Energetický metabolismus rostlin

Úvod

Rostliny jsou vysoce komplexní autotrofní organismy s unikátně plastickým vývojem. Rostliny pokrývají své energetické potřeby fixací světla ve fotochemických reakcích fotosyntézy. Světelná energie se přeměňuje na energii elektronů (odebraných z molekul vody, které jsou oxidovány na fotosystému II v komplexu vyvíjejícím kyslík - OEC) a na protonový gradient, který slouží k produkci ATP. Schopnost využít (trvale uložit) energii elektronů (nesených redukovaným ferredoxinem nebo NADPH) a ATP silně závisí na dostupnosti CO2 (nebo anorganického dusíku a síry), které lze redukovat na organické sloučeniny. V podmínkách nedostatku CO2 (vody) se v rostlinách s C3 metabolismem významné množství zachycené energie disipuje (přemění na teplo), mj. v důsledku oxygenázové aktivity Rubisco, která spouští fotorespiraci. Při fotorespiraci se v mitochondriích mezofylových buněk uvolňuje obrovské množství amonných iontů, které musí být znovu asimilovány glutaminsyntetázou v GS/GOGAT cyklu. Protože dostupnost světla jako zdroje energie a CO2 pro její ukládání je v čase velmi variabilní, fotosynteticky aktivní buňky musí jemně regulovat přeměnu světelné energie, ale i další metabolické dráhy v závislosti na vnějších a vnitřních podmínkách rostliny. Těla rostlin navíc obsahují nejen fotosynteticky aktivní buňky, ale jsou také tvořena vysokým podílem heterotrofních pletiv, která jsou plně závislá na energii získané ve formě cukrů a uvolňované dýcháním. Je proto nutné buněčně autonomní procesy jemně koordinovat na úrovni celé rostliny, na čemž se podílí mnoho systémů vnímajících hladinu cukrů a energie včetně heterotrimerních G-proteinů.

Hlavní otázky - témata současného výzkumu:

Procesy zapojené do energetického metabolismu rostlin a faktory, které se podílejí na jejich regulaci, jsou dobře popsány, ale stále existuje mnoho otázek, na které je třeba odpovědět:

• Jak probíhala evoluce a jaká je funkce izoforem PsbO (klíčových komponenent OEC) a jak se tyto isoformy podílejí na jemném ladění aktivity fotosyntézy?
• Jaká je role chloroplastové glutaminsyntetázy při fotorespiraci a fotosyntéze u Arabidopsis thaliana?
• Jaká je role heterotrimerních G-proteinů při vnímání dostupnosti cukrů a energie u rostlin?

Masožravé rostliny jsou zajímavé především svým unikátním způsobem získávání živin, jejich výzkum je ale zatím zaměřen především na genetiku a šlechtění 

Pro více informací kontaktujte vedoucího skupiny Lukáše Fischera nebo se stavte přímo v naší laboratoři Viničná 5, 2. patro, dveře 210 (na konci chodby vlevo)