτερα μήκη κύματος από αυτά της πηγής. Συνεπώς, η ανίχνευση του φθορισμού γίνεται βάσει του μήκους κύματος και όχι της συχνότητας εκπομπής του. Απαραίτητη προϋπόθεση αυτής της αρχής λειτουργίας είναι ο φωτοσυνθετικός ιστός να μη δέχεται ακτινοβολία άλλης πηγής. Τα φθορισμόμετρα συνεχούς διέγερσης παρέχουν τη δυνατότητα μέτρησης της ταχείας φάσης επαγωγής του φθορισμού της χλωροφύλλης σε προσκοτεινιασμένους ιστούς. Οι πληροφορίες που προκύπτουν από την ανάλυση της ταχείας φάσης του φθορισμού απαντούν σε ερωτήματα για τις επιμέρους αποδόσεις και ροές ενέργειας κατά μήκος της αλυσίδας ροής ηλεκτρονίων των φωτεινών αντιδράσεων. Προσκοτεινιασμένοι, ολόκληροι καρποί και τα αντίστοιχα φύλλα τοποθετήθηκαν στους ειδικούς υποδοχείς. Το πρωτόκολλο της μέτρησης περιελάμβανε φωτισμό των δειγμάτων με ένταση 3000 μmol m 2 s 1 για 2 sec. Το σήμα του φθορισμού καταγράφηκε από τα 20 μs έως τα 2 s και με ρυθμό λήψης δεδομένων της τάξης 10 5, 10 4, 10 3, 10 2 και 10 καταμετρήσεις ανά δευτερόλεπτο για τα χρονικά διαστήματα μs, ms, 3-30 ms, ms και 0,3-2 s, αντίστοιχα (Hansatech, 2006). Η απεικόνιση του φθορισμού σε συνάρτηση με τον χρόνο μέτρησης και μάλιστα σε 59

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΤΙΚΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΤΙΚΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΤΙΚΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ Η φωτοσύνθεση είναι συνδυαστικό αποτέλεσμα επιμέρους διαδικασιών. Οι κυριότερες από αυτές είναι: Η φωτονιακή απορρόφηση από τις φωτοσυνθετικές χρωστικές και η

Διαβάστε περισσότερα

Φωτοσύνθεση. κυτταρική αναπνοή άμυλο. άλλες οργανικές ουσίες

Φωτοσύνθεση. κυτταρική αναπνοή άμυλο. άλλες οργανικές ουσίες Φωτοσύνθεση Φωτοσύνθεση Φωτοσύνθεση κυτταρική αναπνοή άμυλο άλλες οργανικές ουσίες γίνεται δυνατή μια αντίδραση που κάτω από άλλες συνθήκες δεν θα μπορούσε να συμβεί. Τι είναι και γιατί χρειάζεται το NADPH

Διαβάστε περισσότερα

Φωτοσύνθεση. κυτταρική αναπνοή άμυλο. άλλες οργανικές ουσίες

Φωτοσύνθεση. κυτταρική αναπνοή άμυλο. άλλες οργανικές ουσίες Φωτοσύνθεση Φωτοσύνθεση Φωτοσύνθεση κυτταρική αναπνοή άμυλο άλλες οργανικές ουσίες Φωτοσύνθεση hv χημική ενέργεια 1. Φωτεινές αντιδράσεις Διέγερση χλωροφύλλης Αλυσίδα μεταφοράς e - (Σχήμα Ζ της φωτοσύνθεσης)

Διαβάστε περισσότερα

ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ: ΦΩΤΕΙΝΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ

ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ: ΦΩΤΕΙΝΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ: ΦΩΤΕΙΝΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ Θερινό εξάμηνο 2015 Φωτοσύνθεση Η δέσμευση ηλιακής ενέργειας από τα φυτά, η μετατροπή

Διαβάστε περισσότερα

Φωτοσύνθεση. του σε υδατάνθρακες, καταναλώνοντας χημική ενέργεια που προέκυψε από ηλιακή ενέργεια

Φωτοσύνθεση. του σε υδατάνθρακες, καταναλώνοντας χημική ενέργεια που προέκυψε από ηλιακή ενέργεια Φωτοσύνθεση Οι διαδικασίες που οδηγούν στην αφομοίωση του CO 2 και τη μετατροπή του σε υδατάνθρακες, καταναλώνοντας χημική ενέργεια που προέκυψε από ηλιακή ενέργεια Ι. Μετατροπή της ηλιακής ακτινοβολίας

Διαβάστε περισσότερα

Φωτοσύνθεση. hv χημική ενέργεια. 1. Φωτεινές αντιδράσεις

Φωτοσύνθεση. hv χημική ενέργεια. 1. Φωτεινές αντιδράσεις Φωτοσύνθεση hv χημική ενέργεια 1. Φωτεινές αντιδράσεις παραγωγή ενέργειας (ATP) και αναγωγικής δύναμης (NADPH) που θα χρησιμοποιηθούν στην αναγωγή C 2 προς υδατάνθρακες Έκλυση Ο 2 ως παραπροϊόν της φωτόλυσης

Διαβάστε περισσότερα

26/5/2015. Φωτεινές αντιδράσεις - Σκοτεινές αντιδράσεις. Μήκος κύµατος φωτός (nm) φως. Σάκχαρα πρίσµα

26/5/2015. Φωτεινές αντιδράσεις - Σκοτεινές αντιδράσεις. Μήκος κύµατος φωτός (nm) φως. Σάκχαρα πρίσµα Δηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης Τµήµα Αγροτικής Ανάπτυξης Φάσµα απορρόφησης της χρωστικής ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ «Φωτοσύνθεση» Ορεστιάδα 2015 Φωτοσύνθεση CO 2 +2H 2 S (CH 2 O) + H 2 O + 2S 6CO 2 +12H 2 O C 6

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ 17/4/2018. «Φωτοσύνθεση» Φωτοσύνθεση. Φάσµα απορρόφησης της χρωστικής. Φωτεινές αντιδράσεις. Ρόλος των χρωστικών

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ 17/4/2018. «Φωτοσύνθεση» Φωτοσύνθεση. Φάσµα απορρόφησης της χρωστικής. Φωτεινές αντιδράσεις. Ρόλος των χρωστικών ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ CO 2 +2H 2 S Φωτοσύνθεση φως (CH 2 O) + H 2 O + 2S φως «Φωτοσύνθεση» 6CO 2 +12H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O + 6O 2 Φωτεινές αντιδράσεις - Σκοτεινές αντιδράσεις Μεµβράνες Θυλακοειδών Σάκχαρα

Διαβάστε περισσότερα

16/3/2017. Φωτεινές αντιδράσεις - Σκοτεινές αντιδράσεις. Μήκος κύµατος φωτός (nm) φως. πρίσµα. Σάκχαρα

16/3/2017. Φωτεινές αντιδράσεις - Σκοτεινές αντιδράσεις. Μήκος κύµατος φωτός (nm) φως. πρίσµα. Σάκχαρα Δηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης Τµήµα Αγροτικής Ανάπτυξης ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ «Φωτοσύνθεση» Φωτοσύνθεση CO 2 +2H 2 S (CH 2 O) + H 2 O + 2S 6CO 2 +12H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O + 6O 2 Φωτεινές αντιδράσεις

Διαβάστε περισσότερα

ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ 12Η 2 S + 6CΟ 2 C 6 H 12 Ο S + 6H 2 Ο

ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ 12Η 2 S + 6CΟ 2 C 6 H 12 Ο S + 6H 2 Ο ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ 1. (α). Ποια είναι τα τελικά προϊόντα της φωτεινής φάσης της φωτοσύνθεσης; (β). Τι είναι η φωτοσυνθετική φωσφορυλίωση και σε τι διακρίνεται; (γ) Εξηγήστε το ρόλο των ουσιών (α) καρβοξυδισμουτάση

Διαβάστε περισσότερα

Φωτοαναπνοή-παράγοντες που την επηρεάζουν

Φωτοαναπνοή-παράγοντες που την επηρεάζουν Φωτοαναπνοή-παράγοντες που την επηρεάζουν διαλυτότητα CO 2 ικανότητα καρβοξυλίωσης Rubisco Φωτοαναπνοή- κύκλος C2 Εναλλακτικές στρατηγικές περιορισμού της φωτοαναπνοής αύξηση [CO 2 ] στο μικροπεριβάλλον

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. Κυτταρική αναπνοή: Ο διαχειριστής της ενέργειας και των σκελετών άνθρακα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. Κυτταρική αναπνοή: Ο διαχειριστής της ενέργειας και των σκελετών άνθρακα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Κυτταρική αναπνοή: Ο διαχειριστής της ενέργειας και των σκελετών άνθρακα Η πορεία σχηματισμού του αμύλου στους χλωροπλάστες και της σακχαρόζης στο κυτταρόπλασμα Η πορεία σχηματισμού του αμύλου

Διαβάστε περισσότερα

φωτοχημική απόσβεση qp φωτοχημική απόσβεση NPQ

φωτοχημική απόσβεση qp φωτοχημική απόσβεση NPQ Η σημασία της φωτοσύνθεσης στη διατήρηση της ζωής στον πλανήτη ως ο μοναδικός ενδιάμεσος στη βιοχημική αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας στην βιόσφαιρα είναι γνωστός εδώ και πάρα πολλά χρόνια. Οι εξελίξεις

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (1). Τι είναι η φωτοσυνθετική φωσφορυλίωση και σε τι διακρίνεται; Είναι η διαδικασία κατά την οποία παράγεται ATP (στο χλωροπλάστη), με δέσμευση φωτεινής

Διαβάστε περισσότερα

Κυτταρική Βιολογία. Ενότητα 10 : Τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες ως τα ενεργειακά κέντρα των ευκαρυωτικών κυττάρων

Κυτταρική Βιολογία. Ενότητα 10 : Τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες ως τα ενεργειακά κέντρα των ευκαρυωτικών κυττάρων ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Κυτταρική Βιολογία Ενότητα 10 : Τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες ως τα ενεργειακά κέντρα των ευκαρυωτικών κυττάρων Παναγιωτίδης Χρήστος

Διαβάστε περισσότερα

Kυτταρική Bιολογία. Μιτοχόνδρια & Χλωροπλάστες - Τα Ενεργειακά Κέντρα των Ευκαρυωτικών Κυττάρων ΔIAΛEΞΕΙΣ 24 & 25 (27 /5/2016)

Kυτταρική Bιολογία. Μιτοχόνδρια & Χλωροπλάστες - Τα Ενεργειακά Κέντρα των Ευκαρυωτικών Κυττάρων ΔIAΛEΞΕΙΣ 24 & 25 (27 /5/2016) Kυτταρική Bιολογία ΔIAΛEΞΕΙΣ 24 & 25 (27 /5/2016) Μιτοχόνδρια & Χλωροπλάστες - Τα Ενεργειακά Κέντρα των Ευκαρυωτικών Κυττάρων Τα κύρια σημεία των διαλέξεων 24 & 25 Αποικοδόμηση & οξείδωση μακρομορίων,

Διαβάστε περισσότερα

ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ. Αυτότροφοι και ετερότροφοι οργανισμοί. Καρβουντζή Ηλιάνα Βιολόγος

ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ. Αυτότροφοι και ετερότροφοι οργανισμοί. Καρβουντζή Ηλιάνα Βιολόγος ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ Αυτότροφοι και ετερότροφοι οργανισμοί Η ζωή στον πλανήτη μας στηρίζεται στην ενέργεια του ήλιου. Η ενέργεια αυτή εκπέμπεται με τη μορφή ακτινοβολίας. Ένα πολύ μικρό μέρος αυτής της ακτινοβολίας

Διαβάστε περισσότερα

Κωνσταντίνος Π. (Β 2 ) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ

Κωνσταντίνος Π. (Β 2 ) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ Κωνσταντίνος Π. (Β 2 ) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ Βιοενεργητική είναι ο κλάδος της Βιολογίας που μελετά τον τρόπο με τον οποίο οι οργανισμοί χρησιμοποιούν ενέργεια για να επιβιώσουν και να υλοποιήσουν τις

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (1). Τι είναι η φωτοσυνθετική φωσφορυλίωση και σε τι διακρίνεται; (2). Εξηγήστε το ρόλο των ουσιών (α) καρβοξυδισμουτάση (β) NADPH στη σκοτεινή φάση της

Διαβάστε περισσότερα

Εργασία για το μάθημα της Βιολογίας. Περίληψη πάνω στο κεφάλαιο 3 του σχολικού βιβλίου

Εργασία για το μάθημα της Βιολογίας. Περίληψη πάνω στο κεφάλαιο 3 του σχολικού βιβλίου Εργασία για το μάθημα της Βιολογίας Περίληψη πάνω στο κεφάλαιο 3 του σχολικού βιβλίου Στο 3 ο κεφάλαιο του βιβλίου η συγγραφική ομάδα πραγματεύεται την ενέργεια και την σχέση που έχει αυτή με τους οργανισμούς

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 3 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ

Κεφάλαιο 3 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ Κεφάλαιο 3 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ 3.1 Ενέργεια και οργανισμοί Όλοι οι οργανισμοί, εκτός από αυτούς από αυτούς που έχουν την ικανότητα να φωτοσυνθέτουν, εξασφαλίζουν ενέργεια διασπώντας τις θρεπτικές ουσιές που περιέχονται

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

ΕΡΓΑΣΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΕΡΓΑΣΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Οι οργανισμοί εξασφαλίζουν ενέργεια, για τις διάφορες λειτουργίες τους, διασπώντας θρεπτικές ουσίες που περιέχονται στην τροφή τους. Όμως οι φωτοσυνθετικοί

Διαβάστε περισσότερα

3.1 Ενέργεια και οργανισμοί Όλοι οι οργανισμοί με εξαίρεση τους φωτοσυνθετικούς εξασφαλίζουν την απαραίτητη ενέργεια διασπώντας θρεπτικές ουσίες που

3.1 Ενέργεια και οργανισμοί Όλοι οι οργανισμοί με εξαίρεση τους φωτοσυνθετικούς εξασφαλίζουν την απαραίτητη ενέργεια διασπώντας θρεπτικές ουσίες που 3.1 Ενέργεια και οργανισμοί Όλοι οι οργανισμοί με εξαίρεση τους φωτοσυνθετικούς εξασφαλίζουν την απαραίτητη ενέργεια διασπώντας θρεπτικές ουσίες που περιέχονται στην τροφή τους. Αντίθετα οι φωτοσυνθετικοί,

Διαβάστε περισσότερα

Kυτταρική$Bιολογία$ Μιτοχόνδρια*&*Χλωροπλάστες*A** Τα*Ενεργειακά*Κέντρα*των* Ευκαρυωτικών*Κυττάρων!! ΔIAΛEΞΕΙΣ*17*&*18! (23!&!25/5/2012)!

Kυτταρική$Bιολογία$ Μιτοχόνδρια*&*Χλωροπλάστες*A** Τα*Ενεργειακά*Κέντρα*των* Ευκαρυωτικών*Κυττάρων!! ΔIAΛEΞΕΙΣ*17*&*18! (23!&!25/5/2012)! Kυτταρική$Bιολογία$ ΔIAΛEΞΕΙΣ*17*&*18! (23!&!25/5/2012)! Μιτοχόνδρια*&*Χλωροπλάστες*A** Τα*Ενεργειακά*Κέντρα*των* Ευκαρυωτικών*Κυττάρων!! Τα*κύρια*σημεία*των*διαλέξεων*17*&*18 Αποικοδόμηση!&οξείδωση!μακρομορίων,!βιολογικές!οξειδώσεις!&παραγωγή!

Διαβάστε περισσότερα

Ακτινοβολία. Η ακτινοβολία ως παράγοντας καταπόνησης. Καθοριστικής σημασίας

Ακτινοβολία. Η ακτινοβολία ως παράγοντας καταπόνησης. Καθοριστικής σημασίας Ακτινοβολία Η ακτινοβολία ως παράγοντας καταπόνησης Καθοριστικής σημασίας η ποσότητα (ως ροή φωτονίων), όσο και η ποιότητα (ως φασματική κατανομή) της ακτινοβολίας που δέχονται τα φυτά Ακτινοβολία ποσότητα

Διαβάστε περισσότερα

ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΤΙΚΟΥ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ

ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΤΙΚΟΥ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΤΙΚΟΥ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ Πολαρογραφική καταγραφή της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας Καταγραφή της φωτοσυνθετικής απόδοσης με τεχνικές επαγωγικού φθορισμού Αντιδράσεις Hill

Διαβάστε περισσότερα

1. Να οξειδωθούν και να παράγουν ενέργεια. (ΚΑΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ)

1. Να οξειδωθούν και να παράγουν ενέργεια. (ΚΑΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ) Θάνος Α. Β1 ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΡΙΤΟ 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Όλοι οι οργανισμοί προκειμένου να επιβιώσουν και να επιτελέσουν τις λειτουργίες τους χρειάζονται ενέργεια. Οι φυτικοί οργανισμοί μετατρέπουν

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 7η: Ανατομικά και φυσιολογικά χαρακτηριστικά φύλλων σκιάς και φύλλων φωτός του φυτού αριά (Quercus ilex).

Άσκηση 7η: Ανατομικά και φυσιολογικά χαρακτηριστικά φύλλων σκιάς και φύλλων φωτός του φυτού αριά (Quercus ilex). Εργαστηριακές Ασκήσεις Φυσιολογίας Καταπονήσεων των Φυτών Άσκηση 7η: Ανατομικά και φυσιολογικά χαρακτηριστικά φύλλων σκιάς και φύλλων φωτός του φυτού αριά (Quercus ilex). --------------Φύλλο Εργασίας--------------

Διαβάστε περισσότερα

3.1 Ενέργεια και οργανισμοί..σελίδα 2 3.2 Ένζυμα βιολογικοί καταλύτες...σελίδα 4 3.3 Φωτοσύνθεση..σελίδα 5 3.4 Κυτταρική αναπνοή.

3.1 Ενέργεια και οργανισμοί..σελίδα 2 3.2 Ένζυμα βιολογικοί καταλύτες...σελίδα 4 3.3 Φωτοσύνθεση..σελίδα 5 3.4 Κυτταρική αναπνοή. 5ο ΓΕΛ ΧΑΛΑΝΔΡΙΟΥ Μ. ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΑ 2/4/2014 Β 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ 3.1 Ενέργεια και οργανισμοί..σελίδα 2 3.2 Ένζυμα βιολογικοί καταλύτες...σελίδα 4 3.3 Φωτοσύνθεση..σελίδα 5 3.4 Κυτταρική

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΟ 3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ «ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ» ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Α. ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΜΕΣΑ ΣΤΗΝ ΤΑΞΗ. 1. Να ορίσετε την έννοια της Βιοενεργητικής.

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΟ 3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ «ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ» ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Α. ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΜΕΣΑ ΣΤΗΝ ΤΑΞΗ. 1. Να ορίσετε την έννοια της Βιοενεργητικής. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΟ 3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ «ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ» Α. ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΜΕΣΑ ΣΤΗΝ ΤΑΞΗ 1. Να ορίσετε την έννοια της Βιοενεργητικής. 2. Πώς οι αυτότροφοι οργανισμοί εξασφαλίζουν την τροφή

Διαβάστε περισσότερα

3.1 Ενέργεια και οργανισμοί

3.1 Ενέργεια και οργανισμοί Δημήτρης Η. Β 1 25.3.14 3 Ο Κεφάλαιο 3.1 Ενέργεια και οργανισμοί Η ενέργεια έχει κεντρική σημασία για έναν οργανισμό, γιατί ό,τι και να κάνουμε χρειαζόμαστε ενέργεια. Ο κλάδος της βιολογίας που ασχολείται

Διαβάστε περισσότερα

ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ

ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ Φωτοπροστατευτικός Ρόλος των Ανθοκυανινών στα Φύλλα του Φυτού Berberis cretica ΑΡΤΕΜΙΣ ΛΑΖΑΡΙΔΟΥ

Διαβάστε περισσότερα

3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Όλοι οι οργανισμοί προκειμένου να επιβιώσουν και να επιτελέσουν τις λειτουργίες τους χρειάζονται ενέργεια. Οι φυτικοί οργανισμοί μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια με τη διαδικασία

Διαβάστε περισσότερα

KΕΦΑΛΑΙΟ 3ο Μεταβολισμός. Ενότητα 3.1: Ενέργεια και Οργανισμοί Ενότητα 3.2: Ένζυμα - Βιολογικοί Καταλύτες

KΕΦΑΛΑΙΟ 3ο Μεταβολισμός. Ενότητα 3.1: Ενέργεια και Οργανισμοί Ενότητα 3.2: Ένζυμα - Βιολογικοί Καταλύτες KΕΦΑΛΑΙΟ 3ο Μεταβολισμός Ενότητα 3.1: Ενέργεια και Οργανισμοί Ενότητα 3.2: Ένζυμα - Βιολογικοί Καταλύτες Να συμπληρώσετε με τους κατάλληλους όρους τα κενά στις παρακάτω προτάσεις: 1. Ο καταβολισμός περιλαμβάνει

Διαβάστε περισσότερα

Φωτοσύνθεση: η διεργασία που τρέφει τη βιόσφαιρα. η τροφή

Φωτοσύνθεση: η διεργασία που τρέφει τη βιόσφαιρα. η τροφή Φυσιολογία Φυτών Φυσιολογία Φυτών Πως λειτουργεί ένα ακίνητος οργανισμός? Πως αντιμετωπίζει βιοτικούς και αβιοτικούς παράγοντες καταπόνησης? Πως σχετίζεται η ακινησία με το γεγονός ότι η τροφή των φυτών

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Θερινό εξάμηνο ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Θερινό εξάμηνο ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Θερινό εξάμηνο 2015 Αριστοτέλης Χ. Παπαγεωργίου Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ Χαρακτηριστικά ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας 1α. Ένταση (ως πυκνότητα φωτονιακής ροής) Εκφράζει την ποσότητα της ακτινοβολίας (ουσιαστικά

Διαβάστε περισσότερα

ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ. Η βάση της ζωής στα Πρώτιστα στα Φυτά και στα Κυανοβακτήρια. Γεώργιος Ν. Χώτος καθηγητής

ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ. Η βάση της ζωής στα Πρώτιστα στα Φυτά και στα Κυανοβακτήρια. Γεώργιος Ν. Χώτος καθηγητής ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ Η βάση της ζωής στα Πρώτιστα στα Φυτά και στα Κυανοβακτήρια Γεώργιος Ν. Χώτος καθηγητής Τ.Ε.Ι. Δυτικής Ελλάδας Τµήµα Τεχνολογίας Αλιείας-Υδατοκαλλιεργειών Εργαστήριο Καλλιέργειας Πλαγκτού Η

Διαβάστε περισσότερα

ΦΩΤΟΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΤΙΚΟΥ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ

ΦΩΤΟΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΤΙΚΟΥ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΦΩΤΟΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΤΙΚΟΥ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ Τα αγγειόσπερμα, σε αντίθεση με τα γυμνόσπερμα αλλά και τα φύκη, αναπτύσσουν φωτοσυνθετικό μηχανισμό και κατ'επέκταση και ενεργό χλωροπλάστη μόνο κατά την έκθεση

Διαβάστε περισσότερα

ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ. Υπεύθυνος Καθηγητής: Καθ. Κυριάκος Κοτζαμπάσης

ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ. Υπεύθυνος Καθηγητής: Καθ. Κυριάκος Κοτζαμπάσης ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ Υπεύθυνος Καθηγητής: Καθ. Κυριάκος Κοτζαμπάσης http://zebu.uoregon.edu/~soper/light/fusionend.gif εν αρχή ην το φως http://blog.gigg.com/wp-content/uploads/2013/12/superova-pic.jpg Φωτοσύνθεση

Διαβάστε περισσότερα

Ακτινοβολία. Η ακτινοβολία ως παράγοντας καταπόνησης. Καθοριστικής σημασίας

Ακτινοβολία. Η ακτινοβολία ως παράγοντας καταπόνησης. Καθοριστικής σημασίας Ακτινοβολία Η ακτινοβολία ως παράγοντας καταπόνησης Καθοριστικής σημασίας η ποσότητα (ως ροή φωτονίων), όσο και η ποιότητα (ως φασματική κατανομή) της ακτινοβολίας που δέχονται τα φυτά Ακτινοβολία ποσότητα

Διαβάστε περισσότερα

Κεφαλαίο 3 ο. Μεταβολισμός. Ενέργεια και οργανισμοί

Κεφαλαίο 3 ο. Μεταβολισμός. Ενέργεια και οργανισμοί Κεφαλαίο 3 ο Μεταβολισμός Ενέργεια και οργανισμοί Η ενέργεια είναι απαρέτητη σε όλους τους οργανισμούς και την εξασφαλίζουν από το περιβάλλον τους.παρόλα αυτά, συνήθως δεν μπορούν να την χρησιμοποιήσουν

Διαβάστε περισσότερα

Συνδυάζοντας το πρώτο και το δεύτερο θερμοδυναμικό αξίωμα προκύπτει ότι:

Συνδυάζοντας το πρώτο και το δεύτερο θερμοδυναμικό αξίωμα προκύπτει ότι: Συνδυάζοντας το πρώτο και το δεύτερο θερμοδυναμικό αξίωμα προκύπτει ότι: Για να είναι μια αντίδραση αυθόρμητη, πρέπει η μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας της αντίδρασης να είναι αρνητική. Η μεταβολή της

Διαβάστε περισσότερα

3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ. Μεταβολισμός του κυττάρου

3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ. Μεταβολισμός του κυττάρου 3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Μεταβολισμός του κυττάρου ΤΥΠΟΙ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ Α. Εξώθερμη αντίδραση = απελευθέρωση ενέργειας Β. Ενδόθερμη αντίδραση = πρόσληψη ενέργειας 3ο λύκ. Ηλιούπολης επιμέλεια: Αργύρης Γιάννης

Διαβάστε περισσότερα

Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών

Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών Ενότητα 5: Ακτινοβολία (3/3), 2ΔΩ Τμήμα: Επιστήμης Φυτικής Παραγωγής Διδάσκοντες: Γεώργιος Καραμπουρνιώτης Γεώργιος Λιακόπουλος Μαθησιακοί Στόχοι Καταπόνηση από υψηλές

Διαβάστε περισσότερα

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 3

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 3 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 3 Το θέμα που απασχολεί το κεφάλαιο σε όλη του την έκταση είναι ο μεταβολισμός και χωρίζεται σε τέσσερις υποκατηγορίες: 3.1)Ενέργεια και οργανισμοί,

Διαβάστε περισσότερα

3.2 ΕΝΖΥΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΙ ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ

3.2 ΕΝΖΥΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΙ ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΣΤΟ 3 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ: ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΚΥΡΙΑΚΟΣ Γ. Β1 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Όλοι οι οργανισμοί προκειμένου να επιβιώσουν και να επιτελέσουν τις λειτουργίες τους χρειάζονται ενέργεια. Οι φυτικοί

Διαβάστε περισσότερα

Περίληψη Βιολογίας Κεφάλαιο 3

Περίληψη Βιολογίας Κεφάλαιο 3 Περίληψη Βιολογίας Κεφάλαιο 3 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Η σημασία της ενέργειας στους οργανισμούς. Η ενέργεια είναι ένας παράγοντας σημαντικός για τους οργανισμούς γιατί όλες οι λειτουργίες τους απαιτούν

Διαβάστε περισσότερα

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ. π. Αναστάσιος Ισαάκ Λύκειο Παραλιμνίου Δεκέμβριος 2013 www.biomathia.webnode.gr

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ. π. Αναστάσιος Ισαάκ Λύκειο Παραλιμνίου Δεκέμβριος 2013 www.biomathia.webnode.gr π. Αναστάσιος Ισαάκ Λύκειο Παραλιμνίου Δεκέμβριος 2013 www.biomathia.webnode.gr EΞΕΤΑΣΤΕΑ ΥΛΗ: ΕΝΟΤΗΤΑ 8: Η ελευθέρωση της ενέργειας, σελ. 155-168 ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ Η κυτταρική αναπνοή είναι η διαδικασία

Διαβάστε περισσότερα

Εργασία για το μάθημα της Βιολογίας Περίληψη πάνω στο κεφάλαιο 3 του σχολικού βιβλίου

Εργασία για το μάθημα της Βιολογίας Περίληψη πάνω στο κεφάλαιο 3 του σχολικού βιβλίου Εργασία για το μάθημα της Βιολογίας Περίληψη πάνω στο κεφάλαιο 3 του σχολικού βιβλίου Τ. ΘΕΟΔΩΡΑ ΤΜΗΜΑ Β3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΡΙΤΟ 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Ο όρος ενέργεια σημαίνει δυνατότητα παραγωγής έργου.

Διαβάστε περισσότερα

Οξειδωτική καταπόνηση

Οξειδωτική καταπόνηση Οξειδωτική καταπόνηση Δημιουργία ενεργών μορφών οξυγόνου Ο ρόλος του μοριακού οξυγόνου ως τελικού αποδέκτη των ηλεκτρονίων στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων της αναπνευστικής λειτουργίας των αερόβιων

Διαβάστε περισσότερα

Εργασία Βιολογίας. Β. Γιώργος. Εισαγωγή 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ. Μεταφορά ενέργειας στα κύτταρα

Εργασία Βιολογίας. Β. Γιώργος. Εισαγωγή 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ. Μεταφορά ενέργειας στα κύτταρα Εργασία Βιολογίας Β. Γιώργος Εισαγωγή Η ενεργεια εχει πολυ μεγαλη σημασια για εναν οργανισμο, γιατι για να κανει οτιδηποτε ενας οργανισμος ειναι απαραιτητη. Ειναι απαραιτητη ακομη και οταν δεν κανουμε

Διαβάστε περισσότερα

ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΑΒΙΟΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΙΣ ΜΕΣΩ ΤΗΣ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗΣ

ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΑΒΙΟΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΙΣ ΜΕΣΩ ΤΗΣ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΑΒΙΟΤΙΚΕΣ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΙΣ ΜΕΣΩ ΤΗΣ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗΣ Η σχέση Put/Spm των συνδεδεμένων στα θυλακοειδή πολυαμινών ρυθμίζει απόλυτα την διαδικασία της διαχείρισης της ενέργειας συμπαρασύροντας

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ. της Νικολέτας Ε. 1. Να οξειδωθούν και να παράγουν ενέργεια. (ΚΑΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ)

ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ. της Νικολέτας Ε. 1. Να οξειδωθούν και να παράγουν ενέργεια. (ΚΑΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ) ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ της Νικολέτας Ε. 3ο Κεφάλαιο Περιληπτική Απόδοση 3.1. Ενέργεια και οργανισμοί Όλοι οι οργανισμοί προκειμένου να επιβιώσουν και να επιτελέσουν τις λειτουργίες τους χρειάζονται

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ Χαρακτηριστικά ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας 1α. Ένταση (ως πυκνότητα φωτονιακής ροής) Εκφράζει την ποσότητα της ακτινοβολίας (ουσιαστικά

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Τάξη Β1 Δ. Λουκία Μεταβολισμός ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ενέργεια είναι κάτι απαραίτητο για όλες της διαδικασίες της ζωής, από την πιο απλή και ασήμαντη έως τη πιο πολύπλοκη και σημαντική. Έτσι σ ' αυτή την περίληψη

Διαβάστε περισσότερα

Το φωσφορικό ανιόν δεν ανάγεται µέσα στο φυτό. Παραµένει στην υψηλότερη οξειδωτική µορφή του

Το φωσφορικό ανιόν δεν ανάγεται µέσα στο φυτό. Παραµένει στην υψηλότερη οξειδωτική µορφή του Το φωσφορικό ανιόν δεν ανάγεται µέσα στο φυτό Παραµένει στην υψηλότερη οξειδωτική µορφή του 1)ελεύθερο Pi (inorganic phosphate) 2)προσαρτηµένο ως φωσφορική οµάδα πάνω σε κάποιο µόριο το συµβολίζουµε ως

Διαβάστε περισσότερα

Επίδραση του πλάγιου φωτισμού στη φωτοσύνθεση σε σχέση με την ανατομία των φύλλων. Μελέτη μέσω φθορισμομετρίας χλωροφύλλης

Επίδραση του πλάγιου φωτισμού στη φωτοσύνθεση σε σχέση με την ανατομία των φύλλων. Μελέτη μέσω φθορισμομετρίας χλωροφύλλης Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Γεωπονικής Βιοτεχνολογίας Εργαστήριο Φυσιολογίας και Μορφολογίας Φυτών Επίδραση του πλάγιου φωτισμού στη φωτοσύνθεση σε σχέση με την ανατομία των φύλλων. Μελέτη μέσω

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ. Πτυχιακή εργασία

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ. Πτυχιακή εργασία ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Πτυχιακή εργασία ΥΔΡΟΠΟΝΙΚΗ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΔΥΟΣΜΟΥ ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΑ ΘΡΕΠΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΕΡΑΤΩ ΝΙΚΟΛΑΪΔΟΥ Λεμεσός 2014

Διαβάστε περισσότερα

Φύλλο Εργασίας (διάρκεια 2 διδακτικές ώρες)

Φύλλο Εργασίας (διάρκεια 2 διδακτικές ώρες) Φύλλο Εργασίας (διάρκεια 2 διδακτικές ώρες) ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΒΗΜΑ 1 Στον πίνακα 1 να σημειώσετε με ένα x τους οργανισμούς στους οποίους κατά τη γνώμη σας πραγματοποιείται η φωτοσύνθεση ανώτερα φυτά

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ

ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Κ. ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΤΜΗΜΑ:Β 1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Είναι γνωστό πως οποιοσδήποτε οργανισμός, για να λειτουργήσει χρειάζεται ενέργεια. Η ενέργεια αυτή βρίσκεται

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην φωτοσύνθεση

Εισαγωγή στην φωτοσύνθεση Εισαγωγή στην φωτοσύνθεση Συστήματα δέσμευσης άνθρακα και φωτοαναπνοή Tom Donald H φωτοσύνθεση είναι βασική «είσοδος» άνθρακα στο μεταβολισμό. Οι φωσφορικές τριόζες συνδέουν την φωτοσύνθεση με τον κεντρικό

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. Άσκηση: Αναπνοή

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. Άσκηση: Αναπνοή ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Άσκηση: Αναπνοή Σύνοψη Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται λόγος για τη λειτουργία της αναπνοής και τον ρόλο της στους φυτικούς οργανισμούς. Πιο συγκεκριμένα μελετάται η αναπνοή σε αρτίβλαστα και διαβρεγμένα

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ. 3.1 Ενέργεια και οργανισμοί

ΕΡΓΑΣΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ. 3.1 Ενέργεια και οργανισμοί ΕΡΓΑΣΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 3.1 Ενέργεια και οργανισμοί Την ενέργεια και τα υλικά που οι οργανισμοί εξασφαλίζουν από το περιβάλλον τους συνήθως δεν μπορούν να τα αξιοποίησουν άμεσα. Η αξιοποίησή τους

Διαβάστε περισσότερα

Εκτίμηση του φωτοπροστατευτικού δυναμικού των ανθοκυανινών στο φυτό Berberis cretica μέσω της μελέτης φθορισμού χλωροφύλλης in vivo

Εκτίμηση του φωτοπροστατευτικού δυναμικού των ανθοκυανινών στο φυτό Berberis cretica μέσω της μελέτης φθορισμού χλωροφύλλης in vivo ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΦΥΤΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ Εκτίμηση του φωτοπροστατευτικού δυναμικού των ανθοκυανινών στο φυτό Berberis cretica μέσω της

Διαβάστε περισσότερα

ΓΙΩΡΓΟΣ Μ. Β2 ΒΙΟΛΟΓΙΑ 3ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ

ΓΙΩΡΓΟΣ Μ. Β2 ΒΙΟΛΟΓΙΑ 3ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΓΙΩΡΓΟΣ Μ. Β2 ΒΙΟΛΟΓΙΑ 3ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ 3.1 Ενέργεια και οργανισμοί Οι οργανισμοί εξασφαλίζουν την απαραίτητα ενέργεια που τους χρειάζεται διασπώντας θρεπτικές ουσίες οι οποίες εμπεριέχονται στην

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΝΟΨΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΣΥΝΟΨΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΥΝΟΨΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΤΡΟΦΗ Λίπη Πολυσακχαρίτες Γλυκόζη κι άλλα σάκχαρα Πρωτεΐνες Αμινοξέα Λιπαρά Οξέα Γλυκόλυση Πυροσταφυλικό Οξύ Ακέτυλο-CoA Αναπνευστική Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων / Οξειδωτική

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΡΙΛΗΠΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ 3 ου ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ (μεταβολισμός)

ΠΕΡΙΛΗΠΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ 3 ου ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ (μεταβολισμός) ΠΕΡΙΛΗΠΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ 3 ου ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ (μεταβολισμός) ΜΑΘΗΤΗΣ: Ν. ΑΠΟΣΤΟΛΟΣ ΤΜΗΜΑ: Β2 Ο όρος «ενέργεια» πρωτοχρησιμοποιήθηκε πριν από δύο περίπου αιώνες, με τη βιομηχανική επανάσταση, και έγινε οικείος στον

Διαβάστε περισσότερα

9/5/2015. Απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία για τα φυτά

9/5/2015. Απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία για τα φυτά Δηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης Τµήµα Αγροτικής Ανάπτυξης ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ «Θρεπτικά στοιχεία» Θρεπτικές ουσίες Απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία για την αύξηση των φυτών: Μακροστοιχεία: C, H, O, N, P, S, K,

Διαβάστε περισσότερα

Εφαρμογές του Φθορισμού Χλωροφύλλης στις Γεωπονικές Επιστήμες

Εφαρμογές του Φθορισμού Χλωροφύλλης στις Γεωπονικές Επιστήμες Εφαρμογές του Φθορισμού Χλωροφύλλης στις Γεωπονικές Επιστήμες Φθορισμός Η απορρόφηση ακτινοβολίας κατάλληλου μήκους κύματος από ορισμένα μόρια επιφέρει πρόσκαιρες αλλαγές στο ενεργειακό περιεχόμενο ενός

Διαβάστε περισσότερα

Μεταβολισμός και Βιοενεργητική. [Τίτλος εγγράφου] ΣΠΥΡΟΣ Ξ. Β 2

Μεταβολισμός και Βιοενεργητική. [Τίτλος εγγράφου] ΣΠΥΡΟΣ Ξ. Β 2 Μεταβολισμός και Βιοενεργητική [Τίτλος εγγράφου] ΣΠΥΡΟΣ Ξ. Β 2 ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2013 - Μεταβολισμός - Εισαγωγή Πολύ μεγάλο ρόλο στην λειτουργία ενός οργανισμού παίζει η ενέργεια και η κατάλληλη αξιοποίησή της.

Διαβάστε περισσότερα

Εργασία Βιολογίας 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ

Εργασία Βιολογίας 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ Εργασία Βιολογίας Καθηγητής: Πιτσιλαδής Β. Μαθητής: Μ. Νεκτάριος Τάξη: Β'2 Υλικό: Κεφάλαιο 3 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ Την ενέργεια και τα υλικά που οι οργανισμοί εξασφαλίζουν από το περιβάλλον

Διαβάστε περισσότερα

ΓΕΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ. Μαντώ Κυριακού 2015

ΓΕΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ. Μαντώ Κυριακού 2015 ΓΕΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ Μαντώ Κυριακού 2015 Ενεργειακό Στα βιολογικά συστήματα η διατήρηση της ενέργειας συμπεριλαμβάνει οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις παραγωγή ATP Οξείδωση: απομάκρυνση e από ένα υπόστρωμα

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Φωτοσύνθεση: Ο ενεργειακός τροφοδότης της Βιόσφαιρας

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Φωτοσύνθεση: Ο ενεργειακός τροφοδότης της Βιόσφαιρας 1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Φωτοσύνθεση: Ο ενεργειακός τροφοδότης της Βιόσφαιρας 2 2.1. Φωτοσύνθεση: Ο ενεργειακός τροφοδότης της βιόσφαιρας Η φωτοσυνθετική λειτουργία αποτελεί τη μοναδική πύλη εισόδου ενέργειας στη

Διαβάστε περισσότερα

ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΑΝΟΜΟΙΩΣΗ

ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΑΝΟΜΟΙΩΣΗ ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΑΝΟΜΟΙΩΣΗ Θερινό εξάμηνο 2011 Καταβολισμός ή ανομοίωση Καταβολισμός ή ανομοίωση η σταδιακή και ελεγχόμενη διάσπαση των

Διαβάστε περισσότερα

Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών

Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών Φυσιολογία Καταπονήσεων των Φυτών Ενότητα 5: Ακτινοβολία (2/3), 2ΔΩ Τμήμα: Επιστήμης Φυτικής Παραγωγής Διδάσκοντες: Γεώργιος Καραμπουρνιώτης Γεώργιος Λιακόπουλος Μαθησιακοί Στόχοι Καταπόνηση από χαμηλές

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο τρίτο. 3.1: Ενέργεια και οργανισμοί

Κεφάλαιο τρίτο. 3.1: Ενέργεια και οργανισμοί Κεφάλαιο τρίτο 3.1: Ενέργεια και οργανισμοί Όλοι οι οργανισμοί εξασφαλίζουν την ενέργεια που χρειάζονται με την διάσπαση των θρεπτικών ουσιών της τροφής τους. Οι οργανισμοί που έχουν την ικανότητα να φωτοσυνθέτουν

Διαβάστε περισσότερα

Βιοχημεία Τροφίμων Ι. Ενότητα 11 η Φρούτα και Λαχανικά ΙΙ. Όνομα καθηγητή: Έφη Τσακαλίδου. Τμήμα: Επιστήμης Τροφίμων & Διατροφής του Ανθρώπου

Βιοχημεία Τροφίμων Ι. Ενότητα 11 η Φρούτα και Λαχανικά ΙΙ. Όνομα καθηγητή: Έφη Τσακαλίδου. Τμήμα: Επιστήμης Τροφίμων & Διατροφής του Ανθρώπου Βιοχημεία Τροφίμων Ι Ενότητα 11 η Φρούτα και Λαχανικά ΙΙ Όνομα καθηγητή: Έφη Τσακαλίδου Τμήμα: Επιστήμης Τροφίμων & Διατροφής του Ανθρώπου Στόχοι ενότητας Κατανόηση της δομής, της βιοσύνθεσης και της αποικοδόμησης

Διαβάστε περισσότερα

Γεωπονικό Πανεπιστήµιο Αθηνών Τµήµα Γεωπονικής Βιοτεχνολογίας Εργαστήριο Φυσιολογίας και Μορφολογίας Φυτών

Γεωπονικό Πανεπιστήµιο Αθηνών Τµήµα Γεωπονικής Βιοτεχνολογίας Εργαστήριο Φυσιολογίας και Μορφολογίας Φυτών Γεωπονικό Πανεπιστήµιο Αθηνών Τµήµα Γεωπονικής Βιοτεχνολογίας Εργαστήριο Φυσιολογίας και Μορφολογίας Φυτών Μεταβολές των Φωτοσυνθετικών Χαρακτηριστικών των Φύλλων Τριών Ποικιλιών της Αµπέλου κατά τη ιάρκεια

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΑΠΟΝΗΣΕΩΝ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ Χαρακτηριστικά ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας 1α. Ένταση (ως πυκνότητα φωτονιακής ροής) Εκφράζει την ποσότητα της ακτινοβολίας (ουσιαστικά

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΙΑ. Το κύριο ενεργειακό «νόμισμα» των κυττάρων ειναι το ΑΤΡ.

ΕΡΓΑΣΙΑ. Το κύριο ενεργειακό «νόμισμα» των κυττάρων ειναι το ΑΤΡ. ΕΡΓΑΣΙΑ Εξεταζόμενο Μάθημα : Bιολογία Κεφάλαιο 3 : Μεταβολισμός Mαθήτρια : Αγνή Τ. Υπεύθυνος Καθηγητής : Πιτσιλαδής Τμήμα : Β3 3.1 Ενέργεια και οργανισμοί Το σύνολο των χημικών αντριδράσεων που λαμβάνουν

Διαβάστε περισσότερα

6 CO 2 + 6H 2 O C 6 Η 12 O 6 + 6 O2

6 CO 2 + 6H 2 O C 6 Η 12 O 6 + 6 O2 78 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΥΔΑΤΙΝΩΝ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΦΥΤΙΚΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ (μακροφύκη φυτοπλαγκτόν) ΠΡΩΤΟΓΕΝΕΙΣ ΠAΡΑΓΩΓΟΙ ( μετατρέπουν ανόργανα συστατικά σε οργανικές ενώσεις ) φωτοσύνθεση 6 CO 2 + 6H 2 O C 6 Η 12

Διαβάστε περισσότερα

ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΠΑΠΑΦΩΤΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΠΑΠΑΦΩΤΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ Κατανομή παραμέτρων λειτουργίας του φωτοσυστήματος ΙΙ σε συνάρτηση με τον προσανατολισμό και τη θέση των φύλλων στην κόμη ΝΙΚΟΛΑΟΣ

Διαβάστε περισσότερα

εισέρχεται στο φυτό ως ενυδατωµένο κατιόν

εισέρχεται στο φυτό ως ενυδατωµένο κατιόν Κατιόν µαγνησίουmg 2+ εισέρχεται στο φυτό ως ενυδατωµένο κατιόν Θρέψη Φυτών. Μπουράνης, Σ. Χωριανοπούλου 1 Επίπεδο Μg για κανονική αύξηση 0,15 0,35% ή60 140 µmol Mg gξμ -1 ΤοMgκινείταιστοΞΑΣκαιστοΗΑΣ HΑΣ100

Διαβάστε περισσότερα

Φ ΣΙ Σ Ο Ι Λ Ο Ο Λ Γ Ο Ι Γ Α

Φ ΣΙ Σ Ο Ι Λ Ο Ο Λ Γ Ο Ι Γ Α Δηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης Τµήµα Αγροτικής Ανάπτυξης ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ «Θρεπτικά στοιχεία» Ορεστιάδα 2017 Απαραίτητο θεωρείται ένα στοιχείο όταν: 1. Η έλλειψη του εµποδίζει την ολοκλήρωση του φυτικού

Διαβάστε περισσότερα

ΜΗΤΡΙΚΟΣ ΘΗΛΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΓΝΩΣΤΙΚΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΕΧΡΙ ΚΑΙ 10 ΧΡΟΝΩΝ

ΜΗΤΡΙΚΟΣ ΘΗΛΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΓΝΩΣΤΙΚΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΕΧΡΙ ΚΑΙ 10 ΧΡΟΝΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΝΟΣΗΛΕΥΤΙΚΗΣ ΜΗΤΡΙΚΟΣ ΘΗΛΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΓΝΩΣΤΙΚΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΕΧΡΙ ΚΑΙ 10 ΧΡΟΝΩΝ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Ονοματεπώνυμο Κεντούλλα Πέτρου Αριθμός Φοιτητικής Ταυτότητας 2008761539 Κύπρος

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΝΟΨΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΣΥΝΟΨΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΥΝΟΨΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΤΡΟΦΗ Λίπη Πολυσακχαρίτες Γλυκόζη κι άλλα σάκχαρα Πρωτεΐνες Αμινοξέα Λιπαρά Οξέα Γλυκόλυση Πυροσταφυλικό Οξύ Ακέτυλο-oA Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων / Οξειδωτική φωσφορυλίωση

Διαβάστε περισσότερα

«Αξιολόγηση ατόμων με αφασία για Επαυξητική και Εναλλακτική Επικοινωνία, σύμφωνα με το μοντέλο συμμετοχής»

«Αξιολόγηση ατόμων με αφασία για Επαυξητική και Εναλλακτική Επικοινωνία, σύμφωνα με το μοντέλο συμμετοχής» Σχολή Επιστημών Υγείας Τμήμα Αποκατάστασης ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ «Αξιολόγηση ατόμων με αφασία για Επαυξητική και Εναλλακτική Επικοινωνία, σύμφωνα με το μοντέλο συμμετοχής» Χρυσάνθη Μοδέστου Λεμεσός, Μάιος,

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ. Πτυχιακή διατριβή

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ. Πτυχιακή διατριβή ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Πτυχιακή διατριβή ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΥΔΡΟΠΟΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΣΕ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΜΑΡΟΥΛΙΟΥ Νικόλας Χαραλάμπους Λεμεσός 2015 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ

Διαβάστε περισσότερα

ΕΝΟΤΗΤΑ 8: Η ΕΛΕΥΘΕΡΩΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 8.2 AΕΡΟΒΙΑ ΑΝΑΠNOH

ΕΝΟΤΗΤΑ 8: Η ΕΛΕΥΘΕΡΩΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 8.2 AΕΡΟΒΙΑ ΑΝΑΠNOH 1 ΕΝΟΤΗΤΑ 8: Η ΕΛΕΥΘΕΡΩΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 8.2 AΕΡΟΒΙΑ ΑΝΑΠNOH Οι οργανισμοί για να επιβιώσουν χρειάζονται ενέργεια η οποία παράγεται μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται κυτταρική αναπνοή. Οι ουσίες που

Διαβάστε περισσότερα

Μεταβολισμός. Ενέργεια και οργανισμοί Ένζυμα βιολογικοί καταλύτες Φωτοσύνθεση Κυτταρική αναπνοή

Μεταβολισμός. Ενέργεια και οργανισμοί Ένζυμα βιολογικοί καταλύτες Φωτοσύνθεση Κυτταρική αναπνοή Άννα Ν. Εισαγωγή Μεταβολισμός Ενέργεια και οργανισμοί Ένζυμα βιολογικοί καταλύτες Φωτοσύνθεση Κυτταρική αναπνοή Ενέργεια υπάρχει στο περιβάλλον μας και η παρουσία της γίνεται φανερή με διάφορους τρόπους

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ. Πτυχιακή εργασία

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ. Πτυχιακή εργασία ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Πτυχιακή εργασία ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΦΩΤΟΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑ (UV) ΓΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Δημήτρης Δημητρίου Λεμεσός 2015

Διαβάστε περισσότερα

Φ ΣΙ Σ Ο Ι Λ Ο Ο Λ Γ Ο Ι Γ Α

Φ ΣΙ Σ Ο Ι Λ Ο Ο Λ Γ Ο Ι Γ Α Δηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης Τµήµα Αγροτικής Ανάπτυξης Οξείδωση της γλυκόζης ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ «Καταβολισµός ή ανοµοίωση» C 6 H 12 O+6O 2 +6H 2 O 12H 2 O+6CO 2 +686 Kcal/mol Πηγές ενέργειας κατά την

Διαβάστε περισσότερα

Μεταβολισμός πρωτεϊνών και των αμινοξέων

Μεταβολισμός πρωτεϊνών και των αμινοξέων Μεταβολισμός πρωτεϊνών και των αμινοξέων Πρωτεΐνες Πολυσακχαρίτες Λίπη Γαλακτικό Γλυκόζη Αμινοξέα Πρωτεΐνες οργανισμού Δεξαμενή Αζώτου Πυροστα φυλικό Γλυκονεογένεση Γλυκόλυση Acetyl-CoA 6- φωσφορική Γλυκόζη

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. π. Αναστάσιος Ισαάκ Λύκειο Παραλιμνίου Ιανουάριος 2014

ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. π. Αναστάσιος Ισαάκ Λύκειο Παραλιμνίου Ιανουάριος 2014 ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ π. Αναστάσιος Ισαάκ Λύκειο Παραλιμνίου Ιανουάριος 2014 www.biomathia.webnode.gr ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ (ΜΕΓΑΛΟΜΟΡΙΑΚΕΣ) ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΕΣ ΛΙΠΗ ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ ΑΡΧΗ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Διαβάστε περισσότερα

BΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ

BΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ BΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ 1. ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ 2. BΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ Ι. ΑΤΟΜΑ ΚΑΙ ΜΟΡΙΑ ΙΙ. ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ ΙΙΙ. ΜΑΚΡΟΜΟΡΙΑ ΣΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ

Διαβάστε περισσότερα

ΒΙΟ-ΑΒΙΟΤΙΚΗ ΕΝΤΑΣΗ Η 2 Ο 2 Ο 2 ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗ DNA ΠΡΩΤΕΙΝΩΝ-ΛΙΠΙΔΙΩΝ ΒΙΟΓΕΝΕΣΗ ΠΕΡΟΞΥΣΩΜΑΤΩΝ ΥΠΕΡΕΥΑΙΣΘΗΤΗ ΑΝΤΑΠΟΚΡΙΣΗ ΚΛΕΙΣΙΜΟ ΣΤΟΜΑΤΙΩΝ

ΒΙΟ-ΑΒΙΟΤΙΚΗ ΕΝΤΑΣΗ Η 2 Ο 2 Ο 2 ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗ DNA ΠΡΩΤΕΙΝΩΝ-ΛΙΠΙΔΙΩΝ ΒΙΟΓΕΝΕΣΗ ΠΕΡΟΞΥΣΩΜΑΤΩΝ ΥΠΕΡΕΥΑΙΣΘΗΤΗ ΑΝΤΑΠΟΚΡΙΣΗ ΚΛΕΙΣΙΜΟ ΣΤΟΜΑΤΙΩΝ Επιτομή ΒΙΟ-ΑΒΙΟΤΙΚΗ ΕΝΤΑΣΗ ΥΠΕΡΙΩΔΕΙΣ ΕΝΤΑΣΗ ΦΩΤΟΣ ΑΚΡΑΙΕΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ ΟΖΟΝ ΕΛΛΕΙΨΗ ΝΕΡΟΥ ΤΡΑΥΜΑΤΙΣΜΟΣ ΦΥΤΩΝ ΠΡΟΣΒΟΛΗ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΕΝΤΟΜΩΝ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗ DNA ΠΡΩΤΕΙΝΩΝ-ΛΙΠΙΔΙΩΝ ΚΛΕΙΣΙΜΟ ΣΤΟΜΑΤΙΩΝ Η 2 Ο 2 Ο

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο 3.1-ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο 3.1-ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο 3.1-ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Ενέργεια υπάρχει παντού στο περιβάλλον και η παρουσία της γίνεται αισθητή με διαφόρους τρόπους.τα καιρικά φαινόμενα, οι κυτταρικές διεργασίες καθώς και όλες οι

Διαβάστε περισσότερα

ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ

ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ Επίδραση της Συσσώρευσης Ανθοκυανινών στα Φωτοχημικά Χαρακτηριστικά Φύλλων του Φυτού Pelargonium

Διαβάστε περισσότερα

BIOΛ154 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ. ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ (Lubert Stryer)

BIOΛ154 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ. ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ (Lubert Stryer) BIOΛ154 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ (Lubert Stryer) ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ 18.1 H οξειδωτική φωσφορυλίωση στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια. 18.2 H οξειδωτική φωσφορυλίωση εξαρτάται από τη μεταφορά

Διαβάστε περισσότερα