A n

1
A növények fényreakciói

• Fotoszintézis PAR 400-700 nm
• Fotomorfogenezis fitokróm rendszer 666/730
  nm
• Fototropizmusok kékfény válaszok 400-500
  nm
• UV-B sugárzás 280-320 nm

2
A FITOKRÓMOKa vörös fény receptorai

• Fotomorfogenezis

3
Az alapjelenség morfogenezis

• De-etioláció
• Szármegnyúlás gátlása
• Apikális kampó kiegyenesedése
• Vörös fény (650-680 nm)
• Távoli (sötét)vörös fény (710-740 nm)
• fotoreverzibilis hatások

4
A fény direkt hatása a növekedésre és fejlodésre
sziklevél
hipokotil
fehér fény
sötétvörös fény
sötét
5
2.2
A fény direkt hatása a növekedésre és fejlodésre
A levelek száma azonos, de pozíciójuk eltéro
sötétben
fényben
6
Fotomorfogenetikai reakciók a fény
hullámhosszának függvényében (akcióspektrumok)
1 virágzás (Xanthium)
2
2 etilált borsólevelek növekedése 3
salátamag csírázása
3
hatékonyság
1
540
600
660
700
nm
7
A fotoreceptor

• Fitokróm, 2 forma
• P660 (Pr) és P730 (Pfr)
• Az abszorpciós spektrum jellemzoi
• Vörös megvilágítás után 85 Pfr és 15 Pr
• Sötétvörös megvilágítás 97 Pr és 3 Pfr
• Fotoequilibrium fotostacioner állapot
• Pfr az aktív forma

8
A fitokróm két formájának abszorpciós spektruma
Pr
Pfr
9
A fitokróm molekula

• Apoprotein kromofór holoprotein
• A kromofór fitokromobilin, nyílt szénláncú
  tetrapirrol, tioéter kötés
• Natív móltömeg 240 kDa, két monomer
• Monomerek két domén
• Kromofór kötés az N-terminálison
• Jeltranszfer a C-terminálison (bakteriális
  kétkomponensu rendszer!)
• Dimerizáció, ubikvitinkötés, reguláció
• Pr és Pfr a kromofór cis/trans izomerizációja

10
A Pr és Pfr formák kromoforjai (fitokromobilin)
cis
A polipeptid lánc
tioéter kötés
vörös fény
trans
11
A fitokróm dimér szerkezete
A domén kromofórhoz kötodik B domén nem
kötodik komofórhoz
12
A fitokróm holoprotein sematikus diagramja
kromofór
Reg
Ubi
H2N
C
PEST
Dim
N-terminális domén (74 kDa)
C-terminális domén (55 kDa)
PEST prolin, glutaminsav, szerin, treonin
13
A fitokromobilin asszociációja az apoproteinnel
plasztid
sejtmag
PHY
mRNS
fitokromobilin
fitokróm apoprotein
vörös
fitokróm holoprotein
Pfr
Pr
sötétvörös
14
A fitokróm eloszlása etiolált borsó csíranövényben
Fitokróm koncentráció
sziklevél
elso nódusz
gyökér
epikotil
15
A fitokróm géncsalád

• Két molekulatípus
• I. típus etiolált növényben
• II. (I.) típus fényen nott növényben
• Multigén család
• PHYA I. típus
• PHYB-E II. típus
• Fiziológiailag különbözo funkciók

16
Fitokróm molekulafajok és típusok
17
A fitokróm által szabályozott folyamatok

• Fotoperiodikus, nem fotoperiodikus
• Fotomorfogeneteikai, nem fotomorfogenetikai
  reakciók
• Válaszok a besugárzás intenzitása szerint
• Nagyon kis besugárzási reakció, VLFR (very-low
  fluence response)
• 0,1nmol m-2 s-1 (de-etioláció, nem reverzibilis!)
• Kis besugárzási rekció, LFR (low-fluence reponse)
• 1µmol m-2 s-1, (pl. csírázás, reverzibilis
  hatás!)
• Nagy besugárzási reakció, HIR (high-irradiance
  response)
• 10 mmol m-2 s-1 (hipokotil növekedés gátlás)

18
A nagy energia-reakció hatásspektruma
fitokróm hatásspektrum
Relatív hatékonyság
700
500
600
Hullámhossz, nm
19
A kalcium szerepe a fitokróm jelátvitelében
R-FR
R
FR
Mougeotia sejtek reverzibilis 45-Ca felvétele
(autoradiográfia)
20
A fotomorfogenezis szignalizációs hálózata
C i t o s z o l
S e j t m a g
Foto receptor
Negatív regulációs válaszok
korai jelátvitel
Fény
COP és DET (fényben)
COP és DET(sötétben)
pif3
FR
phyA
Kalcium Kalmodulin G proteinek Ciklikus GMP
Génexpresszió és más fotomorfogenetikus válaszok
R
phyB
árnyék
phyB és mások
pif3
21
Fitokróm általi génszabályozás a Rubisco és a
klorofill-köto protein példája
aktív regulátor
sejtmag
Vörös fény
Pr
Pfr
cab
rbcS
LRE
mRNS
citoszol
LRE
poliszómák
SSU
Rubisco
LHCP
LSU
kloroplasztisz
22
Az árnyék elkerülése
fény növények
szármegnyúlás
árnyék növények
0,2
0,4
0,6
Pfr/Pössz
23
A szomszéd érzékelése
FR
Kék, vörös, sötétvörös foton fluxus
B
R
0,1
1,0
Levél-terület index (LAI)
24
A szomszéd érzékelése
Fényszurok
25
A szomszéd érzékelése
26
A kék fény receptoraikriptokrómok
27
A kék fény receptoraikriptokrómok

• Kriptokróm-1 (CRY1)
• mikrobiális DNS-fotoliázhoz hasonló
• Kriptokróm-2
• - Kis fényintenzitás mellett
• Fototropin (domének szerin-treonin kináz,
  fény,-oxigén, feszültség-érzékeny (LOV) domén
• Zeaxantin-violaxantin rendszer

28
A kék fény receptoraikriptokrómok
29
A kék fény receptoraikriptokrómok
30
A kék fény receptoraikriptokrómok
31
Kapcsolat a fototropizmus akcióspektruma és a
flavinok és karotinoidok abszopciós spektruma
között
445
karotin
fototropizmus
472
425
görbület
abszorpció
460
riboflavin
500
340
420
Hullámhossz (nm)
32
A cisz-zeaxantin mint kékfény receptor
cisz-zeaxantin
abszorpció
540
380
460
300
hullámhossz, nm
33
A xantofil ciklus
violaxantin
anteraxantin
zeaxantin
jelátvitel
kaszkád
kékfény-válasz
34
A sztómazárósejt kékfény reakciója
Plazma membrán
kloroplasztisz
K
malát
keményíto
PAR
ATP
H-ATPáz
Kinázok Kalcium IP3
Alacsony CO2
ADPPi
Alacsony pH
Cl
violaxantin
zeaxantin
H
Magas pH
Kék fény
sötét
sztómazárósejt
35
Köszönöm a figyelmet