Studium vlivu teplotního stresu na strukturní organizaci fotosystému II v tylakoidní membráně rostlin pomocí transmisní elektronové mikroskopie

Veronika GRYČOVÁ

Bachelor's thesis

Structural characterization of an effect of heat stress on a higher organization of Photosystem II in the thylakoid membrane of higher plants using a transmission electron microscopy

Abstract:

Tato práce se zabývá problematikou vlivu teplotního stresu na organizaci fotosystému II (PSII) v tylakoidní membráně rostlin pomocí transmisní elektronové mikroskopie. Teoretická část především pojednává o struktuře, funkci, organizaci PSII v tylakoidních membránách rostlin a o vlivu teplotního stresu na strukturu PSII a tylakoidní membrány. Teoretická část dále obsahuje stručné seznámení s elektronovou mikroskopií a metodami přípravy vzorků pro elektronovou mikroskopii. V experimentální části práce je studován vliv teplotního stresu na organizaci PSII v izolovaných granálních membránách ječmene setého (Hordeum vulgare) a mutanta ječmene setého viridis zb63 pomocí transmisní elektronové mikroskopie. Z provedených experimentů vyplývá, že v granálních membránách ječmene setého vykazuje PSII náhodné uspořádání a s rostoucí teplotou (42 °C a 46 °C) dochází ke zkracování vzdáleností mezi jednotlivými PSII komplexy. V granálních membránách mutanta ječmene setého viridis zb63, který vykazuje krystalické uspořádání PSII v membráně, nedocházelo s rostoucí teplotou ke zkracování vzdáleností mezi PSII. Byla však pozorována reorganizace PSII v granálních membránách, která vedla k rozpadu jeho krystalického uspořádání. Z experimentu prováděného na granálních membránách mutanta ječmene s chemicky destabilizovaným kyslík vyvíjejícím komplexem bylo zjištěno, že změny v organizaci a struktuře PSII jsou spojené s teplotně indukovanými změnami komplexu vyvíjejícího kyslík.

Abstract:

This work deals with an effect of heat stress on a higher organization of Photosystem II (PSII) in the thylakoid membrane of higher plants using transmission electron microscopy. The theoretical part primarily deals with a composition, function and structure of PSII in the thylakoid membrane of higher plants and deals with an effect of heat stress on a structure of PSII and thylakoid membranes. In the theoretical part there is also comprised a short overview of electron microscopy and methods of specimen preparation for the electron microscopy are introduced. In the experimental part of the work the effect of heat stress on a higher organization of PSII in the isolated thylakoid membrane from barley (Hordeum vulgare) and from barley mutant viridis zb63 is studied using transmission electron microscopy. The performed experiments show that the PSII organization in grana membrane from barley is random and the distance between PSII complexes with increasing temperature (42 °C and 46 °C) has shorted. In grana membranes of the barley mutant, which forms 2D crystalline array of PSII in grana membrane, the shortening of the distance between PSII complexes was not observed. But the reorganization of PSII in the grana membranes was observed, which led to a disruption of the crystalline organization of PSII complexes. An additional experiment performed on grana membranes from barley mutant with chemically removed oxygen evolving complex revealed that changes in the organization and the structure of PSII in the grana membrane are linked to the temperature induced changes of oxygen evolving complex.

Keywords

fotosystém II, teplotní stress, transmisní elektronová mikroskopie

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 6. 2017

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Roman Kouřil, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Experimental Biology