Protein phosphorylation and proteolysis - regulation and adaptive responses in photosynthesis

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Fotosyntesen kan delas in i ljusreaktioner och mörkerreaktioner. I mörkerreaktionerna fixeras luftens koldioxid till kolhydrater med hjälp av den kemiska energin, ATP och NADPH, som bildas i ljusreaktionerna. I ljusreaktionerna används ljus som energikälla. Ljus skickas iväg ifrån solen som en blandning av ljus med olika våglängder. Synligt ljus har våglängder mellan ungefär 400 nm och 680 nm. 400 nm motsvarar violett ljus och 680 nm motsvarar rött ljus. Det är en uppdelning av ljusets olika våglängder man kan se då ljuset bryts och speglas i en glasprisma eller genom regndroppar och då syns i form av en regnbåge. Soljuset tas upp, absorberas, av klorofyllpigment som är bundna till speciella protein – antennkomplex. Antennkomplexen skickar den absorberade energin till det första av fotosyntesens två reaktioncentra. Ett reaktioncentrum är kärnan i ett av proteiner och pigmentmolekyler sammansatt, välordnat klorofyll-protein komplex. En elektron i en speciell klorofyll molekyl tar upp energin. Denna högenergi-elektron eller exciterade elektron transporteras snabbt genom en kedja av elektrontransportörer till ett andra reaktioncentrum. Här får elektronen ny energi från solen via detta reaktionscentrums antennkomplex. Nu kan elektronen transporteras till NADP+ och NADPH bildas (figur 3). NADP+ + 2e- + H+ => NADPH (e- : elektron; H+ : vätejon) Elektronen som ursprungligen flyttades från det första reaktioncentret måste ersättas. Suget efter en elektron är så starkt att vattenmolekyler (H2O) delas till elektroner (e-), vätejoner (H+) och syrgas (O2). 2H2O => 4H+ + 4e- + O2 Den från vattnet frigjorda elektronen blir ersättningen. Den för oss så viktiga syrgasen är bara en biprodukt i fotosyntesen och används ej här. Vätejonerna däremot används. De släpps ut i ett utrymme, lumen, som omsluts av ett membran. Under elektrontransporten flyttas dessutom andra vätejoner in i lumen. Detta leder till att det på ena sidan membranet, i lumen, är en hög koncentration av vätejoner medan det på andra sidan membranet, i stroman, är en låg koncentration. Dessutom bidrar reaktionen då NADPH bildas i stroman till att minska koncentrationen vätejoner där. Gradienten av vätejoner används som energikälla för ett annat proteinkomplex i tillverkningen av ATP. Det är mycket viktigt för alla organismer att kunna anpassa sig efter ändrade förhållanden i omgivningen, speciellt för växter, som inte har möjlighet att förflytta sig från en olämplig miljö. Speciellt är olika ljusförhållande en viktig aspekt. Reaktioncentra använder solljuset som energikälla och detta ljus varierar i sammansättningen av de olika våglängderna. Eftersom de två olika reaktioncentra inte använder ljus av samma våglängd för att excitera elektroner under elektrontransporten lika bra, kan vissa ljusförhållanden leda till obalans i systemet, det vill säga, rektionscentran arbetar med olika effektivitet. För att fotosyntesen skall fungera ordentligt måste elektrontransporten mellan de två olika typerna av reaktioncentra vara balanserad. Reaktionscentran måste arbeta med samma effektivitet. Om inte, kommer bireaktioner att ske som kan leda till att proteiner, pigment och membran förstörs. Antennkomplexen kan under obalans omfördelas mellan de två reaktionscentra så att alla reaktioncentra igen arbetar med samma effektivitet. Jag har studerat hur denna balansering sker i växten, hur växten kan känna av obalansen, vilka signaler som styr regleringen och vilka proteiner och mekanismer som verkar. Blir dessa förhållanden långvariga tillverkar växten mer av de komponenter som det behövs mer utav. Också för mycket ljus kan vara skadligt. Då förstör växten en del av sina antennkomplex så att en mindre mängd ljus absorberas. Jag har också sökt efter och studerat proteiner som kan vara inblandade i denna nerbrytning.