Fotosynthese 2.0 expertgroep 3: Cytochroom b6f-complex

• Biologie
• Natuur, Leven en Technologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5,6

Introduction

Dit is een deelles (expertles) die hoort bij de les 'Hoe kan fotosynthese 2.0 de wereld redden?'

Instructions

Deze les vormt onderdeel van een les met 5 deellessen (expertwerkvorm). Ga voor de totale les naar 'Hoe kan fotosynthese 2.0 de wereld redden?'

Ondertitel

Hoe kan FOTOSYNTHESE 2.0 

de wereld redden?

Expertgroep 3:

Cytochroom-b₆f-complex

expertgroep instructie

Werk met de leerlingen in deze expertgroep samen de dia's in deze deelles door. Pak je binas erbij, misschien ook je boek. Leg aan elkaar uit als iemand iets niet snapt. Samen weet je meer! Straks moet elk expertgroepslid kunnen uitleggen waar het over gaat! Veel succes.

Ondertitel

Fotosynthese: een complex proces. Je kent de lichtreactie en de Calvincyclus. 

Je weet dat bladgroenkorrels (chloroplasten) een belangrijke rol spelen in het fotosyntheseproces. Daarbij is elektronentransport binnen die chloroplast, bij stijgende CO₂-gehaltes, een beperkende factor. 

Valt daar iets aan te sleutelen?

Wat weet je over chloroplasten?

Vraag

(Binas 69B) Wat is waar voor chloroplastmembranen (thylakoïden)?

1. bevatten eiwitten van fotosysteem II en I, zorgen voor elektronentransport, bevat ATP-synthetase
2. voorzien fotosysteem I en II van ATP, laten H+ door waardoor water gevormd kan worden
3. bevat elektronentransportketen, legt energie uit zonlicht vast in glucose met behulp van ATP
4. is verantwoordelijk voor de koppeling van CO₂ via de Calvincyclus, produceert ATP daarbij

Ondertitel

Even tussendoor: weet je het verschil tussen C3- en C4-planten? Bij C4-planten vindt de CO₂-opslag in een andere cel plaats dan de Calvin-cyclus. Daardoor kan een C4-plant meer CO₂ verwerken.

Elektronentransportketen en Cyt b6f

In het thylakoïdmembraan worden, via fotosysteem I en II, elektronen aangeslagen (door de energie uit zonlicht), waarna via elektronentransportketens die energie gedoseerd afstaan, met als resultaat een stroom van H⁺ via ATP-synthetase naar buiten, waardoor dus ATP gemaakt wordt. (BINAS 69B). Ben je er nog??

Een beperkende factor in dit systeem blijkt Cytochroom-b6f  (Cyt b6f) te zijn. 

Zoek in BINAS 69B op waar dit complex zich bevindt. 

Vraag

Als Cyt b6f de beperkende factor is, wat zou je dan kunnen doen om dit op te heffen?

1. Het Cyt b6f-complex voorzien van meer electronen zodat de werking optimaliseert
2. De plant genetisch modificeren zodat hij meer Cyt b6f gaat maken
3. De plant blootstellen aan minder licht, zodat niet langer Cyt b6f de beperkende factor is
4. Planten kweken met grotere bladeren, zodat er meer Cyt b6f aanwezig is

Genetisch modificeren: meer Cyt b6f

Cytochroom b6f blijkt uit meerdere componenten te bestaan. De component genaamd 'Rieske FeS' blijkt via genetische modificatie op te hogen en blijkt de elektronentransportcapaciteit inderdaad te verhogen!

Mooi, probleem opgelost? Hmm...kijk dan even naar de resultaten op de volgende dia... 

Onthoud daarbij dat 'Rieske FeS' een onderdeel van Cyt b6f is.

Meer Cyt b6f via Rieske FeS: resultaten

C3 en C4

Bovenste rij: resultaten voor C3-planten (dat zijn de meeste planten). De plant die ze getest hebben als 'crop' (gewas, commercieel interessant) is hier tabak (dat is een veelgebruikt testgewas). Als C4-plant (onderste rij) is sorghum (een graansoort) gebruikt.

model's predictions

Hier zie je wat volgens de voorspellingen het resultaat zou zijn van de verhoging van die Rieske-factor (en dus van het Cytochroom b6f-complex). De voorspelling is dus dat bij hoge CO2-concentratie de assimilatie toeneemt (zowel bij C3 als bij C4). Komt dat ook uit in de praktijk?

model crops

In gewassen ('crops') bij veldproeven blijkt het toch iets ingewikkelder te liggen. Als C3-plant is tabak gebruikt, als C4-plant sorghum (een graansoort). Welke conclusie kun je trekken? Geef je antwoord in de volgende dia.

Rieske-OE

Rieske-OE staat voor planten die extra veel van de subunit 'Rieske-Fes', onderdeel van het cytochroom b6f, aanmaken. OE=overexpressie.

Let op: hier komt een vraag over!

Vraag

Wat is (zie vorige dia) het gevolg van overexpressie van Rieske-FeS (en dus van cytochroom b6f) in gewassen?

1. C3-planten: meer CO₂-assimilatie C4-planten: meer CO₂-assimilatie
2. C3-planten: minder CO₂-assimilatie C4-planten: evenveel CO₂-assimilatie
3. C3-planten: meer CO₂-assimilatie C4-planten: minder CO₂-assimilatie
4. C3-planten: evenveel CO₂-assimilatie C4-planten: meer CO₂-assimilatie

Vraag

Welke conclusie kun je trekken op basis van deze gegevens over de mogelijkheid om via cytochroom b6f de fotosynthese-activiteit te verhogen?

Typ hier je antwoord:

Ondertitel

Je bent nu cytochroom-b6f-expert:

* Je weet welke rol het transport van elektronen over thylakoid-membranen speelt in het fotosyntheseproces.

* Je weet welke rol cytochroom-b6f in die keten speelt.

* Je weet dat het mogelijk is om via genetische modificatie de hoeveelheid van een subunit van cytochroom-b6f op te voeren.

* Je weet dat uit praktijkonderzoek blijkt dat dit vooral voor C4-planten succesvol is.

Opmerking: Als je cytochroom b6f verhoogt, loop je op een gegeven moment aan tegen de beperking van de Calvin cyclus - door één probleem op te lossen creëer je een ander probleem. Dit is in onderzoek een vaak voorkomend iets.