Інформація

Чому під час фотосинтезу рослин у світлозалежних реакціях утворюється 3 АТФ на 2 H2O?

Чому під час фотосинтезу рослин у світлозалежних реакціях утворюється 3 АТФ на 2 H2O?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Я дивився на світлозалежні реакції у Вікіпедії та в Академії Хана.

Ось чиста реакція:

$$2H_2O + 2NADP^+ + 3ADP + 3P_i o O_2 + 2NADPH + 3ATP$$

Тож для кожного $2H_2O$ Я очікую $2NADPH$ і $3ATP$. Я спробував порахувати:

Це мої припущення:

  • Насоси комплексу цитохрому b6 $1H^+$ для кожного $1e^-$.
  • FNR робить $1NADPH$ для кожного $2e^-$.
  • АТФ-синтаза виробляє $1ATP$ для кожного $1H^+$.

Якщо ми хочемо закінчити з $3ATP$, тоді $3H^+$ необхідно розповсюджуватися. Справа в тому, що їх занадто багато $H^+$. $4H^+$ сприяє перекачування лише комплексу цитохрому b6 та іншого потенціалу $4H^+$ сприяє розщеплення води.

Очевидно, я пропустив щось тут, що могло б привести до правильного підрахунку.


Я пам’ятаю, що коли я вперше вивчав це, мене збентежили цифри, насамперед тому, що більшість джерел, здається, розходяться щодо стехіометрії. Я намагався пояснити, чому важко коментувати такі великі рівняння, сподіваюся, це допоможе!

Коротка відповідь

У ваших припущеннях є дві помилки.

  1. Цикл пластохінон-цитохром фактично перекачує $2H^+$ на електрон (застосовуються умови)
  2. АТФ-синтаза вимагає $приблизно 4$ протонів на один вироблений АТФ

Отже, 12 протонів на 2 молекули води – це те, що перекачується, що утворює 3 АТФ.

Повна відповідь

Як ви могли помітити, наведена вище схема не враховує багато речей. Для початку, починаючи з 4$H^+$ від розщеплення води виробляються, а не перекачуються, лише 2 з них потрібно перекачувати через АТФ-синтазу для відновлення рівноваги. Тому навіть якщо ви враховуєте $2H^+$ споживані $2NADP^+$, є ще щось, що не зовсім підходить. Крім того, деякі джерела також намагаються врахувати кислотність неорганічної речовини $Pi$ в АТФ-синтезі, що в подальшому дозволить змінити в $H^+/e^-$ співвідношення.

Чому плутанина?

Більшість того, що ми знаємо про стехіометрію, засноване на сукупності експериментів, починаючи з експериментів на ізольованих хлоропластах. В результаті деякі експерименти дають нам деякі частини стехіометрії (ми знаємо, що $NADPH/ATP$ співвідношення близько $2/3$) та інші дають нам реакцію. Часто пропонується багато можливих реакцій, з яких ті, які найкраще можна інтегрувати з результатами різних експериментів, вважаються реальними. Але цей процес часто супроводжується ускладненнями, незрозумілими теоріями тощо. Крім того, часто відбуваються біологічні процеси стохастичний і не мають ідеальної стехіометрії. Це все без урахування фактичних розбіжностей між експериментами ( $H^+/ATP$ співвідношення для синтази мало значні варіації в різних експериментах).

Гаразд, і що тепер?

Не втрачайте надії. Ми знаємо досить багато про фотосинтез. Те, що ми зараз розуміємо про фотосинтез (світлові реакції), це:

  1. Існують три різні процеси, які можуть викликати хемоосмотичний градієнт $H^+$.

    а. Нециклічне фотофосфорилювання є основним методом. Це і становить популярність Z-схема що включає лінійний транспорт електронів від води до кінцевого акцептора $NADPH$, і цей процес перекачує приблизно $12H^+$ пер $2H_2O$

    б. Псевдоциклічне фотофосфорилювання який в основному такий же, як і вище, але кінцевим акцептором є an $O_2$ молекули з подібними співвідношеннями.

    c. Циклічне фотофосфорилювання що дозволяє переробляти електрон, тобто протонну накачування без кінцевого акцептора електрона виключно шляхом внутрішнього перемішування електрона між різними станами (в першу чергу задіяний цикл пластохінону (Q). Це може накачати $2H^+$ додатково за 1 електрон.

  2. АТФ-синтаза дещо відрізняється від мітохондрій тварин. Кількість протонів на АТФ залежить від обертальної симетрії синтази. (детальніше в посиланнях нижче). В основному, спочатку вважалося, що він має 12-кратну симетрію (потрібно $12H^+$ за оберт, в якому $3ATP$ виробляється, отже $4H^+$ пер $ATP$), але згодом було виявлено, що насправді потребує 14-кратної симетрії $14H^+$ для спостережуваних $3/2$ співвідношення $ATP/NADPH$.

  3. Кількість одиниць Photosystem 1 (де працює циклічна версія) більше, ніж одиниць Photosystem 2. Це означає, що циклічне фотофосфорилювання відбувається одночасно в цих центрах і буде спричиняти додаткові $2H^+$ необхідно для досягнення експериментально спостережуваного співвідношення (1 з кожних 5 електронів «переробляється»).

Посилання

  1. Хороший загальний документ, який висвітлює всі основні питання. Фотосинтез АТФ-електронів, протонних насосів, роторів і Пуаз; Джон Ф. Алле; Том 110, випуск 3, 9 серпня 2002 р., сторінки 273-276

  2. Загальні ресурси про ці реакції. Тут, тут і тут.

  3. Дослідження на $H^+/ATP$ співвідношення.

    а. Петерсен, Ян та ін. “Порівняння співвідношення Н+/АТФ синтаз Н+-АТФ з дріжджів і хлоропластів” Праці Національної академії наук Сполучених Штатів Америки том. 109,28 (2012): 11150-5.

    б. Ватт І.Н., Монтгомері М.Г., Рансвік М.Дж., Леслі А.Г., Уокер Дж.Є. Біоенергетична вартість виготовлення молекули аденозинтрифосфату в мітохондріях тварин. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010; 107(39):16823-7.

  4. Старі дослідження, які ілюструють складність пояснення результатів багатьох досліджень:

    а. Функція двох цитохромних компонентів у хлоропластах: робоча гіпотеза; Р. ХІЛЛ І ФЕЙ БЕНДАЛ; Природа - том 186, сторінки 136-137 (1960)

    б. Фотосинтез ізольованими хлоропластами; ДАНІЕЛ І. АРНОН, М. Б. АЛЛЕН і Ф. Р. ВЕТЛІ; Природа - том 174, сторінки 394-396 (1954)


Опис

Огляд основних ідей для цієї теми.

8.1: Метаболічні реакції регулюються у відповідь на потреби клітини.

8.2: Енергія перетворюється в придатну для використання форму в клітинному диханні.

8.3: Світлова енергія перетворюється в хімічну.

Безпосередньо пов'язані питання

  • 15M.1.HL.TZ1.29: Який процес відбувається під час світлонезалежних реакцій фотосинтезу?A. Кисень є.
  • 15M.3.SL.TZ2.9b: Порівняйте конкурентне та неконкурентне інгібування ферментів
  • 13M.2.HL.TZ1.8a: Намалюйте позначену діаграму мітохондрії, як показано на електронній мікрофотографії.
  • 13M.2.HL.TZ2.1a: Опишіть загальну тенденцію накопичення жиру в організмі для чотирьох груп мишей.
  • 13M.2.HL.TZ2.1e: Обговоріть, чи дають результати чіткі докази різниці в поглинанні.
  • 13M.2.HL.TZ2.7c: Частина води, яка переноситься на листя рослин, використовується для фотосинтезу. Поясніть роль.
  • 11M.1.HL.TZ1.30: Де міститься хлорофіл у рослинній клітині? A. Тилакоїдні мембрани B. Строма C. Матрикс D.
  • 11M.1.HL.TZ1.29: На електронній мікрофотографії нижче показано органел в еукаріотичній клітині. Яка область позначена.
  • 11M.3.SL.TZ1.7a: Вкажіть концентрацію вуглекислого газу при pH 7,2.
  • 12M.1.HL.TZ1.30: Що відбувається під час світлонезалежних реакцій фотосинтезу? A. Утворюється АТФ. Б.
  • 09M.2.HL.TZ1.6c: Опишіть, як ферменти каталізують реакції.
  • 10M.2.HL.TZ1.1a (ii): Запропонуйте дві причини зв’язку.
  • 10M.3.SL.TZ1.9a (ii): Поясніть причини максимального обміну вуглекислого газу в цей час.
  • 10M.3.SL.TZ1.11a (ii): Вкажіть на схемі два місця, де відбувається декарбоксилювання.
  • 11N.1.HL.TZ0.14: Яка з наведеного нижче роль АТФ у фотосинтезі? A. Це забезпечує енергію для створення.
  • 11N.3.SL.TZ0.7a: Використовуючи графік, виміряйте кількість АТФ, що утворюється в результаті окисного фосфорилювання, вказавши одиниці.
  • 12N.3.SL.TZ0.7c: Порівняйте дані для кислих апельсинових дерев, що ростуть при 400 ppm, з тими, що ростуть при 700 ppm.
  • 10N.3.SL.TZ0.7c: Поясніть, чому активність ферменту з рослин дикого типу змінюється при додаванні інгібітора.
  • 10N.2.HL.TZ0.7c: Поясніть процес аеробного дихання клітин після гліколізу.
  • 15N.1.HL.TZ0.10: Після того, як листя були зібрані, весь подальший обмін речовин необхідно припинити. Якими засобами міг.
  • 13N.1.HL.TZ0.31: Де розташована АТФ-синтаза?
  • 13N.2.HL.TZ0.8b: Білок гемоглобін транспортує кисень до клітин. Опишіть процеси, що відбуваються в.
  • 13N.3.SL.TZ0.7c: Визначте з причиною, який з пептидів є найефективнішим інгібітором тріози.
  • 13N.3.SL.TZ0.9a: Вкажіть місце світлонезалежних реакцій фотосинтезу.
  • 09N.1.HL.TZ0.26: На графіку нижче показано зміни енергії під час хімічної реакції, яка відбувається без каталізатора.
  • 16M.1.HL.TZ0.12: Яка молекула спочатку містила б 14C, якби водорость Chlorella вирощувалась у присутності світла.
  • 16M.1.HL.TZ0.9: На одній із кривих на графіку зображено швидкість реакції, що каталізується ферментом.
  • 16N.2.HL.TZ0.3a: Визначте такі процеси як анаболізм або катаболізм, поставивши галочку (√).
  • 15M.1.HL.TZ1.26: який описує роль амінокислот у каналах мембранних білків, що використовуються для полегшення.
  • 13M.2.HL.TZ1.1b: Підкажіть, чому термічна обробка може знизити швидкість фотосинтезу.
  • 13M.2.HL.TZ1.5c: Поясніть світлонезалежні процеси фотосинтезу в рослинах.
  • 13M.1.HL.TZ1.30: У світлозалежних реакціях фотосинтезу що постачає електрони низької енергії до .
  • 13M.3.SL.TZ1.7b: Вкажіть відсоткове значення загального азоту листя в хлорофілі для Spinacia при слабкому освітленні.
  • 11M.3.SL.TZ1.9b: Поясніть, як структура мітохондрії пристосована до її функції.
  • 12M.1.HL.TZ1.26: Субстрат зазнає серії каталізованих ферментами реакцій з утворенням проміжних речовин X, Y.
  • 12M.1.HL.TZ1.27: Який вплив матиме додавання ферменту на зміни енергії під час реакції? A. Зменшити.
  • 12M.1.HL.TZ1.29: Де саме в клітині відбуваються реакції циклу Кребса? А. У цитоплазмі.
  • 09M.2.HL.TZ1.4a: Намалюйте позначену діаграму структури хлоропласту, яку можна побачити за допомогою електронного мікроскопа.
  • 09M.1.HL.TZ1.28: Що є останнім акцептором електронів у мітохондріальному ланцюгу транспорту електронів? A. CO2 B. H2O.
  • 10M.2.HL.TZ1.1a (i): окресліть взаємозв’язок між температурою та концентрацією кисню в рідинах організму в.
  • 10M.1.HL.TZ2.29: Що таке хеміосмос? A. Зв'язок синтезу АТФ з транспортом електронів і рухом протонів.
  • 10M.3.SL.TZ1.9a (i): Вкажіть час, коли швидкість обміну вуглекислого газу є максимальною.
  • 12N.1.HL.TZ0.29: Діаграма представляє компоненти крист у мітохондріях. Яка стрілка вказує як.
  • 12N.1.HL.TZ0.25: На наступному графіку показано зміни енергії з використанням і без ферментів під час хімічної реакції. .
  • 12N.3.SL.TZ0.7d: Визначте з причиною, чи є концентрація CO2 чи температура обмежуючим фактором.
  • 10N.3.SL.TZ0.7d: Учені дійшли висновку, що ферменти мутантних рослин мали знижену активність, але були.
  • 09N.3.SL.TZ0.9a: Вкажіть місце розташування високої концентрації протонів, викликаної транспортом електронів в мітохондрії.
  • 15N.2.HL.TZ0.1g: Опишіть залежність між відстанню переміщення вгору та концентрацією.
  • 15N.3.SL.TZ0.7c: Порівняйте вплив регідратації на рівень хлорофілу в рослинах, вирощених у тіні та на сонячному світлі.
  • 15N.3.SL.TZ0.7d: Використовуючи дані, обґрунтовано виведіть два етапи фотосинтезу, які можуть бути обмежені під час.
  • 13N.3.SL.TZ0.7a: Вкажіть активність тріозофосфат ізомерази, що залишилася, коли.
  • 16M.1.HL.TZ0.10: Діаграма представляє цикл Кребса. Які процеси відбуваються в I і II?
  • 16M.2.HL.TZ0.4c: Вважається, що мітохондрії розвинулися з прокаріотичних клітин. Опишіть дві адаптації.
  • 16N.1.HL.TZ0.29: На графіку показано приклад реакції, каталізованої ферментом. Що означає крива, позначена X.
  • 16N.3.SL.TZ0.9a: Опишіть, як генна гармата вставляє гени в рослини.
  • 17M.2.HL.TZ1.5a: Поясніть, як хімічна енергія для використання в клітині генерується за допомогою транспорту електронів і хеміосмосу.
  • 17M.2.HL.TZ2.2a: На ескізі показано співвідношення між швидкістю реакції та концентрацією субстрату в.
  • 17N.1.HL.TZ0.29: Яка реакція не викликає чистого вивільнення енергії? A. АДФ з’єднується з неорганічним фосфатом.
  • 17N.1.HL.TZ0.31: На зображенні показана частина клітини, що містить мітохондрію. [Джерело: «TEM of a.
  • 15M.2.HL.TZ2.7a: Поясніть хеміосмос, як він виникає при фотофосфорилюванні.
  • 15M.2.HL.TZ1.2b (iii): Цей білок описується як глобулярний білок. Розрізняють кулясті і волокнисті.
  • 15M.2.HL.TZ1.7c: Окресліть два фактори, які впливають на швидкість фотосинтезу.
  • 15M.3.SL.TZ1.9b: фермент гексокіназа каталізує реакцію між глюкозою та АТФ з утворенням глюкози –6–.
  • 13M.2.HL.TZ1.1a: Запропонуйте інший метод, окрім вимірювання поглинання CO2, який міг би мати швидкість фотосинтезу.
  • 13M.2.HL.TZ1.1j: Поясніть докази, надані даними на стовпчастій діаграмі для гіпотези про ізопрен.
  • 13M.2.HL.TZ2.1d: Це дослідження також показало значне зниження чутливості до інсуліну, коли учасники були.
  • 13M.3.SL.TZ1.7d: Оцініть гіпотезу про те, що менша інтенсивність світла збільшує тилакоїдний азот.
  • 11M.3.SL.TZ2.8b: Окресліть відмінності між конкурентними та неконкурентними інгібіторами.
  • 12M.1.HL.TZ2.27: Як конкурентний інгібітор взаємодіє з ферментом? A. Він зв’язується з активним сайтом.
  • 10M.2.HL.TZ1.1g: Використовуючи дані цього запитання, поясніть причини занепокоєння щодо довгострокового виживання.
  • 10M.2.HL.TZ1.1f: Використовуючи дані графіка, виведіть зв’язок між вуглекислим газом в атмосфері.
  • 10M.2.HL.TZ2.6a: Опишіть процес гліколізу.
  • 10M.1.HL.TZ1.30: Де на схемі нижче відбуваються світлозалежні та світлонезалежні реакції?
  • 10M.1.HL.TZ1.10: Які з наведених нижче факторів впливають на швидкість утворення кисню під час фотосинтезу? я
  • 10M.3.SL.TZ1.9b: Вкажіть температуру, яка призвела до найвищої швидкості фотосинтезу під дією струму.
  • 11N.1.HL.TZ0.15: Що відбувається з тріозофосфатом (TP) у світлонезалежних реакціях фотосинтезу? А.
  • 12N.1.HL.TZ0.26: Діаграма представляє алостеричний фермент. Де найімовірніше будуть наступні інгібітори.
  • 10N.3.SL.TZ0.8b: Вкажіть два обмежувальні фактори фотосинтезу.
  • 09N.3.SL.TZ0.7d: Використовуючи графік, спрогнозуйте вплив високої концентрації солі на ріст хлорели.
  • 15N.3.SL.TZ0.7b: Окресліть вплив сонячного світла та тіні на засвоєння CO2 під час зневоднення.
  • 14N.1.HL.TZ0.25: Яка різниця між рухом колінного та кульшового суглоба?A. Тільки коліно дозволяє.
  • 17M.1.HL.TZ2.13: Який технологічний прогрес дозволив Кельвіну провести свій експеримент із льодяником.
  • 17M.2.HL.TZ2.2b.i: Опишіть його розташування.
  • 17M.2.HL.TZ2.2b.ii: Опишіть його функцію.
  • 17N.1.HL.TZ0.30: Який процес відбувається під час світлозалежної реакції фотосинтезу? A. АТФ, CO2 і H2O.
  • 15M.2.HL.TZ1.7b: Світлозалежні реакції фотосинтезу відбуваються на мембранах тилакоїдів. Поясніть.
  • 13M.2.HL.TZ1.1k: Запропонуйте дві причини, чому деякі види рослин синтезують і виділяють ізопрен, але не інші.
  • 13M.2.HL.TZ2.1f: Визначте, який цукор в основному використовується у виробництві рибози.
  • 13M.2.HL.TZ2.1b: Порівняйте накопичення жиру в організмі між чотирма групами.
  • 13M.2.HL.TZ2.1c: Розрізняйте результати для двох груп.
  • 13M.3.SL.TZ1.7a: Вкажіть різницю у вмісті хлорофілу для Phaseolus між високою та низькою інтенсивністю освітлення.
  • 13M.3.SL.TZ2.5b: Опис виробництва АТФ у м’язових волокнах під час інтенсивних вправ.
  • 13M.3.SL.TZ2.9a: Розрізняйте окислення та відновлення в біологічних реакціях.
  • 11M.1.HL.TZ1.31: Що виробляється в результаті світлозалежних реакцій фотосинтезу і використовується в Calvin.
  • 11M.2.HL.TZ2.1a: Обчисліть, скільки хвилин групові миші активні між 21:00 і 00:00 при 8°C.
  • 11M.2.HL.TZ2.1d: Вкажіть залежність між температурою та швидкістю обміну речовин.
  • 11M.2.HL.TZ2.5c: Поясніть світлонезалежні реакції фотосинтезу.
  • 11M.2.HL.TZ2.1h: Використовуючи дані з обох графіків, оцініть гіпотезу про те, що підвищена активність викликає а.
  • 11M.3.SL.TZ1.7e: На основі наданої інформації та даних обговоріть роль одного обмежуючого фактора, крім.
  • 11M.3.SL.TZ1.9a: Намалюйте позначену діаграму мітохондрії.
  • 09M.1.HL.TZ1.27: Де утворюється вуглекислий газ в мітохондрії?
  • 10M.2.HL.TZ1.1e (ii): Вкажіть найвищу температуру, показану на графіку.
  • 10M.2.HL.TZ1.1b: У природному середовищі Laternula elliptica заривається в мул на морському дні. У цьому.
  • 10M.1.HL.TZ1.27: Що є правильним для неконкурентного інгібування ферментів?
  • 10M.1.HL.TZ2.27: Чому оксалоацетат є конкурентним інгібітором? A. Це викликає конформаційну зміну.
  • 10M.3.SL.TZ2.8a: Намалюйте позначену діаграму, що показує структуру мітохондрії, як показано на електронних мікрофотографіях.
  • 10M.3.SL.TZ2.7b: Визначте з причиною глибину води, яка не отримує світла.
  • 11N.3.SL.TZ0.8b: Поясніть зв’язок між структурою хлоропласту та його функцією.
  • 12N.2.HL.TZ0.6c: В анаеробних умовах рослини виділяють енергію шляхом гліколізу. Окресліть процес гліколізу.
  • 12N.3.SL.TZ0.7b: Лінія на кожному графіку вказує середню чисту швидкість фотосинтезу. Обчисліть різницю в.
  • 12N.3.SL.TZ0.9a: Намалюйте позначену діаграму, що показує структуру мітохондрії під електроном.
  • 09N.3.SL.TZ0.7a: Опишіть вплив концентрації солі на активність світлозалежних реакцій загалом.
  • 09N.3.SL.TZ0.7c: Коли концентрація солі збільшується, деякі клітини водоростей збільшують швидкість циклічності.
  • 15N.1.HL.TZ0.28: З якого субстрату виділяється перша молекула вуглекислого газу під час клітинного зв’язку.
  • 15N.2.HL.TZ0.1d: Вкажіть діапазон вмісту ліпідів, виміряний у O. nerka, виловленої восени 2008 року. g
  • 15N.2.HL.TZ0.1f: Запропонуйте причини відмінностей у вмісті ліпідів.
  • 15N.3.SL.TZ0.7a: Вкажіть рівень хлорофілу при 50 % вмісті води для рослин, що ростуть на сонячному світлі, даючи
  • 13N.2.HL.TZ0.7b: Деякі білки в мембранах діють як ферменти. Опишіть модель, яка враховує здатність.
  • 13N.3.SL.TZ0.8b: На діаграмі показано хеміосмос в мітохондрії. Мітка I, II і III.
  • 13N.3.SL.TZ0.6a.ii: Опишіть, які методи виробництва АТФ використовуються в м’язових волокнах під час різної інтенсивності.
  • 14N.1.HL.TZ0.12: Що викликає циклічне фотофосфорилювання під час фотосинтезу? A. Знижений NADP є.
  • 14N.1.HL.TZ0.21: На ділянках, забруднених важкими металами, деякі трави виявляють толерантність до їх концентрації.
  • 14N.1.HL.TZ0.24: Як зменшено передачу ВІЛ? A. Затримка прогресування ВІЛ у СНІД. Неодружений.
  • 09N.1.HL.TZ0.28: Яка реакція за участю гліцерат-3-фосфату є частиною світлонезалежних реакцій.
  • 09N.1.HL.TZ0.29: У чому перевага невеликого об’єму всередині тилакоїдів хлоропласту?A. Високий.
  • 17M.1.SL.TZ1.1: Яка структура, знайдена в еукаріотів, має одну мембрану? A. Ядро B. Лізосома C.
  • 17M.1.HL.TZ1.31: Графік показує швидкість ферментативної реакції в залежності від концентрації субстрату в.
  • 17M.1.HL.TZ2.14: Ця реакція відбувається в мітохондріях. Чим пояснюється, що ця реакція дає можливість бути енергією.
  • 17N.2.HL.TZ0.04b: Опишіть процес фотолізу при фотосинтезі.
  • 13M.3.SL.TZ1.7c: Запропонуйте одну перевагу для рослин щодо збільшення вмісту хлорофілу в листках на площу поверхні, коли.
  • 13M.3.SL.TZ1.8a (ii): Вкажіть роль рибулозобісфосфат (RuBP) карбоксилази в циклі Кальвіна.
  • 13M.3.SL.TZ2.9b: Вкажіть два продукти гліколізу. 1. .
  • 13M.3.SL.TZ2.9c: Поясніть роль крист у мітохондріях.
  • 11M.2.HL.TZ2.1c: Тварини, які активні вночі, ведуть нічний спосіб життя. Запропонуйте одну перевагу для мишей, які ведуть нічний спосіб життя.
  • 11M.2.HL.TZ2.1e: Порівняйте результати для окремих мишей при 15°C з результатами для групових мишей при 15°C.
  • 11M.3.SL.TZ1.7c: Окресліть взаємозв’язок між pH та швидкістю фотосинтезу.
  • 11M.3.SL.TZ2.9: Поясніть реакцію зв’язку, яка виникає між гліколізом і циклом Кребса.
  • 12M.1.HL.TZ1.28: Яка загальна кількість молекул АТФ, що використовуються та утворюються під час гліколізу?
  • 12M.1.HL.TZ2.28: Що відбувається під час окисного фосфорилювання? A. Виробництво АТФ за допомогою електронів NADP B.
  • 12M.3.SL.TZ2.8c: Опишіть неконкурентне пригнічення.
  • 12M.3.SL.TZ2.9b: Поясніть, як відбувається окисне фосфорилювання за допомогою хеміосмосу.
  • 12M.3.SL.TZ2.7c: Визначте, який фермент проявляє загальну більшу активність від 25°C до 42°C.
  • 12M.3.SL.TZ2.7d: Поясніть зміну активності активази при температурах вище 42 °C.
  • 10M.2.HL.TZ1.5c: Фотосинтез і транспірація відбуваються в листках. Поясніть, як температура впливає на ці процеси.
  • 10M.2.HL.TZ1.1c (ii): Запропонуйте дві причини описаних вами тенденцій.
  • 10M.1.HL.TZ2.30: На схемі нижче показано структуру хлоропласту. Яка структура позначена X? А.
  • 10M.3.SL.TZ1.11a (iii): Перерахуйте один продукт, крім вуглекислого газу, що утворюється на цій стадії дихання.
  • 11N.1.HL.TZ0.13: Що відбувається з кожною глюкозою під час гліколізу? A. Використовуються чотири АТФ. Б. Два трьохвуглецевих.
  • 11N.3.SL.TZ0.8c: Розрізняйте окислення та відновлення.
  • 12N.1.HL.TZ0.30: На наступній схемі метаболічного шляху яка літера позначає ацетил-КоА?
  • 15N.2.HL.TZ0.1b: Порівняйте дані на графіку за осінь 2008 року та зиму 2009 року.
  • 15N.2.HL.TZ0.1c: Запропонуйте два фактори, які можуть вплинути на поширення O. nerka в північній частині Тихого океану.
  • 13N.3.SL.TZ0.9b: Поясніть зв’язок між будовою хлоропласту та його функцією.
  • 15M.2.HL.TZ1.2b (ii): Опишіть, як структура I утримується разом.
  • 13M.2.HL.TZ1.1c: Окресліть вплив посухи та повторного поливу на швидкість фотосинтезу.
  • 13M.2.HL.TZ1.1e: Порівняйте вплив двох температур на емісію ізопрену.
  • 13M.2.HL.TZ1.1i: Вкажіть різницю у відсотках відновлення фотосинтезу через 1 годину після термічної обробки між.
  • 13M.2.HL.TZ1.3a: Вкажіть тип гальмування, показаний на цій діаграмі.
  • 13M.2.HL.TZ1.3b: Поясніть, як цей тип регулювання може вплинути на синтез амінокислоти.
  • 13M.1.HL.TZ1.29: Де в хлоропласті розташовані ферменти циклу Кальвіна? A. Тилакоїдні мембраниB.
  • 12M.3.SL.TZ2.9a: Позначте наступну мікрофотографію мітохондрії.
  • 09M.1.HL.TZ1.29: Де в хлоропласті утворюються складні вуглеводи? A. У міжмембранному просторі B. В.
  • 10M.2.HL.TZ1.1e (i): Вкажіть найвищу концентрацію вуглекислого газу, показану на графіку.
  • 10M.2.HL.TZ1.1d (i): дифузія вуглекислого газу відбувається лише за наявності градієнта концентрації. Вивести.
  • 10M.1.HL.TZ1.29: Під час гліколізу гексозний цукор розщеплюється на дві молекули пірувату. Що є правильним.
  • 10M.3.SL.TZ1.11b: Укажіть, де саме в камері відбувається ця стадія дихання.
  • 10M.3.SL.TZ2.8b: Поясніть зв’язок між структурою мітохондрії та її функцією.
  • 11N.3.SL.TZ0.7c: Використовуючи дані, зробіть висновок з обґрунтуванням того, чи забезпечує анаеробне дихання деякі або всі.
  • 11N.3.SL.TZ0.8a: Мітка I та II. я.. II.
  • 12N.3.SL.TZ0.8a: Опишіть, як структура третинного білка пов’язана з функцією ферменту.
  • 12N.3.SL.TZ0.8b: Поясніть контроль метаболічних шляхів шляхом інгібування кінцевого продукту, включаючи роль.
  • 12N.3.SL.TZ0.9b: Поясніть зв’язок між структурою мітохондрії та її функцією.
  • 15N.1.HL.TZ0.30: Які продукти світлозалежних реакцій використовуються у світлонезалежних реакціях? А.
  • 15N.2.HL.TZ0.3c(ii): Окресліть роль коензиму А в аеробному диханні.
  • 17M.1.HL.TZ1.29: На діаграмі показано мітохондрію. Яка буква позначає структуру, де знаходиться АТФ-синтаза.
  • 15M.1.HL.TZ1.28: Де в еукаріотичній клітині відбувається цикл Кребса? A. У цитоплазміB. Між
  • 15M.3.SL.TZ1.8a: Намалюйте позначену діаграму структури мітохондрії, яку видно під електронним мікроскопом.
  • 13M.2.HL.TZ2.1h: Використовуючи всі дані, оцініть докази, які свідчать про споживання великої кількості.
  • 13M.1.HL.TZ2.29: Коли в клітині виділяється енергія? A. АДФ з’єднується з неорганічним фосфатом.B. Викиди АТФ.
  • 13M.3.SL.TZ2.5c: Поясніть роль АТФ у скороченні м’язів.
  • 13M.3.SL.TZ1.8c: Поясніть неконкурентне пригнічення.
  • 11M.2.HL.TZ2.1g: Поясніть, чому споживання кисню використовується як міра швидкості метаболізму.
  • 11M.2.HL.TZ2.5b: Розрізняють конкурентне та неконкурентне пригнічення ферментів хімічних реакцій.
  • 12M.2.HL.TZ1.5c: Поясніть вплив інгібіторів на активність ферментів.
  • 12M.1.HL.TZ2.30: Яка функція Y? A. Фіксація вуглецю B. Поглинання світла C. Зберігання глюкози D.
  • 12M.1.HL.TZ2.29: Яка структура позначена X? A. Строма B. Гранум C. Криста D. Гранули крохмалю
  • 12M.3.SL.TZ1.8b: Опишіть процес гліколізу.
  • 12M.3.SL.TZ1.8c: Використовуючи світло як приклад, поясніть концепцію лімітуючих факторів фотосинтезу.
  • 12M.3.SL.TZ2.7a: Вкажіть залежність між активністю Рубіско та температурою.
  • 09M.1.HL.TZ2.8: Де в клітині відбувається цикл Кальвіна? A. Строма хлоропластаB. Мітохондріальний.
  • 10M.1.HL.TZ2.28: Яка реакція зв’язку в аеробному диханні? А. Піруват карбоксилується, ацетил реагує.
  • 10M.3.SL.TZ1.12: Поясніть контроль метаболічних шляхів.
  • 10M.3.SL.TZ1.9c: Використовуючи дані таблиці, обговоріть, чи буде підвищення рівня вуглекислого газу в атмосфері.
  • 10M.3.SL.TZ2.7d: Порівняйте виробництво в березні з виробництвом у вересні.
  • 11N.3.SL.TZ0.7b: Порівняйте зміни вмісту кисню та лактату в крові, коли гримуча змія починає спочивати.
  • 12N.3.SL.TZ0.7a: Визначте взаємозв’язок між температурою та поглинанням CO2, показаним на обох графіках.
  • 12N.3.SL.TZ0.7e: Укажіть два продукти, які переходять від світлозалежних до світлонезалежних стадій.
  • 10N.3.SL.TZ0.7a: Вкажіть активність ферменту дикого типу без інгібітора та з інгібітором. Без.
  • 10N.3.SL.TZ0.8a(ii): Поясніть рух Н+ в мітохондріях та його значення для хеміосмосу.
  • 10N.3.SL.TZ0.7b: Розрізняйте активність ферменту без інгібітора у дикого типу та у мутанта.
  • 09N.3.SL.TZ0.8c: Поясніть, що означає алостеричне гальмування.
  • 15N.2.HL.TZ0.1a: Визначте загальну кількість O. nerka з довжиною вилки від 240 до 245 мм, виловлених восени 2008 року.
  • 15N.2.HL.TZ0.1i: Оскільки O. nerka мігрує вгору за течією, вони більше не харчуються. Запропонуйте причину стосунків.
  • 13N.1.HL.TZ0.28: Що описує неконкурентне пригнічення? A. Інгібуюча молекула не нагадує субстрат і.
  • 13N.3.SL.TZ0.7d: Визначте з обґрунтуванням, чи діють пептиди як конкурентні чи неконкурентні інгібітори.
  • 16N.1.HL.TZ0.30: Який процес потребує кисню при диханні аеробних клітин? A. Окислення тріозофосфатуB.
  • 16N.2.HL.TZ0.8a: Поясніть процеси, за допомогою яких світлова енергія перетворюється на хімічну.
  • 15M.2.HL.TZ1.2b (i): Визначте білкові структури, позначені I та II. Я: .
  • 15M.3.SL.TZ1.8b: Поясніть, як структура мітохондрії пов’язана з її функцією.
  • 13M.2.HL.TZ1.1h: Запропонуйте можливі висновки для цього експерименту.
  • 13M.2.HL.TZ1.1d: Опишіть викиди ізопрену під час посухи та періодів відновлення при 25°C.
  • 13M.2.HL.TZ1.1f: Вкажіть вплив термічної обробки на швидкість фотосинтезу.
  • 13M.2.HL.TZ1.1g: Використовуючи результати на графіку, зробіть висновок про вплив присутності фосмідоміцину на швидкість.
  • 13M.1.HL.TZ1.27: фермент бурштинова дегідрогеназа каталізує перетворення сукцинату у фумарат. .
  • 13M.1.HL.TZ2.28: Що таке алостеричний сайт? A. Ділянка ферменту, який зв’язує кінцевий продукт метаболізму.
  • 13M.3.SL.TZ2.8c: Опишіть, як пов’язані реакція зв’язку та цикл Кребса.
  • 13M.3.SL.TZ1.9b: Поясніть зв'язок між спектром дії та спектром поглинання.
  • 11M.2.HL.TZ2.1f: Запропонуйте одну з причин, чому результати відрізняються для одиночних та групових мишей.
  • 11M.2.HL.TZ2.1b: окресліть зв’язок між активністю та температурою з 21:00 до 03:00 у всіх мишей.
  • 11M.3.SL.TZ1.7d: Запропонуйте, як Zostera marina може здійснювати фотосинтез навіть при дуже низькому вмісті вуглекислого газу.
  • 12M.2.HL.TZ2.6b: Схема контролю метаболічних шляхів.
  • 12M.3.SL.TZ1.8a: Розрізняйте окислення та відновлення.
  • 12M.3.SL.TZ2.7e: У листі обидва ферменти присутні разом. Спрогнозувати, з причиною, як швидкість.
  • 09M.2.HL.TZ2.4b: Окресліть світлозалежні реакції фотосинтезу.
  • 10M.2.HL.TZ1.1c (i): Опишіть тенденції концентрації вуглекислого газу в атмосфері, показані на графіку.
  • 10M.2.HL.TZ1.1d (ii): Графік надає докази гіпотези, що чистої дифузії вуглецю не буде.
  • 10M.3.SL.TZ1.11a (i): Позначте піруват і ацетилкоензим А на схемі вище.
  • 10M.3.SL.TZ2.7a: Укажіть місяць, коли загальний фотосинтез був найбільшим.
  • 10M.3.SL.TZ2.7c: У верхніх 40 м спостерігається падіння фотосинтезу з березня по червень. Це, ймовірно, пов'язано з.
  • 11N.2.HL.TZ0.8 a: Намалюйте спектр поглинання хлорофілу.
  • 11N.2.HL.TZ0.8 b: Поясніть процес фотофосфорилювання в хлоропластах.
  • 11N.3.SL.TZ0.9c: Поясніть контроль метаболічних шляхів шляхом інгібування кінцевого продукту.
  • 10N.3.SL.TZ0.8a(i): Вкажіть два продукти гліколізу.
  • 09N.2.HL.TZ0.4c: Поясніть, як хеміосмос сприяє утворенню АТФ під час окисного фосфорилювання.
  • 09N.3.SL.TZ0.7b: Порівняйте вплив збільшення концентрації солі на фотосистему I з впливом на.
  • 09N.3.SL.TZ0.9c: Поясніть, як будь-які дві структурні особливості мітохондрії пов’язані з її функцією.
  • 15N.1.HL.TZ0.29: Що відбувається в хлоропласті під час фотосинтезу в місці, позначеному просвітом? А.
  • 15N.2.HL.TZ0.1e: окресліть будь-яку кореляцію між загальним вмістом ліпідів і довжиною вилки восени 2008 року та взимку.
  • 15N.2.HL.TZ0.1h: Вкажіть концентрацію ПХБ у м’язових ліпідах на відстані 125 км від океану, оцінену за допомогою.
  • 15N.2.HL.TZ0.3c(i): Один із етапів аеробного дихання називається реакцією зв’язку. Позначте діаграму до.
  • 15N.3.SL.TZ0.9a: Намалюйте позначену схему, що показує структуру хлоропласту.
  • 15N.3.SL.TZ0.9b: Поясніть, як енергія вивільняється та використовується для утворення АТФ переносниками електронів в електроні.
  • 13N.1.HL.TZ0.30: Що відбувається під час окисного декарбоксилювання пірувату?A. Зниження NAD+ і окислення.
  • 13N.2.HL.TZ0.4b: Схема фотоактивації фотосистеми II у світлозалежній реакції фотосинтезу.
  • 13N.3.SL.TZ0.7b: Порівняйте вплив збільшення концентрації пептиду 2 і пептиду 3 на решту.
  • 14N.1.HL.TZ0.17: якщо обидва батьки гетерозиготні щодо серповидно-клітинної анемії (HbA HbS), то який відсоток їх.
  • 09N.1.HL.TZ0.27: Яка роль NADH + H+ в аеробному диханні клітин?A. Для перенесення водню до електрона.
  • 16N.1.HL.TZ0.31: На електронній мікрофотографії показано частину рослинної клітини. Звідки відбуваються світлонезалежні реакції.
  • 16N.2.HL.TZ0.3b: Окресліть важливість ферментів для метаболічних процесів.
  • 17M.1.HL.TZ2.15: Що використовується для зменшення NADP у світлозалежних реакціях фотосинтезу? A. Перетворення.

Підрозділи та пов’язані з ними питання

8.1 Метаболізм

  • 15M.1.HL.TZ1.26: який описує роль амінокислот у каналах мембранних білків, що використовуються для полегшення.
  • 15M.3.SL.TZ2.9b: Порівняйте конкурентне та неконкурентне інгібування ферментів
  • 15M.2.HL.TZ1.2b (i): Визначте білкові структури, позначені I та II. Я: .
  • 15M.2.HL.TZ1.2b (ii): Опишіть, як структура I утримується разом.
  • 15M.2.HL.TZ1.2b (iii): Цей білок описується як глобулярний білок. Розрізняють кулясті і волокнисті.
  • 15M.3.SL.TZ1.9b: фермент гексокіназа каталізує реакцію між глюкозою та АТФ з утворенням глюкози –6–.
  • 15N.1.HL.TZ0.10: Після того, як листя були зібрані, весь подальший обмін речовин необхідно припинити. Якими засобами міг.
  • 15N.2.HL.TZ0.1a: Визначте загальну кількість O. nerka з довжиною вилки від 240 до 245 мм, виловлених восени 2008 року.
  • 15N.2.HL.TZ0.1b: Порівняйте дані на графіку за осінь 2008 року та зиму 2009 року.
  • 15N.2.HL.TZ0.1c: Запропонуйте два фактори, які можуть вплинути на поширення O. nerka в північній частині Тихого океану.
  • 15N.2.HL.TZ0.1d: Вкажіть діапазон вмісту ліпідів, виміряний у O. nerka, виловленої восени 2008 року. g
  • 15N.2.HL.TZ0.1e: Окресліть будь-яку кореляцію між загальним вмістом ліпідів і довжиною вилки восени 2008 року та взимку.
  • 15N.2.HL.TZ0.1f: Запропонуйте причини відмінностей у вмісті ліпідів.
  • 15N.2.HL.TZ0.1g: Опишіть залежність між відстанню переміщення вгору та концентрацією.
  • 15N.2.HL.TZ0.1h: Вкажіть концентрацію ПХБ у м’язових ліпідах на відстані 125 км від океану, оцінену за допомогою.
  • 15N.2.HL.TZ0.1i: Оскільки O. nerka мігрує вгору за течією, вони більше не харчуються. Запропонуйте причину стосунків.
  • 13M.2.HL.TZ1.3a: Вкажіть тип гальмування, показаний на цій діаграмі.
  • 13M.2.HL.TZ1.3b: Поясніть, як цей тип регулювання може вплинути на синтез амінокислоти.
  • 13M.2.HL.TZ2.1a: Опишіть загальну тенденцію накопичення жиру в організмі для чотирьох груп мишей.
  • 13M.2.HL.TZ2.1b: Порівняйте накопичення жиру в організмі між чотирма групами.
  • 13M.2.HL.TZ2.1c: Розрізняйте результати для двох груп.
  • 13M.2.HL.TZ2.1d: Це дослідження також показало значне зниження чутливості до інсуліну, коли учасники були.
  • 13M.2.HL.TZ2.1e: Обговоріть, чи дають результати чіткі докази різниці в поглинанні.
  • 13M.2.HL.TZ2.1f: Визначте, який цукор в основному використовується у виробництві рибози.
  • 13M.2.HL.TZ2.1h: Використовуючи всі дані, оцініть докази, які свідчать про споживання великої кількості.
  • 13M.1.HL.TZ1.27: фермент бурштинова дегідрогеназа каталізує перетворення сукцинату у фумарат. .
  • 13M.1.HL.TZ2.28: Що таке алостеричний сайт? A. Ділянка ферменту, який зв’язує кінцевий продукт метаболізму.
  • 13N.1.HL.TZ0.28: Що описує неконкурентне пригнічення? A. Інгібуюча молекула не нагадує субстрат і.
  • 13N.2.HL.TZ0.7b: Деякі білки в мембранах діють як ферменти. Опишіть модель, яка враховує здатність.
  • 13M.3.SL.TZ1.8c: Поясніть неконкурентне пригнічення.
  • 13M.3.SL.TZ2.9a: Розрізняйте окислення та відновлення в біологічних реакціях.
  • 13N.3.SL.TZ0.7a: Вкажіть активність тріозофосфат ізомерази, що залишилася, коли.
  • 13N.3.SL.TZ0.7b: Порівняйте вплив збільшення концентрації пептиду 2 і пептиду 3 на решту.
  • 13N.3.SL.TZ0.7c: Визначте з причиною, який з пептидів є найефективнішим інгібітором тріози.
  • 13N.3.SL.TZ0.7d: Визначте з обґрунтуванням, чи діють пептиди як конкурентні чи неконкурентні інгібітори.
  • 11M.2.HL.TZ2.5b: Розрізняють конкурентне та неконкурентне пригнічення ферментів хімічних реакцій.
  • 11M.3.SL.TZ2.8b: Окресліть відмінності між конкурентними та неконкурентними інгібіторами.
  • 12M.2.HL.TZ1.5c: Поясніть вплив інгібіторів на активність ферментів.
  • 12M.2.HL.TZ2.6b: Схема контролю метаболічних шляхів.
  • 12M.1.HL.TZ1.26: Субстрат зазнає серії каталізованих ферментами реакцій з утворенням проміжних речовин X, Y.
  • 12M.1.HL.TZ1.27: Який вплив матиме додавання ферменту на зміни енергії під час реакції? A. Зменшити.
  • 12M.1.HL.TZ2.27: Як конкурентний інгібітор взаємодіє з ферментом? A. Він зв’язується з активним сайтом.
  • 12M.3.SL.TZ2.7a: Вкажіть залежність між активністю Рубіско та температурою.
  • 12M.3.SL.TZ2.7c: Визначте, який фермент проявляє загальну більшу активність від 25°C до 42°C.
  • 12M.3.SL.TZ2.7d: Поясніть зміну активності активази при температурах вище 42 °C.
  • 12M.3.SL.TZ2.7e: У листі обидва ферменти присутні разом. Спрогнозувати, з причиною, як швидкість.
  • 12M.3.SL.TZ2.8c: Опишіть неконкурентне пригнічення.
  • 09M.2.HL.TZ1.6c: Опишіть, як ферменти каталізують реакції.
  • 10M.1.HL.TZ1.27: Що є правильним для неконкурентного інгібування ферментів?
  • 10M.1.HL.TZ2.27: Чому оксалоацетат є конкурентним інгібітором? A. Це викликає конформаційну зміну.
  • 10M.3.SL.TZ1.12: Поясніть контроль метаболічних шляхів.
  • 09N.1.HL.TZ0.26: На графіку нижче показано зміни енергії під час хімічної реакції, яка відбувається без каталізатора.
  • 11N.3.SL.TZ0.8c: Розрізняйте окислення та відновлення.
  • 11N.3.SL.TZ0.9c: Поясніть контроль метаболічних шляхів шляхом інгібування кінцевого продукту.
  • 12N.1.HL.TZ0.25: На наступному графіку показано зміни енергії з використанням і без ферментів під час хімічної реакції. .
  • 12N.1.HL.TZ0.26: Діаграма представляє алостеричний фермент. Де найімовірніше будуть наступні інгібітори.
  • 12N.3.SL.TZ0.8a: Опишіть, як структура третинного білка пов’язана з функцією ферменту.
  • 12N.3.SL.TZ0.8b: Поясніть контроль метаболічних шляхів шляхом інгібування кінцевого продукту, включаючи роль.
  • 10N.3.SL.TZ0.7a: Вкажіть активність ферменту дикого типу без інгібітора та з інгібітором. Без.
  • 10N.3.SL.TZ0.7b: Розрізняйте активність ферменту без інгібітора у дикого типу та у мутанта.
  • 10N.3.SL.TZ0.7c: Поясніть, чому активність ферменту з рослин дикого типу змінюється при додаванні інгібітора.
  • 10N.3.SL.TZ0.7d: Учені дійшли висновку, що ферменти мутантних рослин мали знижену активність, але були.
  • 09N.3.SL.TZ0.8c: Поясніть, що означає алостеричне гальмування.
  • 16M.1.HL.TZ0.9: На одній із кривих на графіку зображено швидкість реакції, що каталізується ферментом.
  • 16N.1.HL.TZ0.29: На графіку показано приклад реакції, каталізованої ферментом. Що означає крива, позначена X.
  • 16N.2.HL.TZ0.3b: Окресліть важливість ферментів для метаболічних процесів.
  • 17M.1.SL.TZ1.1: Яка структура, знайдена в еукаріотів, має одну мембрану? A. Ядро B. Лізосома C.
  • 17M.1.HL.TZ1.31: Графік показує швидкість ферментативної реакції в залежності від концентрації субстрату в.
  • 17M.2.HL.TZ2.2a: На ескізі показано співвідношення між швидкістю реакції та концентрацією субстрату в.

8.2 Клітинне дихання

  • 15M.1.HL.TZ1.28: Де в еукаріотичній клітині відбувається цикл Кребса? A. У цитоплазміB. Між
  • 15M.3.SL.TZ1.8a: Намалюйте позначену діаграму структури мітохондрії, яку видно під електронним мікроскопом.
  • 15M.3.SL.TZ1.8b: Поясніть, як структура мітохондрії пов’язана з її функцією.
  • 15N.1.HL.TZ0.28: З якого субстрату виділяється перша молекула вуглекислого газу під час клітинного зв’язку.
  • 15N.2.HL.TZ0.3c(i): Один із етапів аеробного дихання називається реакцією зв’язку. Позначте діаграму до.
  • 15N.2.HL.TZ0.3c(ii): Окресліть роль коензиму А в аеробному диханні.
  • 15N.3.SL.TZ0.9b: Поясніть, як енергія вивільняється та використовується для утворення АТФ переносниками електронів в електроні.
  • 13M.2.HL.TZ1.8a: Намалюйте позначену діаграму мітохондрії, як показано на електронній мікрофотографії.
  • 13M.1.HL.TZ2.29: Коли в клітині виділяється енергія? A. АДФ з’єднується з неорганічним фосфатом.B. Викиди АТФ.
  • 13N.1.HL.TZ0.30: Що відбувається під час окисного декарбоксилювання пірувату?A. Зниження NAD+ і окислення.
  • 13N.2.HL.TZ0.8b: Білок гемоглобін транспортує кисень до клітин. Опишіть процеси, що відбуваються в.
  • 13M.3.SL.TZ2.5b: Опис виробництва АТФ у м’язових волокнах під час інтенсивних вправ.
  • 13M.3.SL.TZ2.5c: Поясніть роль АТФ у скороченні м’язів.
  • 13M.3.SL.TZ2.8c: Опишіть, як пов’язані реакція зв’язку та цикл Кребса.
  • 13M.3.SL.TZ2.9b: Вкажіть два продукти гліколізу. 1. .
  • 13M.3.SL.TZ2.9c: Поясніть роль крист у мітохондріях.
  • 13N.3.SL.TZ0.8b: На діаграмі показано хеміосмос в мітохондрії. Мітка I, II і III.
  • 13N.3.SL.TZ0.6a.ii: Опишіть, які методи виробництва АТФ використовуються в м’язових волокнах під час різної інтенсивності.
  • 11M.1.HL.TZ1.29: На електронній мікрофотографії нижче показано органел в еукаріотичній клітині. Яка область позначена.
  • 11M.2.HL.TZ2.1a: Обчисліть, скільки хвилин групові миші активні між 21:00 і 00:00 при 8°C.
  • 11M.2.HL.TZ2.1b: окресліть зв’язок між активністю та температурою з 21:00 до 03:00 у всіх мишей.
  • 11M.2.HL.TZ2.1c: Тварини, які активні вночі, ведуть нічний спосіб життя. Запропонуйте одну перевагу для мишей, які ведуть нічний спосіб життя.
  • 11M.2.HL.TZ2.1d: Вкажіть залежність між температурою та швидкістю обміну речовин.
  • 11M.2.HL.TZ2.1e: Порівняйте результати для окремих мишей при 15°C з результатами для групових мишей при 15°C.
  • 11M.2.HL.TZ2.1f: Запропонуйте одну з причин, чому результати відрізняються для одиночних та групових мишей.
  • 11M.2.HL.TZ2.1g: Поясніть, чому споживання кисню використовується як міра швидкості метаболізму.
  • 11M.2.HL.TZ2.1h: Використовуючи дані з обох графіків, оцініть гіпотезу про те, що підвищена активність викликає а.
  • 11M.3.SL.TZ1.9a: Намалюйте позначену діаграму мітохондрії.
  • 11M.3.SL.TZ1.9b: Поясніть, як структура мітохондрії пристосована до її функції.
  • 11M.3.SL.TZ2.9: Поясніть реакцію зв’язку, яка виникає між гліколізом і циклом Кребса.
  • 12M.1.HL.TZ1.28: Яка загальна кількість молекул АТФ, що використовуються та утворюються під час гліколізу?
  • 12M.1.HL.TZ1.29: Де саме в клітині відбуваються реакції циклу Кребса? А. У цитоплазмі.
  • 12M.1.HL.TZ2.28: Що відбувається під час окисного фосфорилювання? A. Виробництво АТФ за допомогою електронів NADP B.
  • 12M.3.SL.TZ1.8a: Розрізняйте окислення та відновлення.
  • 12M.3.SL.TZ1.8b: Опишіть процес гліколізу.
  • 12M.3.SL.TZ2.9a: Позначте наступну мікрофотографію мітохондрії.
  • 12M.3.SL.TZ2.9b: Поясніть, як відбувається окисне фосфорилювання за допомогою хеміосмосу.
  • 09M.1.HL.TZ1.27: Де утворюється вуглекислий газ в мітохондрії?
  • 09M.1.HL.TZ1.28: Що є останнім акцептором електронів у мітохондріальному ланцюгу транспорту електронів? A. CO2 B. H2O.
  • 10M.2.HL.TZ1.1a (i): окресліть взаємозв’язок між температурою та концентрацією кисню в рідинах організму в.
  • 10M.2.HL.TZ1.1a (ii): Запропонуйте дві причини зв’язку.
  • 10M.2.HL.TZ1.1b: У природному середовищі Laternula elliptica заривається в мул на морському дні. У цьому.
  • 10M.2.HL.TZ1.1c (i): Опишіть тенденції концентрації вуглекислого газу в атмосфері, показані на графіку.
  • 10M.2.HL.TZ1.1c (ii): Запропонуйте дві причини описаних вами тенденцій.
  • 10M.2.HL.TZ1.1d (i): дифузія вуглекислого газу відбувається лише за наявності градієнта концентрації. Вивести.
  • 10M.2.HL.TZ1.1d (ii): Графік надає докази гіпотези, що чистої дифузії вуглецю не буде.
  • 10M.2.HL.TZ1.1e (i): Вкажіть найвищу концентрацію вуглекислого газу, показану на графіку.
  • 10M.2.HL.TZ1.1e (ii): Вкажіть найвищу температуру, показану на графіку.
  • 10M.2.HL.TZ1.1f: Використовуючи дані графіка, виведіть зв’язок між вуглекислим газом в атмосфері.
  • 10M.2.HL.TZ1.1g: Використовуючи дані цього запитання, поясніть причини занепокоєння щодо довгострокового виживання.
  • 10M.2.HL.TZ2.6a: Опишіть процес гліколізу.
  • 10M.1.HL.TZ1.29: Під час гліколізу гексозний цукор розщеплюється на дві молекули пірувату. Що є правильним.
  • 10M.1.HL.TZ2.28: Яка реакція зв’язку в аеробному диханні? А. Піруват карбоксилується, ацетил реагує.
  • 10M.1.HL.TZ2.29: Що таке хеміосмос? A. Зв'язок синтезу АТФ з транспортом електронів і рухом протонів.
  • 10M.3.SL.TZ1.11a (i): Позначте піруват і ацетилкоензим А на схемі вище.
  • 10M.3.SL.TZ1.11a (ii): Вкажіть на схемі два місця, де відбувається декарбоксилювання.
  • 10M.3.SL.TZ1.11a (iii): Перерахуйте один продукт, крім вуглекислого газу, що утворюється на цій стадії дихання.
  • 10M.3.SL.TZ1.11b: Укажіть, де саме в камері відбувається ця стадія дихання.
  • 10M.3.SL.TZ2.8a: Намалюйте позначену діаграму, що показує структуру мітохондрії, як показано на електронних мікрофотографіях.
  • 10M.3.SL.TZ2.8b: Поясніть зв’язок між структурою мітохондрії та її функцією.
  • 14N.1.HL.TZ0.12: Що викликає циклічне фотофосфорилювання під час фотосинтезу? A. Знижений NADP є.
  • 14N.1.HL.TZ0.17: якщо обидва батьки гетерозиготні щодо серповидно-клітинної анемії (HbA HbS), то який відсоток їх.
  • 14N.1.HL.TZ0.21: На ділянках, забруднених важкими металами, деякі трави виявляють толерантність до їх концентрації.
  • 14N.1.HL.TZ0.24: Як зменшено передачу ВІЛ? A. Затримка прогресування ВІЛ у СНІД. Неодружений.
  • 14N.1.HL.TZ0.25: Яка різниця між рухом колінного та кульшового суглоба?A. Тільки коліно дозволяє.
  • 09N.1.HL.TZ0.27: Яка роль NADH + H+ в аеробному диханні клітин?A. Для перенесення водню до електрона.
  • 11N.1.HL.TZ0.13: Що відбувається з кожною глюкозою під час гліколізу? A. Використовуються чотири АТФ. Б. Два трьохвуглецевих.
  • 11N.3.SL.TZ0.7a: Використовуючи графік, виміряйте кількість АТФ, що утворюється в результаті окисного фосфорилювання, вказавши одиниці.
  • 11N.3.SL.TZ0.7b: Порівняйте зміни вмісту кисню та лактату в крові, коли гримуча змія починає спочивати.
  • 11N.3.SL.TZ0.7c: Використовуючи дані, зробіть висновок з обґрунтуванням того, чи забезпечує анаеробне дихання деякі або всі.
  • 12N.2.HL.TZ0.6c: В анаеробних умовах рослини виділяють енергію шляхом гліколізу. Окресліть процес гліколізу.
  • 12N.1.HL.TZ0.29: Діаграма представляє компоненти крист у мітохондріях. Яка стрілка вказує як.
  • 12N.1.HL.TZ0.30: На наступній схемі метаболічного шляху яка літера позначає ацетил-КоА?
  • 12N.3.SL.TZ0.9a: Намалюйте позначену діаграму, що показує структуру мітохондрії під електроном.
  • 12N.3.SL.TZ0.9b: Поясніть зв’язок між структурою мітохондрії та її функцією.
  • 10N.2.HL.TZ0.7c: Поясніть процес аеробного дихання клітин після гліколізу.
  • 10N.3.SL.TZ0.8a(i): Вкажіть два продукти гліколізу.
  • 10N.3.SL.TZ0.8a(ii): Поясніть рух Н+ в мітохондріях та його значення для хеміосмосу.
  • 09N.2.HL.TZ0.4c: Поясніть, як хеміосмос сприяє утворенню АТФ під час окисного фосфорилювання.
  • 09N.3.SL.TZ0.9a: Вкажіть місце розташування високої концентрації протонів, викликаної транспортом електронів в мітохондрії.
  • 09N.3.SL.TZ0.9c: Поясніть, як будь-які дві структурні особливості мітохондрії пов’язані з її функцією.
  • 16M.1.HL.TZ0.10: Діаграма представляє цикл Кребса. Які процеси відбуваються в I і II?
  • 16M.2.HL.TZ0.4c: Вважається, що мітохондрії розвинулися з прокаріотичних клітин. Опишіть дві адаптації.
  • 16N.1.HL.TZ0.30: Який процес потребує кисню при диханні аеробних клітин? A. Окислення тріозофосфатуB.
  • 16N.3.SL.TZ0.9a: Опишіть, як генна гармата вставляє гени в рослини.
  • 17M.1.SL.TZ1.1: Яка структура, знайдена в еукаріотів, має одну мембрану? A. Ядро B. Лізосома C.
  • 17M.1.HL.TZ1.29: На діаграмі показано мітохондрію. Яка буква позначає структуру, де знаходиться АТФ-синтаза.
  • 17M.2.HL.TZ1.5a: Поясніть, як хімічна енергія для використання в клітині генерується за допомогою транспорту електронів і хеміосмосу.
  • 17M.1.HL.TZ2.14: Ця реакція відбувається в мітохондріях. Чим пояснюється, що ця реакція дає можливість бути енергією.
  • 17M.2.HL.TZ2.2b.i: Опишіть його розташування.
  • 17M.2.HL.TZ2.2b.ii: Опишіть його функцію.
  • 17N.1.HL.TZ0.29: Яка реакція не викликає чистого вивільнення енергії? A. АДФ з’єднується з неорганічним фосфатом.
  • 17N.1.HL.TZ0.31: На зображенні показана частина клітини, що містить мітохондрію. [Джерело: «TEM of a.

8.3 Фотосинтез

  • 15M.1.HL.TZ1.29: Який процес відбувається під час світлонезалежних реакцій фотосинтезу?A. Кисень є.
  • 15M.2.HL.TZ2.7a: Поясніть хеміосмос, як він виникає при фотофосфорилюванні.
  • 15M.2.HL.TZ1.7b: Світлозалежні реакції фотосинтезу відбуваються на мембранах тилакоїдів. Поясніть.
  • 15M.2.HL.TZ1.7c: Окресліть два фактори, які впливають на швидкість фотосинтезу.
  • 15N.1.HL.TZ0.29: Що відбувається в хлоропласті під час фотосинтезу в місці, позначеному просвітом? А.
  • 15N.1.HL.TZ0.30: Які продукти світлозалежних реакцій використовуються у світлонезалежних реакціях? А.
  • 15N.3.SL.TZ0.7a: Вкажіть рівень хлорофілу при 50 % вмісті води для рослин, що ростуть на сонячному світлі, даючи
  • 15N.3.SL.TZ0.7b: Окресліть вплив сонячного світла та тіні на засвоєння CO2 під час зневоднення.
  • 15N.3.SL.TZ0.7c: Порівняйте вплив регідратації на рівень хлорофілу в рослинах, вирощених у тіні та на сонячному світлі.
  • 15N.3.SL.TZ0.7d: Використовуючи дані, обґрунтовано виведіть два етапи фотосинтезу, які можуть бути обмежені під час.
  • 15N.3.SL.TZ0.9a: Намалюйте позначену схему, що показує структуру хлоропласту.
  • 13M.2.HL.TZ1.1a: Запропонуйте інший метод, окрім вимірювання поглинання CO2, який міг би мати швидкість фотосинтезу.
  • 13M.2.HL.TZ1.1b: Підкажіть, чому термічна обробка може знизити швидкість фотосинтезу.
  • 13M.2.HL.TZ1.1c: Окресліть вплив посухи та повторного поливу на швидкість фотосинтезу.
  • 13M.2.HL.TZ1.1d: Опишіть викиди ізопрену під час посухи та періодів відновлення при 25°C.
  • 13M.2.HL.TZ1.1e: Порівняйте вплив двох температур на емісію ізопрену.
  • 13M.2.HL.TZ1.1f: Вкажіть вплив термічної обробки на швидкість фотосинтезу.
  • 13M.2.HL.TZ1.1g: Використовуючи результати на графіку, зробіть висновок про вплив присутності фосмідоміцину на швидкість.
  • 13M.2.HL.TZ1.1h: Запропонуйте можливі висновки для цього експерименту.
  • 13M.2.HL.TZ1.1i: Вкажіть різницю у відсотках відновлення фотосинтезу через 1 годину після термічної обробки між.
  • 13M.2.HL.TZ1.1j: Поясніть докази, надані даними на стовпчастій діаграмі для гіпотези про ізопрен.
  • 13M.2.HL.TZ1.1k: Запропонуйте дві причини, чому деякі види рослин синтезують і виділяють ізопрен, але не інші.
  • 13M.2.HL.TZ1.5c: Поясніть світлонезалежні процеси фотосинтезу в рослинах.
  • 13M.2.HL.TZ2.7c: Частина води, яка переноситься на листя рослин, використовується для фотосинтезу. Поясніть роль.
  • 13M.1.HL.TZ1.29: Де в хлоропласті розташовані ферменти циклу Кальвіна? A. Тилакоїдні мембраниB.
  • 13M.1.HL.TZ1.30: У світлозалежних реакціях фотосинтезу що постачає електрони низької енергії до .
  • 13N.1.HL.TZ0.31: Де розташована АТФ-синтаза?
  • 13N.2.HL.TZ0.4b: Схема фотоактивації фотосистеми II у світлозалежній реакції фотосинтезу.
  • 13M.3.SL.TZ1.7a: Вкажіть різницю у вмісті хлорофілу для Phaseolus між високою та низькою інтенсивністю освітлення.
  • 13M.3.SL.TZ1.7b: Вкажіть відсоткове значення загального азоту листя в хлорофілі для Spinacia при слабкому освітленні.
  • 13M.3.SL.TZ1.7c: Запропонуйте одну перевагу для рослин щодо збільшення вмісту хлорофілу в листках на площу поверхні, коли.
  • 13M.3.SL.TZ1.7d: Оцініть гіпотезу про те, що менша інтенсивність світла збільшує тилакоїдний азот.
  • 13M.3.SL.TZ1.8a (ii): Вкажіть роль рибулозобісфосфат (RuBP) карбоксилази в циклі Кальвіна.
  • 13M.3.SL.TZ1.9b: Поясніть зв'язок між спектром дії та спектром поглинання.
  • 13N.3.SL.TZ0.9a: Вкажіть місце світлонезалежних реакцій фотосинтезу.
  • 13N.3.SL.TZ0.9b: Поясніть зв’язок між будовою хлоропласту та його функцією.
  • 11M.1.HL.TZ1.30: Де міститься хлорофіл у рослинній клітині? A. Тилакоїдні мембрани B. Строма C. Матрикс D.
  • 11M.1.HL.TZ1.31: Що виробляється в результаті світлозалежних реакцій фотосинтезу і використовується в Calvin.
  • 11M.2.HL.TZ2.5c: Поясніть світлонезалежні реакції фотосинтезу.
  • 11M.3.SL.TZ1.7a: Вкажіть концентрацію вуглекислого газу при pH 7,2.
  • 11M.3.SL.TZ1.7c: Окресліть взаємозв’язок між pH та швидкістю фотосинтезу.
  • 11M.3.SL.TZ1.7d: Запропонуйте, як Zostera marina може здійснювати фотосинтез навіть при дуже низькому вмісті вуглекислого газу.
  • 11M.3.SL.TZ1.7e: На основі наданої інформації та даних обговоріть роль одного обмежуючого фактора, крім.
  • 12M.1.HL.TZ1.30: Що відбувається під час світлонезалежних реакцій фотосинтезу? A. Утворюється АТФ. Б.
  • 12M.1.HL.TZ2.29: Яка структура позначена X? A. Строма B. Гранум C. Криста D. Гранули крохмалю
  • 12M.1.HL.TZ2.30: Яка функція Y? A. Фіксація вуглецю B. Поглинання світла C. Зберігання глюкози D.
  • 12M.3.SL.TZ1.8c: Використовуючи світло як приклад, поясніть концепцію лімітуючих факторів фотосинтезу.
  • 12M.3.SL.TZ2.7a: Вкажіть залежність між активністю Рубіско та температурою.
  • 12M.3.SL.TZ2.7e: У листі обидва ферменти присутні разом. Спрогнозувати, з причиною, як швидкість.
  • 09M.2.HL.TZ1.4a: Намалюйте позначену діаграму структури хлоропласту, яку можна побачити за допомогою електронного мікроскопа.
  • 09M.2.HL.TZ2.4b: Окресліть світлозалежні реакції фотосинтезу.
  • 09M.1.HL.TZ1.29: Де в хлоропласті утворюються складні вуглеводи? A. У міжмембранному просторі B. В.
  • 09M.1.HL.TZ2.8: Де в клітині відбувається цикл Кальвіна? A. Строма хлоропластаB. Мітохондріальний.
  • 10M.2.HL.TZ1.5c: Фотосинтез і транспірація відбуваються в листках. Поясніть, як температура впливає на ці процеси.
  • 10M.1.HL.TZ1.10: Які з наведених нижче факторів впливають на швидкість утворення кисню під час фотосинтезу? я
  • 10M.1.HL.TZ1.30: Де на схемі нижче відбуваються світлозалежні та світлонезалежні реакції?
  • 10M.1.HL.TZ2.30: На схемі нижче показано структуру хлоропласту. Яка структура позначена X? А.
  • 10M.3.SL.TZ1.9a (i): Вкажіть час, коли швидкість обміну вуглекислого газу є максимальною.
  • 10M.3.SL.TZ1.9a (ii): Поясніть причини максимального обміну вуглекислого газу в цей час.
  • 10M.3.SL.TZ1.9b: Вкажіть температуру, яка призвела до найвищої швидкості фотосинтезу під дією струму.
  • 10M.3.SL.TZ1.9c: Використовуючи дані таблиці, обговоріть, чи буде підвищення рівня вуглекислого газу в атмосфері.
  • 10M.3.SL.TZ2.7a: Укажіть місяць, коли загальний фотосинтез був найбільшим.
  • 10M.3.SL.TZ2.7b: Визначте з причиною глибину води, яка не отримує світла.
  • 10M.3.SL.TZ2.7c: У верхніх 40 м спостерігається падіння фотосинтезу з березня по червень. Це, ймовірно, пов'язано з.
  • 10M.3.SL.TZ2.7d: Порівняйте виробництво в березні з виробництвом у вересні.
  • 09N.1.HL.TZ0.28: Яка реакція за участю гліцерат-3-фосфату є частиною світлонезалежних реакцій.
  • 09N.1.HL.TZ0.29: У чому перевага невеликого об’єму всередині тилакоїдів хлоропласту?A. Високий.
  • 11N.2.HL.TZ0.8 a: Намалюйте спектр поглинання хлорофілу.
  • 11N.2.HL.TZ0.8 b: Поясніть процес фотофосфорилювання в хлоропластах.
  • 11N.1.HL.TZ0.14: Яка з наведеного нижче роль АТФ у фотосинтезі? A. Це забезпечує енергію для створення.
  • 11N.1.HL.TZ0.15: Що відбувається з тріозофосфатом (TP) у світлонезалежних реакціях фотосинтезу? А.
  • 11N.3.SL.TZ0.8a: Мітка I та II. я.. II.
  • 11N.3.SL.TZ0.8b: Поясніть зв’язок між структурою хлоропласту та його функцією.
  • 12N.3.SL.TZ0.7a: Визначте взаємозв’язок між температурою та поглинанням CO2, показаним на обох графіках.
  • 12N.3.SL.TZ0.7b: Лінія на кожному графіку вказує середню чисту швидкість фотосинтезу. Обчисліть різницю в.
  • 12N.3.SL.TZ0.7c: Порівняйте дані для кислих апельсинових дерев, що ростуть при 400 ppm, з тими, що ростуть при 700 ppm.
  • 12N.3.SL.TZ0.7d: Визначте з причиною, чи є концентрація CO2 чи температура обмежуючим фактором.
  • 12N.3.SL.TZ0.7e: Укажіть два продукти, які переходять від світлозалежних до світлонезалежних стадій.
  • 10N.3.SL.TZ0.8b: Вкажіть два обмежувальні фактори фотосинтезу.
  • 09N.3.SL.TZ0.7a: Опишіть вплив концентрації солі на активність світлозалежних реакцій загалом.
  • 09N.3.SL.TZ0.7b: Порівняйте вплив збільшення концентрації солі на фотосистему I з впливом на.
  • 09N.3.SL.TZ0.7c: Коли концентрація солі збільшується, деякі клітини водоростей збільшують швидкість циклічності.
  • 09N.3.SL.TZ0.7d: Використовуючи графік, спрогнозуйте вплив високої концентрації солі на ріст хлорели.
  • 16M.1.HL.TZ0.12: Яка молекула спочатку містила б 14C, якби водорость Chlorella вирощувалась у присутності світла.
  • 16N.1.HL.TZ0.31: На електронній мікрофотографії показано частину рослинної клітини. Звідки відбуваються світлонезалежні реакції.
  • 16N.2.HL.TZ0.3a: Визначте такі процеси як анаболізм або катаболізм, поставивши галочку (√).
  • 16N.2.HL.TZ0.8a: Поясніть процеси, за допомогою яких світлова енергія перетворюється на хімічну.
  • 17M.1.SL.TZ1.1: Яка структура, знайдена в еукаріотів, має одну мембрану? A. Ядро B. Лізосома C.
  • 17M.1.HL.TZ2.13: Який технологічний прогрес дозволив Кельвіну провести свій експеримент із льодяником.
  • 17M.1.HL.TZ2.15: Що використовується для зменшення NADP у світлозалежних реакціях фотосинтезу? A. Перетворення.
  • 17N.2.HL.TZ0.04b: Опишіть процес фотолізу при фотосинтезі.
  • 17N.1.HL.TZ0.29: Яка реакція не викликає чистого вивільнення енергії? A. АДФ з’єднується з неорганічним фосфатом.
  • 17N.1.HL.TZ0.30: Який процес відбувається під час світлозалежної реакції фотосинтезу? A. АТФ, CO2 і H2O.

© International Baccalaureate Organization 2018
International Baccalaureate® - Baccalauréat International® - Bachillerato Internacional®


Ключові поняття та резюме

  • Гетеротрофи залежать від вуглеводів, що виробляються автотрофами, багато з яких є фотосинтетичними, перетворюючи сонячну енергію в хімічну.
  • Різні фотосинтезуючі організми використовують різні суміші фотосинтезуючі пігменти, які збільшують діапазон довжин хвиль світла, які може поглинути організм.
  • Фотосистеми (PSI і PSII) кожен містить a світлозбиральний комплекс, що складається з кількох білків та пов’язаних з ними пігментів, які поглинають світлову енергію. The світлозалежні реакції фотосинтезу перетворюють сонячну енергію в хімічну, виробляючи АТФ і NADPH або NADH для тимчасового зберігання цієї енергії.
  • в кисневий фотосинтез, Х2O служить донором електронів для заміни електрона реакційного центру, а кисень утворюється як побічний продукт. в аноксигенний фотосинтез, інші відновлені молекули, такі як H2S або тіосульфат можна використовувати як донор електронів як такий, кисень не утворюється як побічний продукт.
  • Нециклічне фотофосфорилювання використовується в кисневому фотосинтезі, коли є потреба у виробництві як АТФ, так і НАДФН. Якщо потреби клітини&rsquos в АТФ переважають її потреби в NADPH, то вона може виконувати циклічне фотофосфорилювання замість цього виробляє тільки АТФ.
  • The світлонезалежні реакції фотосинтезу використовують АТФ і НАДФН із світлозалежних реакцій для фіксації CO2 в органічні молекули цукру.

Цикл Кальвіна

У циклі Кальвіна АТФ і НАДФН використовуються для зменшення або фіксації вуглекислого газу для виробництва глюкози. Ця реакція фіксації вуглецю каталізується ферментом під назвою RUBISCO, дуже поширеним білком у рослинах і, можливо, найбільш поширеним білком на Землі. Одна за одною три молекули вуглекислого газу беруться RUBISCO та двома іншими ферментами для отримання однієї молекули трьохвуглецевого цукру, який називається гліцеральдегід-3-фосфат. Дві молекули гліцеральдегіду 3-фосфату в кінцевому підсумку об’єднуються, утворюючи одну молекулу глюкози.


Як працюють фотосистеми

Поглинання світла пігментами

Фотосинтез починається з поглинання світла молекулами пігментів, розташованими в тилакоїдній мембрані. Найвідомішим з них є хлорофіл, але є також каротиноїди, а в ціанобактеріях і деяких водоростях — біліни. Усі ці пігменти мають спільні в їхніх хімічних структурах чергуються серії вуглецевих одинарних і подвійних зв’язків, які утворюють спряжену систему π–електронну систему (Малюнок 6).

Хімічна структура хлорофілу та каротиноїдних пігментів, присутніх у тилакоїдній мембрані. Зверніть увагу на наявність у кожній із сполучених систем подвійних зв’язків вуглець–вуглець, які відповідають за поглинання світла.

Різноманітність пігментів, наявних у кожному типі фотосинтезуючих організмів, відображає світлове середовище, в якому вони живуть, рослини на землі містять хлорофіли а і б і каротиноїди, такі як β-каротин, лютеїн, зеаксантин, віолаксантин, антераксантин і неоксантин (Малюнок 6). Хлорофіли поглинають синє і червоне світло і тому мають зелений колір, тоді як каротиноїди поглинають світло тільки в синьому і тому здаються жовто-червоними (Малюнок 7), кольори більш очевидні восени, оскільки хлорофіл є першим пігментом, який розщеплюється. гнилі листя.

Хлорофіли поглинають світлову енергію в червоній і синій частині видимого спектру, тоді як каротиноїди поглинають світло тільки в синій/зеленій.

Світло, або електромагнітне випромінювання, має властивості як хвилі, так і потоку частинок (квантів світла). Кожен квант світла містить дискретну кількість енергії, яку можна обчислити, помноживши постійну Планка, ч (6,626휐 � J·s) на ν, частота випромінювання в циклах за секунду (s 𢄡 ):

Частота (ν) світла і, отже, його енергія змінюється в залежності від кольору, тому сині фотони (� nm) більш енергійні, ніж червоні фотони (� nm). Частота (ν) і довжина хвилі (λ) світла пов’язані між собою:

де c це швидкість світла (3.0휐 8 m·s 𢄡 ), а енергія певної довжини хвилі (λ) світла визначається як:

Таким чином, 1 моль 680 nm фотонів червоного світла має енергію 176 кДж·mol 𢄡.

Електрони в рамках ділокалізованої системи π пігменту мають здатність стрибати з найнижчої зайнятої молекулярної орбіталі (основний стан) до вищих незайнятих молекулярних електронних орбіталей (збуджених станів) через поглинання певних довжин хвиль світла у видимому діапазоні. (400� nm). Хлорофіл має два збуджених стани, відомі як S1 та С2 і при взаємодії молекули з фотоном світла один з її електронів π виходить з основного стану (S0) до збудженого стану, процес займає всього 10 � с (Малюнок 8). Енергетичний розрив між S0 та С1 стани охоплюються енергією, яку надає червоний фотон (�� nm), тоді як енергетична щілина між S0 та С2 станів більше, і тому потрібен більш енергійний (коротша довжина хвилі, вища частота) синій фотон (�� nm), щоб охопити енергетичний проміжок.

Фотони з дещо різними енергіями (кольорами) збуджують кожне з коливальних підстанів кожного збудженого стану (як показано зміною розміру та кольору стрілок).

При збудженні електрон в S2 стан швидко зазнає втрат енергії у вигляді тепла через молекулярні коливання і зазнає перетворення в енергію S1 стан за допомогою процесу, який називається внутрішнім перетворенням. Внутрішнє перетворення відбувається протягом 10 � с. Таким чином, енергія синього фотона швидко деградує до енергії червоного фотона. Збудження молекули червоним фотоном призведе до просування електрона до S1 держава безпосередньо. Після того, як електрон перебуває в S1 У цьому стані він менший за енергією і, таким чином, стабільний на дещо більшому часовому масштабі (10 𢄩 с). Енергія збудженого електрона в S1 держава може мати одну з кількох доль: вона може повернутися до основного стану (С0) шляхом випромінювання енергії у вигляді фотона світла (флуоресценція), або вона може бути втрачена у вигляді тепла внаслідок внутрішнього перетворення між S1 та С0. Крім того, якщо поруч знаходиться інший хлорофіл, процес, відомий як передача енергії збудження (EET), може призвести до безрадіаційного обміну енергією між двома молекулами (Малюнок 9). Щоб це відбулося, два хлорофіли повинні бути поруч (χ nm), мати специфічну орієнтацію один щодо одного та енергії збудженого стану, які перекриваються (резонансні) одна з одною. Якщо ці умови виконуються, відбувається обмін енергією, в результаті чого утворюється дзеркало S0→S1 перехід в молекулі акцептора і S1→S0 перехід в інше.

Дві молекули хлорофілу з резонансним S1 стани зазнають дзеркального переходу, що призводить до безвипромінювального перенесення енергії збудження між ними.

Світлозбиральні комплекси

У фотосинтетичних системах хлорофіл і каротиноїди приєднані до вбудованих в мембрану білків, відомих як світлозбиральні комплекси (LHC). Завдяки ретельному зв’язуванню та орієнтації молекул пігменту поглинута енергія може передаватися між ними за допомогою EET. Кожен пігмент зв’язаний з білком за допомогою ряду нековалентних зв’язків (таких як водневі зв’язки, взаємодії Ван-дер-Ваальса, гідрофобна взаємодія та координаційні зв’язки між неподіленою парою електронів залишків, таких як гістидин у білку та Mg 2+ іон у хлорофілі) структура білка така, що кожен зв’язаний пігмент відчуває дещо інше середовище з точки зору навколишніх бічних ланцюгів амінокислот, ліпідів тощо, що означає, що S1 та С2 енергетичні рівні зміщуються за енергією відносно інших сусідніх молекул пігменту. Ефект полягає у створенні діапазону енергій пігментів, які впливають на ‘спрямування’ енергії на пігменти з найменшою енергією в LHC за допомогою EET.

Реакційні центри

Фотосистема складається з численних LHC, які утворюють антену з сотень молекул пігменту. Пігменти антени збирають і концентрують енергію збудження та передають її до ‘спеціальної пари’ молекул хлорофілу, які знаходяться в реакційному центрі (RC) (Малюнок 10). На відміну від антенних пігментів, особлива пара хлорофілів є ‘редокс-активною’ в тому сенсі, що вони можуть повертатися в основний стан (S0) перенесенням електрона, що знаходиться в S1 збудженому стані (Chl*) до іншого виду. Цей процес відомий як розділення зарядів і призводить до утворення окисленої спеціальної пари (Chl + ) і відновленого акцептора (A −). Акцептором у PSII є пластохінон, а в PSI – фередоксин. Щоб RC продовжував функціонувати, дефіцит електронів на спеціальній парі необхідно усунути, у PSII донором електронів є вода, а в PSI це пластоцианін.

Світлова енергія вловлюється пігментами антени і передається спеціальній парі RC хлорофілів, які зазнають окислювально-відновної реакції, що призводить до відновлення акцепторної молекули. Окислена спеціальна пара регенерується донором електронів.

Варто запитати, чому фотосинтезуючі організми турбуються про те, щоб мати велику антену пігментів, яка обслуговує RC, а не більшу кількість RC. Відповідь полягає в тому, що лише особлива пара хлорофілів має досить малий просторовий і спектральний переріз, а це означає, що існує обмеження кількості світла, яке вони можуть ефективно поглинати. Кількість світла, яке вони можуть практично поглинати, приблизно на два порядки менше, ніж їх максимально можлива швидкість обертання, тому LHC діють, щоб збільшити просторове (сотні пігментів) і спектральне (кілька типів пігментів з різними характеристиками поглинання світла) перехресне секції спеціальної пари RC, що гарантує, що її швидкість обороту буде набагато ближче до потужності.

Фотосистема II

PSII — це керована світлом вода–пластохіноноксидоредуктаза і є єдиним ферментом у природі, який здатний виконувати складну хімію розщеплення води на протони, електрони та кисень (Малюнок 11). В принципі, вода є надзвичайно поганим донором електронів, оскільки окислювально-відновний потенціал пари вода і кисень становить +820 мВ. PSII використовує світлову енергію для збудження спеціальної пари хлорофілів, відомої як P680 через пік поглинання 680 nm у червоній частині спектра. P680* зазнає розділення заряду, що призводить до утворення надзвичайно окислювальної речовини P680 +, яка має окислювально-відновний потенціал +1200 мВ, достатній для окислення води. Тим не менш, оскільки розщеплення води включає хімію чотирьох електронів, а поділ заряду включає лише передачу одного електрона, для формування однієї молекули O необхідні чотири окремі поділу зарядів (обіг ФСІІ).2 з двох молекул води. Таким чином, початкове пожертвування електронів для створення P680 з P680 + забезпечується кластером іонів марганцю в комплексі, що виділяє кисень (OEC), який приєднаний до сторони просвіту PSII (рис. 12). Марганець є перехідним металом, який може існувати в діапазоні ступенів окислення від +1 до +5 і таким чином накопичує позитивні заряди, отримані від кожного світлового обороту P680. Поступове вилучення електронів з кластера марганцю обумовлено окисленням P680 у ФСІІ світлом і відоме як цикл S-стану (Малюнок 12). Після четвертого обороту P680 в кластері марганцю накопичується достатній позитивний заряд, щоб дозволити розщеплення води на електрони, які відновлюють початковий стан марганцевого кластера, протони, які вивільняються в просвіт і сприяють градієнту протонів. використовується для синтезу АТФ, а побічний продукт О2. Таким чином, поділ заряду на P680 забезпечує термодинамічну рушійну силу, тоді як кластер марганцю діє як каталізатор реакції розщеплення води.

Організація PSII та його світлозбиральна антена. Білок показаний сірим кольором, хлорофіли – зеленим, а каротиноїди – помаранчевим. Взято з коду PDB 3JCU

Поступове вилучення електронів з кластера марганцю обумовлено окисленням P680 у ФСІІ світлом. Кожен з електронів, відданих кластером, в кінцевому підсумку погашається на S4 до С0 перехід, коли молекулярний кисень (О2) утворюється. Протони, вилучені з води під час процесу, осідають у просвіт і сприяють протонно-рушійній силі.

Електрони, які виділяє P680* після поділу заряду, не передаються безпосередньо до пластохінону, а скоріше через інший акцептор, який називається феофітин, молекула порфірину без центрального іона магнію, як у хлорофілі. Для відновлення пластохінону до пластохінолу потрібні два електрони, і, таким чином, утворюється дві молекули пластохінолу на O2 Молекула еволюціонувала за допомогою PSII. Два протони також поглинаються при утворенні пластохінолу і виходять із строми. PSII знаходиться в тилакоїдній мембрані рослин у вигляді димерного RC-комплексу, оточеного периферичною антеною з шести другорядних мономерних антенних LHC-комплексів і від двох до восьми тримерних комплексів LHC, які разом утворюють суперкомплекс PSII–LHCII (рис. 11).

Фотосистема І

PSI — це керована світлом пластоцианін–ферредоксин оксидоредуктаза (Малюнок 13). У PSI спеціальна пара хлорофілів відома як P700 завдяки їхньому піку поглинання 700 nm у червоній частині спектру. P700* є надзвичайно сильним відновником, який здатний відновлювати фередоксин, який має окислювально-відновний потенціал � мВ (і, таким чином, є, в принципі, поганим акцептором електронів). Відновлений фередоксин потім використовується для генерації NADPH для циклу Calvin�nson в окремому комплексі, відомому як FNR. Електрон від P700* віддається через іншу молекулу хлорофілу та зв’язаний хінон до серії кластерів заліза і сірки на стромальній стороні комплексу, після чого електрон віддається фередоксину. Вид P700 відновлюється у формі P700 + шляхом пожертвування електрона від розчинного білка-переносника електронів пластоціаніну.

Організація PSI та її світлозбиральна антена. Білок показаний сірим кольором, хлорофіли – зеленим, а каротиноїди – помаранчевим. Взято з коду PDB 4XK8.

PSI знаходиться всередині тилакоїдної мембрани як мономерний RC, оточений з одного боку чотирма комплексами LHC, відомими як LHCI. Суперкомплекс PSI–LHCI виявляється в основному в неукладених ділянках тилакоїдної мембрани (Малюнок 13).


1. Який із зазначених компонентів не використовується як рослинами, так і ціанобактеріями для здійснення фотосинтезу? вуглекислий газ хлорофіл хлоропласти вода 2. Чому хемоавтотрофи не враховуються .

22. Яка роль АТФ і НАДФН у фотосинтезі? АТФ і НАДФН - це форми хімічної енергії, що виробляється в результаті світлозалежних реакцій, які використовуються в незалежних від світла реакціях, які пр .


Нециклічне та циклічне фотофосфорилювання | Фотосинтез

При цьому фотон світла залучається для збудження електрона в хлорофілі b або інших додаткових пігментах фотосистеми II. Енергія двох таких збуджених електронів сприймається окисленим пластохіноном, утворюючи повністю відновлений пластохінон і електронодефіцитний хлорофіл b (Chl b).

Потім Chl b приймає електрон від молекули води. На цьому етапі необхідні супіони Mn ++ і CI. Отже, вода втрачає електрони, виробляючи кисень (О2) і дає зменшений пластохінон.

пластохінон + 2H ⇋ Знижений пластохінон

Відновлений пластохінон потім віддає електрони, по одному, цитохрому b6. З останнього електрон може впасти на цитохромƒа потім до пластоціаніну та P 700 у пігментній системі I. P 700 може прийняти електрон, лише якщо він щойно втратив один із власних при збудженні енергією другого фотона світла.

Ферредоксин є прямим акцептором електрона, втраченого збудженою молекулою P 700 і відновлюється. Потім дві молекули відновленого фередоксину передають свої електрони до NADP, відновлюючи його до NADPH2 а сам окислюється (рис. 13-24).

Фередоксин (Fe +2 ) + NADP + 2e − ⇋ 2 Фередоксин (Fe +3 ) + NADPH2

У цьому процесі надлишкова енергія електронів, яка виникає в результаті поглинання квантів світла, використовується для синтезу АТФ з АДФ і Пі, ймовірно, в одному місці між цитохромом b6 і цитохром ƒ. У цій схемі обидві пігментні системи беруть участь в однонаправленому переміщенні електрона з води до NADPH.

Коли до зважених хлоропластів додається гербіцид дихлорфенілдиметилсечовина (DCMU), потік електронів і утворення АТФ блокуються. DCMU пригнічує зв'язок ланцюга несучої між PSI і PSII. Якщо додати відновник, утворення АТФ залишається заблокованим, але виробляється НАДФН. Очевидно, що утворення NADPH є функцією PSI, тоді як утворення АТФ вимагає як PSI, так і PSII.

Порівняння № Циклічне фотофосфорилювання:

Тут не потрібен ‘зовнішній’ донор електронів. Хлорофіл поглинає фотон світла достатньої енергії, і утворюється електрон з високим енергетичним станом (e – ), який зменшує фередоксин і цитохромну систему (cyt. b6), відповідно.

Зниження цитохрому пов’язане з утворенням АТФ. Електрон на низькому енергетичному рівні в кінцевому підсумку повертається до хлорофілу. Очевидно, що потік електронів йшов від донора електронів і назад до тієї ж самої сполуки (рис. 13-12).

Існують три типи фотосинтезуючих бактерій (зелені, фіолетові сірки, фіолетові несірчані). Перші два типи є автотрофними і використовують H2S як донор електронів для CO2 скорочення. Однак фіолетові несірчані бактерії є фотогетеротрофними і використовують сукцинат або малат, а не H2S для CO2 скорочення.

Бактерії не використовують воду і тому не виробляють кисень. Відновником у бактеріях є NADH + H + і не мають пластоціаніну. З виробленням АТФ і НАДФН2, світлова реакція фотосинтезу завершена (рис. 13-15, 13-16), і ці два продукти тепер використовуються для зменшення CO2 до рівня вуглеводів у темній фазі.

Деякі бактерії фотосинтезу мають циклічне фотофосфорилювання як єдине джерело АТФ. Як буде видно, циклічне фотофосфорилювання здійснюється лише фотосистемою I. Деталі зрозумілі на наступному малюнку (рис. 13.24). Це може статися в анаеробних умовах.

Коротко можна сказати, що біохімія механізмів виділення кисню все ще залишається складною проблемою для біохіміків, і багато чого ще належить зрозуміти.


Світлові реакції фотосинтезу

Історично роль світла у фотосинтезі приписувалась або фотолізу вуглекислого газу, або фотолізу води і, як наслідок, перегрупування складових атомів на молекули кисню та глюкози (або формальдегіду). Відкриття фотофосфорилювання продемонструвало, що фотосинтез включає індукований світлом метаболізм фосфору, який передує фотолізу води або CO і не залежить від нього.2. Утворення АТФ найкраще пояснюється не фотолітичним розривом ковалентних зв’язків у CO.2 або водою, але за допомогою індукованого світлом потоку електронів, що призводить до вивільнення вільної енергії, яка затримується в пірофосфатних зв’язках АТФ.

Фотофосфорилювання тепер поділяється на (а) нециклічний тип, у якому утворення АТФ поєднується з індукованим світлом транспортом електронів з води до фередоксину та супутнім виділенням кисню та (б) циклічний тип, який утворює лише АТФ і не призводить до зміни окисно-відновного стану будь-якого донора чи акцептора електронів. Знижений фередоксин, що утворюється в (а) служить донором електронів для відновлення NADP шляхом ферментативної реакції, яка не залежить від світла. АТФ, як в результаті циклічного, так і нециклічного фотофосфорилювання, і відновлений НАДФ разом утворюють асиміляційну здатність для перетворення CO2 до вуглеводів (3 моль АТФ і 2 моль відновленого NADP потрібні на моль CO2).

Дослідження, в основному з цілими клітинами, показали, що фотосинтез у зелених рослин включає дві фотосистеми, одна (Система II), яка найкраще використовує світло «короткої» довжини хвилі (λ < 685 нм), а інша (Система I), яка найкраще використовує світло « довга” довжина хвилі (λ > 685 нм). Циклічне фотофосфорилювання в хлоропластах включає фотореакцію системи I. Широко прийнято вважати, що нециклічне фотофосфорилювання включає взаємодію двох фотореакцій: короткохвильової фотореакції, що належить до Системи II, і довгохвильової фотореакції, що належить до Системи I. Однак останні висновки вказують на те, що нециклічне фотофосфорилювання може включати дві короткохвильові, Системні II — фотореакції, які діють послідовно і з’єднані «темним» ланцюгом транспортування електронів, до якого приєднано сайт фосфорилювання.


Процес фотосинтезу в рослинах (зі схемою)

Зрештою, життя на Землі залежить від енергії сонця. Фотосинтез є єдиним процесом біологічного значення, який може зібрати цю енергію.

Буквально фотосинтез означає ‘синтез за допомогою світла’. Фотосинтезуючі організми використовують сонячну енергію для синтезу вуглецевої сполуки, яка не може утворитися без введення енергії.

Фотосинтез (Фотон = Світло, Синтез = З’єднання) — це анаболічний, ендергонічний процес, за допомогою якого зелені рослини синтезують вуглеводи (спочатку глюкозу), які потребують вуглекислого газу, води, пігментів і сонячного світла. Іншими словами, можна сказати, що фотосинтез – це перетворення сонячної енергії/променевої енергії/енергії світла (останнього джерела енергії для всіх живих організмів) в хімічну енергію.

Просте загальне рівняння фотосинтезу виглядає так:

За словами Ван Ніла і Роберта Хілла, кисень, що виділяється під час фотосинтезу, надходить з води, а не з вуглекислого газу.

Таким чином, загальну правильну біохімічну реакцію для фотосинтезу можна записати так:

Деякі фотосинтезуючі бактерії використовують донор водню, крім води. Тому фотосинтез також визначають як анаболічний процес виробництва органічних сполук всередині клітин, що містять хлорофіл, із донора вуглекислого газу та водню за допомогою променистої енергії.

Значення фотосинтезу:

1. Фотосинтез є найважливішим природним процесом, який підтримує життя на Землі.

2. Процес фотосинтезу характерний лише для зелених та інших автотрофних рослин. Він синтезує органічну їжу з неорганічної сировини.

3. Усі тварини та гетеротрофні рослини залежать від зелених рослин для їх органічної їжі, тому зелені рослини називаються виробниками, а всі інші організми відомі як споживачі.

4. Фотосинтез перетворює променисту або сонячну енергію в хімічну. Те ж саме зберігається в органічній їжі у вигляді зв’язків між різними атомами. Продукти фотосинтезу дають енергію всім організмам для здійснення їх життєдіяльності (все життя - це сонячне світло).

5. Вугілля, нафта та природний газ – це викопне паливо, яке було отримано шляхом застосування тепла та стиснення колишніх частин рослин і тварин (усі вони утворилися в результаті фотосинтезу) у глибоких шарах землі. Це надзвичайно важливе джерело енергії.

6. Усі корисні рослинні продукти отримують у процесі фотосинтезу, наприклад, деревина, каучук, смоли, ліки, масла, волокна тощо.

7. Це єдиний відомий метод, за допомогою якого кисень додається в атмосферу для компенсації кисню, який використовується при диханні організмів і спалюванні органічного палива. Кисень важливий для (а) ефективного використання та повного руйнування дихального субстрату та (б) утворення озону в стратосфері, який фільтрує та зупиняє шкідливе ультрафіолетове випромінювання, яке досягає Землі.

8. Фотосинтез зменшує концентрацію вуглекислого газу, який надходить в атмосферу в результаті дихання організмів і спалювання органічного палива. Вища концентрація вуглекислого газу отруйна для живих істот.

9. Урожайність сільськогосподарських культур залежить від швидкості фотосинтезу. Тому вчені зайняті генетичними маніпуляціями з посівами.

Величина фотосинтезу:

Лише 0,2% світлової енергії, що падає на Землю, використовується фотосинтетичними організмами. Загальна кількість вуглекислого газу, доступного рослинам для фотосинтезу, становить приблизно 11,2 х 10 14 тонн. З цього лише 2,2 х 10 13 тонн присутні в атмосфері @ 0,03%. Океани містять 11 x 10 14 (110 000 мільярдів) тонн вуглекислого газу.

Щорічно наземні та водні автотрофи фіксують від 70 до 80 мільярдів тонн вуглекислого газу, і він виробляє близько 1700 мільйонів тонн сухої органічної речовини. З них 10% (170 мільйонів тонн) сухої речовини виробляється наземними рослинами, а залишок — океаном (близько 90%). Це оцінка Робіновича (1951), за останніми даними, наданими Райтером і Вудвеллом (1970), лише 1/3 загального глобального фотосинтезу можна віднести до морських рослин.

Історична довідка:

Функціональний зв'язок між світлою і темною реакціями:

Під час фотосинтезу вода окислюється і вуглекислий газ відновлюється, але де в загальний процес втручається світлова енергія, щоб стимулювати реакцію. Однак можна показати, що фотосинтез складається з комбінації реакцій, що потребують світла (“світлі реакції”) і реакцій, які не потребують світла (“темневі реакції”).

Тепер зрозуміло, що високі реакції на включення СО2 в органічні речовини (тобто вуглеводи) можуть відбуватися в темряві (“темні реакції”). Реакції, що залежать від світла (“світлові реакції”) – це реакції, в яких енергія променя перетворюється на хімічну.

На думку Арнона, функціональний зв’язок між реакціями “світла” та “темрява” можна встановити, дослідивши вимоги до темних реакцій. “темні реакції” включають складний цикл реакцій, опосередкованих ферментами (цикл Кальвіна), який каталізує відновлення вуглекислого газу до цукру. Цей цикл вимагає зниження потужності у вигляді відновленого нікотинамідаденіндинуклеотидфосфату (НАДФН) і хімічної енергії у вигляді аденозинтрифосфату (АТФ).

Відновлені НАДФ (НАДФН) і АТФ утворюються в результаті “світлових реакцій”. Таким чином, можна розділити опис фотосинтезу на реакції, пов’язані з циклом Кальвіна і фіксацією вуглекислого газу, і ті реакції (тобто захоплення світла пігментами, транспорт електронів, фотофосфорилювання), які безпосередньо керуються світлом.

Сайт фотосинтезу:

Хлоропласти (рис. 6.2) у зелених рослин становлять фотосинтетичний апарат і виконують роль місця фотосинтезу. Хлоропласти вищих рослин мають дископодібну або еліпсоїдну форму, довжиною 4—6 мкм і товщиною 1—2 мкм. Це подвійна мембранна цитоплазматична органела еукаріотичних зелених рослинних клітин. Товщина двох мембран, включаючи перипластидіальний простір, становить приблизно 300 Å.

Основна речовина хлоропласту заповнена гідрофільною матрицею, відомою як строма. Містить cp-ДНК (0,5%), РНК (2—3%), пласторібосому (70S), ферменти для засвоєння вуглекислого газу, білки (50—60%), крохмальні зерна та осмофільні краплі, вітамін Е і К, Mg, Fe, Mn, P тощо в слідах. У стромі вбудовано ряд сплощених мембранних мішечків, відомих як тилакоїди. Фотосинтезуючі пігменти містяться в тилакоїдних мембранах.

Агрегація тилакоїдів утворює стопки монетоподібних структур, відомих як гранна. До складу бабки входить близько 20-30 тилакоїдів. Кожен тилакоїд охоплює простір, відомий як локкул. Кінець тилакоїда у формі диска називається краєм, а область, де мембрани тилакоїдів притискаються разом, називається перегородкою.

Частина пластинок гранни з'єднана з тилакоїдами інших бабок ламелою строми або ладовими мембранами. Тилакоїдна мембрана і пластинка строми складаються з ліпідів і білків. У фотосинтезуючих прокаріотів (синьо-зелених водоростей і бактерій) хлоропласт відсутній. Хроматофор присутній у фотосинтезуючих бактеріях і фотосинтетичних пластинках у синьо-зелених водоростей.

Механізм фотосинтезу:

Фотосинтез - це процес відновлення окислення, в якому вода окислюється, а вуглекислий газ відновлюється до вуглеводів.

Блекманн (1905) вказав, що процес фотосинтезу складається з двох фаз:

(1) Світлова реакція або Світлова фаза, або Світлозалежна фаза, або Фотохімічна фаза

(2) Темна реакція або Темна фаза або Світла незалежна фаза або Біохімічна фаза.

Під час світлової реакції виділяється кисень і асиміляційна сила (АТФ і НАДФН2) утворюються. Під час темнової реакції асиміляційна сила використовується для синтезу глюкози.

(i) Кисневий фотосинтез (з еволюцією O2) має місце у зелених еукаріотів і ціанобактерій (синьо-зелених водоростей).

(ii) кисневий фотосинтез (без еволюції О2) відбувається у фотосинтезуючих бактеріях.

Фотосинтетичні пігменти:

Фотосинтетичні пігменти - це речовини, які поглинають сонячне світло і ініціюють процес фотосинтезу.

Фотосинтетичні пігменти поділяються на 3 категорії:

(і) хлорофілл:

Це найбільш поширені фотосинтетичні пігменти зеленого кольору, які відіграють важливу роль під час фотосинтезу. Відомо, що основні типи хлорофілів існують у рослинах і фотосинтезуючих бактеріях, а саме: хлорофіл a, b, c, d і e, бактеріохлорофіл a, b і g і хлорофіл Chlorobium (Bacterio viridin).

Структуру хлорофілу вперше дослідили Вільштаттер, Столл і Фішер у 1912 році. Хімічно молекула хлорофілу складається з порфіринової головки (15 x 15Å) і фітольного хвоста (20Å). Порфірин складається з тетрапірольних кілець і центрального ядра Mg. Фітоловий хвіст - це бічний ланцюг вуглеводню. Він прикріплений до одного з пірольного кільця. Цей ланцюг допомагає молекулам хлорофілу приєднатися до тилакоїдної мембрани.

З різних типів хлорофілу найважливішими для процесу фотосинтезу є хлорофіл а і хлорофіл b. Хлорофіл а міститься у всіх фотосинтезуючих рослинах, крім фотосинтетичних бактерій. З цієї причини його позначають як універсальний фотосинтетичний пігмент або первинний фотосинтетичний пігмент.

(ii) Каротиноїди:

Це жовті, червоні або оранжеві кольорові пігменти, вбудовані в тилакоїдну мембрану разом з хлорофілами, але їх кількість менша. Вони нерозчинні у воді і є попередником вітаміну А. Вони бувають двох типів, а саме: каротин і ксантофіл (каротенол/ксантол).

Каротини - це чисті вуглеводні червоного або оранжевого кольору, їх хімічна формула – C40Х56 Деякі з поширених каротинів - це -α, β, γ і δ каротини, фітотен, нейроспорен, лікопін (червоний пігмент, що міститься в стиглих томатах). β—каротин при гідролізі дає вітамін А.

Ксантофіли — це кисень жовтого кольору, що містить каротиноїди і найбільш поширені в природі. Співвідношення ксантофілу до каротину в природі становить 2:1 у молодих листках. Найпоширенішим ксантофілом у зелених рослинах є лютеїн (C40Х56О2) і відповідає за жовтий колір осіннього листя. Як каротин, так і ксантофіли розчиняються в органічних розчинниках, таких як хлороформ, етиловий ефір, сірковуглець тощо.

(iii) Фікобіліни (біліпротеїни):

Це водорозчинні пігменти, які у великій кількості присутні у водоростях, а також у вищих рослинах. Існує два важливих типи фікобілінів - фікоеритрин (червоний) і фікоціанін (синій). Як і хлорофіл, ці пігменти є відкритим тетрапіролом, але не містять Mg і фітолу.

Природа світла (рис. 6.3):

Джерелом світла для фотосинтезу є сонячне світло. Сонячне світло - це форма енергії (сонячної енергії), яка рухається у вигляді потоку крихітних частинок. Дискретні частинки, присутні у світлі, називаються фотонами. Вони несуть енергію, а енергія, що міститься у фотоні, називається квантовою. Вміст енергії кванта пов’язаний з його довжиною хвилі.

Чим менша довжина хвилі, тим більша енергія в її кванті. Залежно від довжини хвилі електромагнітний спектр включає космічні промені, гамма-промені, рентгенівські промені, УФ-промені, видимий спектр, інфрачервоні промені, електричні промені та радіохвилі.

Видимий спектр коливається від 390 нм до 760 нм (3900 – 7600A), однак на життя рослин впливає довжина хвилі від 300 – 780 нм. Видимий спектр може бути розділений на світло різних кольорів, наприклад, фіолетовий (390-430 нм), синій або індиго (430-470 нм), синьо-зелений (470-500 нм), зелений (500 – 580 нм), жовтий (580 – 600 нм), помаранчевий (600 – 650 нм), оранжево-червоний (650 – 660 нм) і червоний (660 – 760 нм). Червоне світло вище 700 нм називається далеким червоним. Випромінювання, коротше за фіолетове, УФ-промені (100 – 390 нм). Випромінювання, довше, ніж у червоного, називається інфрачервоним (760 – 10 000 нм).

Промінь світла, що падає на лист, поводиться трьома різними способами. Частина його відбивається, частина пропускається, а частина поглинається. Листя поглинають близько 83% світла, пропускають 5% і відбивають 12%. Від загального поглинання хлорофілом поглинається 4% світла. Енгельман (1882) провів експеримент з прісноводною багатоклітинною ниткоподібною зеленою водоростю спірогірою.

У краплі води, що містить численні аеробні бактерії, водорість піддавалася впливу вузького променя світла, що проходить крізь призму. Через кілька хвилин бактерії агрегувалися більше в тих областях, які були піддані впливу синьої та червоної хвилі. Це підтверджує, що максимальне виділення кисню відбувається в цих регіонах завдяки високому фотосинтезу.

Спектр поглинання:

Усі фотосинтезуючі організми містять один або кілька органічних пігментів, здатних поглинати видиме випромінювання, яке ініціює фотохімічні реакції фотосинтезу. Коли кількість світла, поглиненого пігментом, побудувати як функцію довжини хвилі, отримаємо спектр поглинання (рис. 6.4).

Він варіюється від пігменту до пігменту. Пропускаючи світло певної довжини хвилі через розчин речовини і вимірюючи поглинуту частку, ми отримуємо спектр поглинання цієї речовини. Кожен тип молекул має характерний спектр поглинання, і вимірювання спектру поглинання може бути корисним для ідентифікації якоїсь невідомої речовини, виділеної з рослинної або тваринної клітини.

Спектр дії:

Він відображає ступінь реакції на різні довжини хвилі світла в процесі фотосинтезу. Його також можна визначити як міру процесу фотосинтезу, коли подається світло різної довжини хвилі, але інтенсивність однакова. Для фотохімічних реакцій із участю одного пігменту спектр дії має таку ж загальну форму, як і спектр поглинання цього пігменту, інакше обидва досить різні (рис. 6.5).

Квантова вимога та квантовий вихід:

Сонячне світло надходить на Землю у вигляді невеликих пакетів енергії, відомих як фотони. Енергія, пов’язана з кожним фотоном, називається квантовою. Таким чином, потреба рослини в сонячному світлі вимірюється кількістю фотонів або квантів.

Кількість фотонів або квантів, необхідних рослині або листку для виділення однієї молекули кисню під час фотосинтезу, називається квантовою потребою. Було помічено, що в більшості випадків квантова вимога дорівнює 8.

Це означає, що для вивільнення однієї молекули кисню потрібно 8 фотонів або квантів. Кількість молекул кисню, що виділяється на фотон світла під час фотосинтезу, називається квантовим виходом. Якщо квантова вимога дорівнює 8, то квантовий вихід буде 0,125 (1/8).

Фотосинтетична одиниця або квантасома:

Він визначається як найменша група взаємодіючих молекул пігменту, необхідна для впливу на фотохімічний акт, тобто поглинання та міграцію кванта світла до центру захоплення, де він сприяє вивільненню електрона.

Еммерсон і Арнольд (1932) на основі певних експериментів припустили, що для фіксації однієї молекули вуглекислого газу в процесі фотосинтезу необхідно близько 250 молекул хлорофілу. Таку кількість молекул хлорофілу назвали одиницею хлорофілу, але згодом назву було змінено на фотосинтетичну одиницю, а пізніше Парк і Біггінс (1964) позначили її як Квантасома.

Розмір квтасоми становить близько 18 x 16 x 10 нм і знаходиться в мембрані тилакоїдів. Кожна квтасома складається з 200 – 240 хлорофілів (160 хлорофілів a і 70 – 80 хлорофілів b), 48 каротиноїдів, 46 хінону, 116 фосфоліпідів, 144 хлорофілів, 144 хлорофілів, хлорофілів, дигалактозіл, дигалактозіл, дигалактозіл, диґалактозіл, диґалактозіл, 48 каротиноїдів. (П680 і П700).

‘P’ - це пігмент, 680 і 700 позначають довжину світлової хвилі, яку поглинають ці молекули. Песо і П700 становлять реакційний центр або фотоцентр. Інші допоміжні пігменти та молекули хлорофілу є збирачами світла або антенними молекулами. Він захоплює сонячну енергію і передає її до реакційного центру за допомогою резонансного або індуктивного резонансу.

Фотолюмінесценція:

Це явище перевипромінювання поглиненої енергії. Він буває двох видів:

Нормальний стан молекули називається основним або синглетним станом. Коли електрон молекули поглинає квант світла, він піднімається до більш високого рівня енергії, що називається збудженим другим синглетним станом. З першого синглетного стану збуджений електрон може повернутися в основний стан, або втрачаючи свою додаткову енергію у вигляді тепла, або втрачаючи енергію у вигляді променистої енергії. Пізніший процес називається флуоресценцією. Речовина, яка може випромінювати поглинене випромінювання, називається флуоресцентною речовиною. Всі фотосинтезуючі пігменти мають властивість флуоресценції.

Збуджена молекула також втрачає енергію електронного збудження шляхом внутрішнього перетворення і переходить в інший збуджений стан, який називається триплетним. З цього триплетного стану збуджена молекула може повернутися в основний стан трьома способами: втративши свою додаткову енергію у вигляді тепла, втративши додаткову енергію у вигляді променистої енергії, називається фосфоресценцією. Електрон, що несе додаткову енергію, може бути вигнаний з молекули і споживається в деяких інших хімічних реакціях, а свіжий нормальний електрон повертається до молекули.Цей механізм відбувається в хлорофілі а (універсальний фотосинтетичний пігмент).

Ефект червоної краплі Emerson і ефект посилення:

Р. Емерсон і Льюїс (1943) під час визначення квантового виходу фотосинтезу у хлорели за допомогою монохроматичного світла різної довжини хвилі помітили різке зниження квантового виходу при довжині хвилі більше 680 мкм. Це зменшення квантового виходу відбулося в далекій червона частина спектра, тобто крива показує різке падіння квантового виходу в області вище 680 нм (червона область). Це зниження фотосинтезу називається ефектом червоної краплі (перший експеримент Емерсона).

Емерсон та його співробітники (1957) виявили, що неефективне далеко червоне світло в Chlorella понад 680 нм можна зробити повністю ефективним, якщо доповнити його світлом короткої довжини хвилі. Було виявлено, що квантовий вихід від двох об’єднаних пучків більший, ніж ефект обох променів при окремому використанні. Це посилення фотосинтезу називається ефектом покращення Емерсона (другий експеримент Емерсона) (рис. 6.6).

Швидкість виділення кисню в комбінованому промені – Швидкість виділення кисню в червоному промені/Швидкість виділення кисню в далекому червоному промені

Центри уловлювання світла (PSI і PSII):

Відкриття ефекту червоної краплі та ефекту посилення Емерсона у новій концепції про роль, яку відіграють хлорофіл-а та допоміжні пігменти у фотосинтезі, привели до висновку, що фотосинтез включає два різних фотохімічних процеси. Ці процеси пов’язані з двома групами фотосинтетичних пігментів, які називаються Пігментною системою I (Photoact I або Photosystem I) і Пігментною системою II (Photoact II або Photosystem II).

Кожна пігментна система складається з центрального серцевого комплексу і світлозбирального комплексу (LHC). LHC містить пігменти антени, пов'язані з білками (а саме, антенний комплекс). Їх головна функція — збирання світлової енергії та передача її відповідному реакційному центру. Основний комплекс складається з реакційного центру, пов'язаного з білками, а також донорів і акцепторів електронів.

Довжина хвилі світла коротше 680 нм впливає на обидві пігментні системи, тоді як довжина хвилі більше 680 нм впливає лише на пігментну систему I. PSI міститься в тилакоїдній мембрані та ламелі строми. Містить пігменти хлорофіл а 660, хлорофіл а 670, хлорофіл а 680, хлорофіл а 690, хлорофіл а 700. Хлорофіл а 700 або P700 є реакційним центром PS I. PS II міститься в тилакоїдній мембрані і містить пігменти, такі як хлорофіл b 650, хлорофіл a 660, хлорофіл a 670, хлорофіл a 678, хлорофіл a 680 – 690 і фікобіллін.

П680-690 є реакційним центром PS II. Вміст хлорофілу а більше в PS I, ніж у PS II. Каротиноїди присутні як у PS II, так і в PS I. PS I пов’язаний як з циклічним, так і з нециклічним фотофосфорилюванням, але PS II пов’язаний лише з нециклічним фотофосфорилюванням.

Вважається, що обидві пігментні системи пов’язані між собою третім інтегральним білковим комплексом, який називається комплексом цитохрому b – f. Інші проміжні компоненти ланцюга транспортування електронів, а саме PQ (пластохінон) і PC (пластоціанін), діють як мобільні переносники електронів між двома пігментними системами. PS I активний як при червоному, так і далекому червоному світлі, а PS II неактивний у далекому червоному світлі (рис. 6.7).

Докази на підтримку двох фаз фотосинтезу:

1. Фізичне поділ хлоропласту на фракції гранни та строми:

Тепер можна розділити гранну і строму фракції хлоропласту. Якщо до фракції гранна подається світло в присутності відповідного акцептора водню і за повної відсутності вуглекислого газу, тоді асиміляційна сила, АТФ і НАДФН2, виробляються. Якщо ці асиміляційні сили надати фракції строми в присутності вуглекислого газу та відсутності світла, то синтезується вуглевод.

2. Температурний коефіцієнт (Q10):

Q10 – відношення швидкості реакції при даній температурі і температурі на 10°С нижче. Q10 Значення фотосинтезу дорівнює двом або трьом (для темної реакції), коли фотосинтез швидкий, але Q10 є одним (для світлової реакції), коли фотосинтез повільний.

3. Докази переривчастого світла:

Варбург помітив, що коли зеленим водоростям (Chlorella vulgaris і Scenedesmus obliquus) надавалося переривчасте світло (спалахи світла) приблизно 1/16 секунди, продуктивність фотосинтезу в секунду була вищою в порівнянні з безперервною подачею світла тієї ж інтенсивності. Це підтверджує, що одна фаза фотосинтезу не залежить від світла.

4. Свідчення вуглекислого газу в темряві:

Він походить від методу трасування шляхом використання важкого вуглецю в двоокисі вуглецю (C 14 O2). Було виявлено, що листя, які вперше були піддані впливу світла, зменшують вміст вуглекислого газу в темряві. Це вказує на те, що вуглекислий газ відновлюється до вуглеводів у темряві, і це суто біохімічна фаза.

I. Світлова реакція (фотохімічна фаза):

Світлова реакція або фотохімічна реакція відбувається в тилакоїдній мембрані або гранумі і повністю залежить від світла. Сировиною для цих реакцій є пігменти, вода і сонячне світло.

Його можна обговорити в наступні три кроки:

1. Збудження хлорофілу

1. Збудження хлорофілу:

Це перший етап світлової реакції. Коли П680 або П700 (особливий тип хлорофілу а) двох пігментних систем отримує квант світла, після чого збуджується і вивільняє електрони.

2. Фотоліз води та виділення кисню (реакція Хілла):

До 1930 року вважалося, що кисень, що виділяється під час фотосинтезу, походить з вуглекислого газу. Але вперше Ван Ніл виявив, що джерелом виділення кисню є не вуглекислий газ, а H2О. У своєму експерименті Ніл використав зелені сірчані бактерії, які не виділяють кисень під час фотосинтезу. Вони виділяють сірку. Ці бактерії потребують H2S замість H2О.

Ідею Ван Ніла підтримав Р. Хілл. Хілл помітив, що хлоропласти, витягнуті з листя Stellaria media і Lamium album, під час суспендування в пробірці, що містить відповідні акцептори електронів (фероксалат калію або калію феріціанід), виділення кисню відбувалося за рахунок фотохімічного розщеплення води.

Розщеплення води під час фотосинтезу називається фотолізом води. Іони Mn, Ca та CI відіграють визначну роль у фотолізі води. Ця реакція також відома як реакція Хілла. Для виділення однієї молекули кисню потрібні дві молекули води.

Виділення кисню з води також підтвердили Рубен, Рендалл, Хассід і Камен (1941) за допомогою важкого ізотопу (О.18) у зеленій водорості Chlorella. Коли фотосинтезу дозволено продовжити H2O 18 і нормальний CO2, виділився кисень містить важкий ізотоп. Якщо дозволити фотосинтезу тривати в присутності CO2 18 і звичайної води, то важкий кисень не виділяється.

Таким чином, долю різних молекул можна підсумувати так:

3. Фотофосфорилювання:

Синтез АТФ з АДФ і неорганічного фосфату (pi) у присутності світла в хлоропласті відомий як фотофосфорилювання. Його виявили Арнон та інші (1954).

Фотофосфорилювання буває двох типів.

(а) Циклічне фотофосфорилювання

(b) Нециклічне фотофосфорилювання.

(a) Циклічне фотофосфорилювання (рис. 6.8):

Це процес фотофосфорилювання, при якому електрон, вигнаний збудженим фотоцентром (PSI), повертається до нього після проходження серії електронних носіїв. Це відбувається в умовах низької інтенсивності світла, довжини хвилі більше 680 нм і коли CO2 фіксація гальмується. Відсутність СО2 фіксація призводить до відсутності потреби в електронах як NADPH2 не окислюється до NADP+. Циклічне фотофосфорилювання здійснюється лише фотосистемою I. Його фото Центр П700 видавлює електрон із збільшенням 23 ккал/моль енергії після поглинання фотона світла (hv).

Після втрати електрона фотоцентр окислюється. Вигнаний електрон проходить через серію носіїв, включаючи X (спеціальна молекула хлорофілу), FeS, фередоксин, пластохінон, комплекс цитохрому b-f і пластоціанін, перш ніж повернутися до фотоцентру. Проходячи між фередоксином і пластохіноном та/або через цитохромний комплекс, електрон втрачає достатню енергію для утворення АТФ з АДФ та неорганічного фосфату.

Галобактерії або галофільні бактерії також здійснюють фотофосфорилювання, але утворений таким чином АТФ не використовується в синтезі їжі. Ці бактерії мають фіолетовий пігмент бактеріородопсин, приєднаний до плазматичної мембрани. Коли світло падає на пігмент, він створює протонний насос, який використовується в синтезі АТФ.

(b) Нециклічне фотофосфорилювання (Z-схема) (рис. 6.9):

Це нормальний процес фотофосфорилювання, при якому електрон, вигнаний збудженим фотоцентром (реакційним центром), не повертається до нього. Нециклічне фотофосфорилювання здійснюється у співпраці фотосистем I та II. (рис. 6.9). Електрон, що виділяється під час фотолізу води, захоплюється реакційним центром PS-II, який називається P680. Те ж саме витягується, коли реакційний центр поглинає світлову енергію (hv). Екструдований електрон має енергію, еквівалентну 23 ккал/моль.

Він проходить через ряд переносників електронів — феофітин, PQ, комплекс цитохрому b-f і пластоцианін. Проходячи над цитохромним комплексом, електрон втрачає достатньо енергії для синтезу АТФ. Електрон передається в реакційний центр P700 PS-I за допомогою пластоцианина. П700 видавлює електрон після поглинання світлової енергії.

Екструдований електрон проходить через фередоксин FRS і НАДФ-редуктазу, яка поєднує його з НАДФ + для відновлення за рахунок вивільнення Н+ під час фотолізу з утворенням НАДФН.2. Синтез АТФ не є прямим. Енергія, що виділяється електроном, фактично використовується для прокачування іонів Н+ через тилакоїдну мембрану. Він створює протонний градієнт. Цей градієнт запускає фактор сполучення для синтезу АТФ з АДФ і неорганічного фосфату (Pi).

Хеміосмотична гіпотеза:

Як насправді АТФ синтезується в хлоропласті?

Пітер Мітчелл (1961) висунув хеміосмотичну гіпотезу для пояснення механізму. Як і при диханні, у фотосинтезі також синтез АТФ пов’язаний з розвитком протонного градієнта через мембрану. Цього разу це мембрани тилакоїду. Однак є одна відмінність: тут накопичення протонів відбувається усередині мембрани, тобто в просвіті. При диханні протони накопичуються в міжмембранному просторі мітохондрій, коли електрони рухаються через ETS.

Давайте розберемося, що викликає градієнт протонів через мембрану. Нам потрібно знову розглянути процеси, що відбуваються під час активації електронів та їх транспортування, щоб визначити етапи, які викликають розвиток протонного градієнта (рис. 6.9).

(а) Оскільки розщеплення молекули води відбувається на внутрішній стороні мембрани, протони або іони водню, які утворюються при розщепленні води, накопичуються в просвіті тилакоїдів.

(b) Коли електрони рухаються через фотосистеми, протони переносяться через мембрану. Це відбувається тому, що первинний акцептор електрона, який розташований у бік зовнішньої сторони мембрани, передає свій електрон не переноснику електрона, а носієві Н. Отже, ця молекула видаляє протон зі строми, транспортуючи електрон. Коли ця молекула передає свій електрон до носія електрона на внутрішній стороні мембрани, протон вивільняється у внутрішній бік або сторону просвіту мембрани.

(c) Фермент НАДФ-редуктаза розташований на стороні строми мембрани. Поряд з електронами, які надходять від акцептора електронів PS I, протони необхідні для відновлення NADP + до NADPH+ H + . Ці протони також видаляються зі строми.

Отже, в хлоропласті кількість протонів у стромі зменшується, а в просвіті відбувається їх накопичення. Це створює протонний градієнт через тилакоїдну мембрану, а також помітне зниження pH в просвіті.

Чому нас так цікавить протонний градієнт?

Цей градієнт важливий, оскільки саме його руйнування призводить до вивільнення енергії. Градієнт руйнується через переміщення протонів через мембрану до строми через трансмембранний канал F0 АТФази. Фермент АТФаза складається з двох частин: одна називається F0 вбудовується в мембрану і утворює трансмембранний канал, який здійснює полегшену дифузію протонів через мембрану. Інша частина називається F1 і виступає на зовнішній поверхні тилакоїдної мембрани на стороні, яка звернена до строми.

Розрив градієнта забезпечує достатньо енергії, щоб викликати конформаційну зміну F1 частинка АТФази, яка змушує фермент синтезувати кілька молекул енергетично упакованого АТФ. Для хеміосмосу потрібні мембрана, протонний насос, протонний градієнт і АТФаза. Енергія використовується для прокачування протонів через мембрану, для створення градієнта або високої концентрації протонів у просвіті тилакоїду.

АТФаза має канал, який забезпечує дифузію протонів назад через мембрану, що вивільняє достатньо енергії для активації ферменту АТФази, який каталізує утворення АТФ. Поряд з НАДФН, що утворюється в результаті руху електронів, АТФ буде негайно використано в реакції біосинтезу, що відбувається в стромі, відповідальні за фіксацію CO.2, і синтез цукрів.

Де використовуються АТФ і НАДФН?

Ми бачили, що продуктами світлової реакції є АТФ, НАДФН і О2. З них О2 дифундує з хлоропласту, тоді як АТФ і НАДФН використовуються для стимулювання процесів, що ведуть до синтезу їжі, точніше, цукрів. Це фаза біосинтезу фотосинтезу.

Цей процес безпосередньо не залежить від присутності світла, але залежить від продуктів світлової реакції, тобто АТФ і НАДФН, крім CO2 і Х2О. Ви можете здивуватися, як це можна перевірити, це просто: відразу після того, як світло стає недоступним, процес біосинтезу триває деякий час, а потім припиняється. Якщо тоді світло стає доступним, синтез починається знову.

Чи можемо ми, таким чином, сказати, що називати фазу біосинтезу темною реакцією є неправильним?

II. Темна реакція (біосинтетична фаза) - друга фаза фотосинтезу:

Шлях, по якому всі фотосинтезуючі еукаріотичні організми в кінцевому підсумку включають CO2 у вуглеводи відомий як цикл фіксації вуглецю або фотосинтетичного відновлення вуглецю (ПЛР) або темних реакцій. Темні реакції чутливі до зміни температури, але не залежать від світла, тому вона називається темною реакцією, проте вона залежить від продуктів світлової реакції фотосинтезу, тобто НАДФН.2 і АТФ.

Фіксація вуглекислого газу відбувається в стромі хлоропластів, оскільки в ньому є ферменти, необхідні для фіксації CO.2 і синтез цукру. Темна реакція - це шлях, за яким CO2 перетворюється на цукор. Оскільки CO2 є енергетично бідною сполукою, її перетворення в багатий енергією вуглевод включає значний стрибок вгору по енергетичних сходах. Це досягається за допомогою серії складних кроків, що включають невеликі шматочки енергії.

CO2 асиміляція відбувається як на світлі, так і в темряві, коли субстрати НАДФН2 і АТФ доступні. Через потребу в NADPH2 як відновник і АТФ як енергетичний еквівалент CO2 фіксація тісно пов'язана зі світловими реакціями. Під час еволюції виникли три різні екологічні варіанти з різними CO2 Механізм включення: C3, C4 і CAM заводи.

Келвін або С3 Цикл або ПЛР (цикл відновлення фотосинтетичного вуглецю):

Це основний механізм, за допомогою якого CO2 фіксується (відновлюється) з утворенням вуглеводів. Його запропонував Мелвін Кальвін. Кельвін разом з А.А. Бенсон Дж. Башем використовував радіоактивний ізотоп вуглецю (C 14 ) у Chlorella pyrenoidosa та Scenedesmus oblique’ для визначення послідовностей темної реакції. За цю роботу Кельвін був удостоєний Нобелівської премії в 1961 році. Для синтезу однієї молекули глюкози циклу Кальвіна потрібно 6CO2, 18 АТФ і 12 НАДФН2.

Цикл Кальвіна складається з 4 основних фаз:

3. Фаза гліколітичної реверсії (фаза утворення цукру)

1. Фаза карбоксилування:

CO2 проникає в листок через продихи. У клітинах мезофілу CO2 поєднується з фосфорильованим 5-вуглецевим цукром, який називається рибулозобісфосфатом (або RuBP). Ця реакція каталізується ферментом, який називається RUBISCO. Реакція призводить до утворення тимчасової 6-вуглецевої сполуки (2-карбокси-3-кето-1,5-біфосфорбіт), яка розпадається на дві молекули 3-фосфогліцеринової кислоти (PGA) і є першим стабільним продуктом темнової реакції ( C3 Цикл).

Молекули PGA тепер фосфорилюються молекулою АТФ і відновлюються NADPH2 (продукт світлової реакції, відомий як сила асиміляції) з утворенням 3-фосфо-гліцеральдегіду (PGAL).

3. Фаза гліколітичної реверсії (утворення цукру):

З двох моль 3-фосфогліцеральдегіду один моль перетворюється на його ізомер 3-дигідроксиацетонфосфату.

Регенерація рибулозо-5-фосфату (також відомий як відновний пентозофосфатний шлях) відбувається через ряд біохімічних етапів.

Резюме фотосинтезу:

(A) Світлова реакція відбувається в тилакоїдній мембрані або гранумі

(B) Темна реакція (C3 цикл) проходить у стромі хлоропласту.

C4 Цикл (HSK Pathway або Hatch Slack і Kortschak Cycle):

C4 цикл також може називатися циклом дикарбонової кислоти або шляхом β-карбоксилювання або циклом Hatch and Slack або кооперативним фотосинтезом (Карпілов, 1970). Довгий час С3 Цикл вважався єдиним шляхом фотосинтезу для відновлення СО2 у вуглеводи. Kortschak, Hartt and Burr (1965) повідомили, що швидке фотосинтезування листя цукрової тростини виробляло сполуку 4-C, як-от аспарагінову кислоту та яблучну кислоту, в результаті CO.2 – фіксація.

Пізніше це було підтримано М. Д. Хетчем і К. Р. Слаком (1966), і вони повідомили, що 4-C сполука щавлевооцтова кислота (OAA) є першим стабільним продуктом у CO.2 процес скорочення. Цей шлях вперше був зареєстрований у представників сімейства Poaceae, таких як цукрова тростина, кукурудза, сорго тощо (тропічні трави), але пізніше з’явилися інші субтропічні рослини, такі як Atriplex spongiosa (Соляний кущ), Dititaria samguinolis, Cyperus rotundus, Amaranthus тощо. цикл був зафіксований не тільки у представників Graminae, але й серед деяких представників Cyperaceae та деяких дводольних.

Особливості будови C4 Рослини (Анатомія Кранца):

C4 рослини мають характерну анатомію листків, яка називається анатомією Кранца (анатомія вінка – німецькою мовою, що означає кільце або анатомія Гело). Судинні пучки в C4 Листя рослин оточені шаром пучкових клітин оболонки, які містять велику кількість хлоропластів. Диморфні (два морфологічно різні типи) хлоропласти зустрічаються в C4 рослини (рис. 6.13).

(i) Хлоропласт невеликий за розміром

(ii) Добре розвинена бабка і менш розвинена строма.

(iii) присутні як PS-II, так і PS-I.

(iv) Відбувається нециклічне фотофосфорилювання.

(v) АТФ і НАДФН2 виробляє.

(vi) Строма містить PEPCO, але відсутність RuBisCO.

(vii) CO2 акцептор PEPA (3C), але відсутність RUBP

(viii) Перший стабільний продукт, який виробляє OAA (4C).

У комірці оболонки пучка:

(i) Розмір хлоропласта великий

(ii) Строма більш розвинена, але бабка розвинена слабко.

(iii) Присутня лише PS-I, але відсутність PS-II

(iv) Нециклічне фотофосфорилювання не відбувається.

(v) Строма містить RuBisCO, але відсутність PEPCO.

(vi) CO2 акцептор RUBP (5c) присутній, але відсутній PEPA (3C)

(vii) Відбувається С3-цикл і синтез глюкози.

(viii) Для здійснення С3-циклу як АТФ, так і НАДФН2 надходять із хлоропласту клітин мезофілу.

Вуглекислий газ з атмосфери поглинається фосфоенолпіровиноградною кислотою (PEPA), що присутня в стромі хлоропласту клітин мезофілу, і перетворюється на щавлевоцтову кислоту (OAA) у присутності ферменту PEPCO (фосфоенолпіруваткарбоксилази). Ця 4-C кислота (OAA) потрапляє в хлоропласт клітини пучка оболонки і там вона піддається окисному декарбоксилювання з утворенням піровиноградної кислоти (3C) і CO2.

Вуглекислий газ, що виділяється в клітині оболонки пучка, реагує з RuBP (бісфосфат рибулози 1, 5) у присутності RUBISCO і виконує цикл Кальвіна для синтезу глюкози. Піровиноградна кислота проникає в клітини мезофілу і відновлює PEPA. У C4 У циклі відбуваються реакції карбоксилування.

Реакції, що відбуваються в клітинах мезофілу, описані нижче: (1-е карбоксилування)

C4 рослини краще фотосинтезують. Фотодихання у цих рослин відсутнє. Для синтезу однієї молекули глюкози їй потрібно 30 АТФ і 12 НАДФН.2.

Значення C4Цикл:

1. C4 рослини мають більшу швидкість засвоєння вуглекислого газу, ніж C3 рослин, оскільки PEPCO має велику спорідненість до CO2 і він не показує фотодихання, що призводить до більшого виробництва сухої речовини.

2. C4 рослини краще пристосовані до стресу навколишнього середовища, ніж C3 рослини.

3. Фіксація вуглекислого газу за допомогою C4 рослинам потрібно більше АТФ, ніж C3 рослини для перетворення піровиноградної кислоти в PEPA.

4. Акцептор вуглекислого газу в C4 рослина - PEPA, а ключовий фермент - PEPCO.

5. Вони можуть дуже добре рости на засолених ґрунтах через наявність C4 органічна кислота.

Кислотний метаболізм червоноцвітих (Шлях CAM):

Це механізм фотосинтезу, який відбувається у сукулентів та деяких інших рослин сухих місць існування, де продихи вдень залишаються закритими, а відкриваються лише вночі. Процес фотосинтезу подібний до процесу C4 рослини, але замість просторового поділу початкової фіксації PEPcase та остаточної фіксації CO за Рубіско2, два етапи відбуваються в одних і тих самих клітинах (у стромі хлоропластів мезофілу), але в різний час, вночі і вдень, наприклад, седум, каланхое, опунція, ананас (рис. 6.13). (CAM вперше вивчив і повідомив Тінг (1971).

Характеристики CAM Рослини:

1. Устьичний рух ското-активний.

2. Наявність мономорфного хлоропласта.

3. Строма хлоропласту несе як PEPCO, так і RUBISCO.

4. Відсутність анатомії Кранца.

5. Він більше схожий на C4 рослини, ніж C3 рослини.

6. У цих рослин рН знижується вночі і підвищується вдень.

Механізм CAM Pathway:

Продихи рослин товстянкових залишаються відкритими вночі. Вуглекислий газ поглинається ззовні. За допомогою ферменту фосфоенолпіруваткарбоксилази (PEPCO) CO2 негайно фіксується, і тут акцепторною молекулою є фосфоенолпіруват (PEP).

Яблучна кислота є кінцевим продуктом темнової фіксації СО2. Він зберігається всередині клітинної вакуолі.

Протягом дня продихи у товстянкових рослин залишаються закритими, щоб перевірити транспірацію, але фотосинтез відбувається в присутності сонячного світла. Яблучна кислота виходить із клітинних вакуолей. Він декарбоксилюється за допомогою яблучного ферменту. Виробляється піруват. Він метаболізується.

CO2 таким чином випущений знову фіксується за допомогою циклу Calvin за допомогою RUBP і RUBISCO. Це унікальна особливість цих сукулентних рослин, де вони здійснюють фотосинтез, не витрачаючи багато води. Вони здійснюють підкислення або темну фіксацію СО2 вночі і знекислення вдень для виділення вуглекислого газу для фактичного фотосинтезу.

Екологічне значення CAM Pланти:

Ці рослини є екологічно значущими, оскільки можуть знижувати швидкість транспірації вдень, а також добре пристосовані до сухих і жарких місць проживання.

1. Продихи залишаються закритими вдень і відкритими вночі, коли втрата води незначна через переважаючу низьку температуру.

2. Рослини CAM мають клітини паренхіми, які великі та вакуолізовані. Ці вакуолі використовуються для зберігання яблучної та інших кислот у великих кількостях.

3. Рослини CAM підвищують ефективність використання води, а по-друге, завдяки своєму ферменту PEP карбоксилази вони адаптуються до екстремально жаркого клімату.

4. CAM-заводи також можуть отримувати CO2 нульову точку компенсації вночі і таким чином досягти більш крутого градієнта для CO2 поглинання порівняно з C3 рослини.

5. У них відсутній справжній фотосинтез вдень, і швидкість росту набагато нижча, ніж у всіх інших рослин (за винятком ананаса).

Фотодихання або C2 Цикл або цикл гліколату або цикл фотосинтетичного окислення вуглецю:

Фотодихання — це світлозалежний процес оксигенації RUBP (Рибулози біфосфату) і виділення вуглекислого газу фотосинтетичними органами рослини. Інакше, як відомо, фотосинтезуючі органи виділяють кисень, а не СО2 за нормальної ситуації.

Поява фотодихання у рослини можна продемонструвати:

(i) Зниження швидкості чистого фотосинтезу при збільшенні концентрації кисню з 2-3 до 21%.

(ii) Раптове посилене виділення CO2 коли освітлена зелена рослина переходить у темну.

Фотодихання починається при високому O2 і низький вміст CO2 і інтенсивне світло навколо фотосинтезуючої рослини. Фотодихання було відкрито Дікером і Тіо (1959), а термін «Фотодихання» ввів Кротков (1963). Фотодихання не слід плутати з фотоокисленням. У той час як перший є нормальним процесом у деяких зелених рослинах, другий є аномальним і шкідливим процесом, що відбувається при надзвичайно інтенсивному світлі, що призводить до руйнування клітинних компонентів, клітин і тканин.

За ознакою фотодихання рослини можна розділити на дві групи:

(i) Рослини з фотодиханням (рослини помірного клімату) і рослини без фотодихання (тропічні рослини).

Сайт Фотодихання:

Для завершення фотодихання беруть участь три клітинні органели, а саме хлоропласт, пероксисома і мітохондрії. Пероксисома, фактично місце фотодихання, містить ферменти, такі як гліколатоксидаза, глутаматгліоксалатамінотрансфераза, пероксидаза і ферменти каталаза.

Механізм Фотодихання:

Ми знаємо, що фермент RUBISCO (рибулоза біфосфат карбоксилаза оксигеназа) каталізує реакцію карбоксилювання, де CO2 поєднується з RuBP для ініціації циклу Кальвіна (темної реакції фотосинтезу). Але цей фермент RUBISCO в умовах інтенсивного освітлення має здатність каталізувати поєднання O2 з RuPB, процес, який називається оксигенацією.

Іншими словами, фермент RUBISCO може каталізувати як реакції карбоксилування, так і оксигенації в зелених рослинах за різних умов освітлення та O2/CO2 співвідношення. Дихання, яке починається в хлоропластах за умов освітлення, називається фотодиханням. Це відбувається в основному через те, що активний центр ферменту RUBISCO однаковий як для карбоксилування, так і для оксигенації (рис. 6.16).

Оксигенація RuBP у присутності O2 це перша реакція фотодихання, яка призводить до утворення однієї молекули фосфогліколату, 2-вуглецевої сполуки та однієї молекули фосфогліцеринової кислоти (PGA). У той час як PGA витрачається в циклі Кальвіна, фосфогліколат дефосфорилюється з утворенням гліколату в хлоропласті (рис. 6.16).

З хлоропласту гліколят дифундує до пероксисоми, де окислюється до гліоксилата. У пероксисомі гліоксилат використовується для утворення амінокислоти гліцину. Гліцин потрапляє в мітохондрії, де дві молекули гліцину (4 вуглецю) дають початок одній молекулі серину (3 вуглецю) і одному CO2 (один вуглець).

Серин поглинається пероксисомою і в результаті ряду реакцій перетворюється на гліцерат. Гліцерат залишає пероксисому і потрапляє в хлоропласт, де фосфорилюється з утворенням PGA. Молекула PGA входить у цикл Кальвіна для утворення вуглеводів, але один CO2 молекула, що виділяється в мітохондріях під час фотодихання, повинна бути повторно фіксована.

Іншими словами, 75% вуглецю, втраченого при оксигенації RuBP, відновлюється, а 25% втрачається при вивільненні однієї молекули CO.2. Через описані вище особливості фотодихання також називають фотосинтетичним циклом окислення вуглецю.

Мінімізація фотодихання (рослини C4 і CAM):

Оскільки фотодихання вимагає додаткової енергії від світлових реакцій фотосинтезу, деякі рослини мають механізми зменшення поглинання молекулярного кисню Рубіско. Вони підвищують концентрацію СО2 у листках, так що Рубіско менше виробляє гліколат через реакцію з О2.

C4 рослини захоплюють вуглекислий газ у клітинах свого мезофілу (за допомогою ферменту, який називається PEP карбоксилаза), і вивільняють його до клітин пучка оболонки (місце фіксації вуглекислого газу за Рубіско), де концентрація кисню низька.

Фермент PEP карбоксилаза також міститься в інших рослинах, таких як кактуси та сукуленти, які використовують механізм, який називається метаболізм товстянкової кислоти або CAM, в якому PEP карбоксилаза відкладає вуглець вночі і вивільняє його до фотосинтезуючих клітин протягом дня.

Це забезпечує механізм для зниження високих показників втрати води (транспірації) продихами протягом дня. Ця здатність уникати фотодихання робить ці рослини більш витривалими, ніж інші рослини в сухих умовах, коли продихи закриті і концентрація кисню зростає.

Фактори, що впливають на фотосинтез:

На фотосинтез впливають як екологічні, так і генетичні (внутрішні) фактори. Факторами навколишнього середовища є світло, CO2, температура, ґрунт, вода, поживні речовини тощо. Внутрішні чи генетичні фактори пов’язані з листом і включають протоплазматичні фактори, вміст хлорофілу, структуру листя, накопичення кінцевого продукту тощо.

Деякі з важливих факторів обговорюються нижче:

1. Концепція кардинальних цінностей:

На обмінні процеси впливає ряд факторів навколишнього середовища. Швидкість метаболічного процесу контролюється величиною кожного фактора. Сакс (1860) визнав три критичних значення, кардинальні значення або точки величини кожного фактора. Це мінімум, оптимальний і максимальний. Мінімальне кардинальне значення — це ті величини фактора, нижче яких не може відбуватися метаболічний процес.

Оптимальне значення — це значення, при якому метаболічний процес протікає з найбільшою швидкістю. Максимум — це величина фактора, за перевищенням якого процес зупиняється. При величинах нижче і вище оптимальних швидкість метаболічного процесу знижується до досягнення мінімальних і максимальних значень.

2. Принцип обмежувальних факторів:

Лібіх (1843) запропонував закон мінімуму, який стверджує, що швидкість процесу обмежена темпом (швидкістю) найповільнішого фактора. Однак пізніше він був модифікований Блекменом (1905), який сформулював “принцип обмежувальних факторів”. У ньому стверджується, що коли метаболічний процес обумовлений своєю швидкістю низкою окремих факторів, швидкість процесу обмежується темпом (швидкістю) найповільнішого фактора. Цей принцип також відомий як “Закон обмежувальних факторів Блекмена”.

Процес обміну речовин обумовлений рядом факторів. Найповільнішим або лімітуючим фактором є той, чиє збільшення величини безпосередньо відповідає за збільшення швидкості метаболічного процесу (тут фотосинтез).

Щоб пояснити це далі, скажімо, у певний момент лише той фактор, який є найбільш обмежуючим серед усіх, визначатиме швидкість фотосинтезу. Наприклад, якщо CO2 доступний у великій кількості, але світло обмежене через похмуру погоду, швидкість фотосинтезу в такій ситуації буде регулюватися світлом. Крім того, якщо обидва CO2 і світло обмежують, то фактор, який є найбільш обмежуючим з двох, буде контролювати швидкість фотосинтезу.

Блекман (1905) досліджував дію СО2 концентрація, інтенсивність світла і температура на швидкість фотосинтезу. Всі інші фактори підтримувалися в оптимальній концентрації. Спочатку фотосинтетичний матеріал зберігали при 20°C в середовищі, що містить 0,01% CO.2. Коли фотосинтетичний матеріал не забезпечувався світлом, він не виконував фотосинтез. Замість цього виник CO2 і поглинув О2 зі свого оточення. Він забезпечив світло низької інтенсивності (скажімо, 150 футових свічок) і виявив, що відбувається фотосинтез.

Коли інтенсивність світла була збільшена (скажімо, 800 футових свічок), швидкість фотосинтезу спочатку зросла, але невдовзі вирівнялася. Швидкість фотосинтезу може бути додатково збільшена лише за рахунок збільшення доступності CO2. Таким чином, спочатку інтенсивність світла обмежувала швидкість фотосинтезу.

Коли стало доступним достатньо світла, CO2 стало лімітуючим фактором (рис. 6.17). Коли обидва забезпечені в достатній кількості, швидкість фотосинтезу спочатку зросла, але знову досягла піку. Його не можна було збільшити далі. У цей час було виявлено, що підвищення температури може підвищити швидкість фотосинтезу до 35°C. Подальше збільшення було неможливим. На цьому етапі обмежуючим став ще якийсь фактор. Тому в один момент тільки один фактор обмежує швидкість фізіологічного процесу.

Були висунуті заперечення щодо справедливості закону обмежувальних факторів Блекмана. Наприклад:

(i) Було помічено, що швидкість процесу не може збільшуватися нескінченно, збільшуючи доступність усіх відомих факторів

(ii) Принцип Блекмана не діє для токсичних хімікатів чи інгібіторів та

(iii) Деякі працівники показали, що темп реакції можна контролювати одночасно двома чи більше факторами.

3. Зовнішній Фактори:

Факторами навколишнього середовища, які можуть впливати на швидкість фотосинтезу, є вуглекислий газ, світло, температура, вода, кисень, мінерали, забруднювачі та інгібітори.

1. Вплив вуглекислого газу:

Будучи однією із сировинних матеріалів, концентрація вуглекислого газу має великий вплив на швидкість фотосинтезу. Атмосфера зазвичай містить від 0,03 до 0,04 відсотка за об’ємом вуглекислого газу. Експериментально доведено, що збільшення вмісту вуглекислого газу в повітрі приблизно до одного відсотка призведе до відповідного збільшення фотосинтезу за умови збільшення інтенсивності світла.

2. Вплив світла:

Основним джерелом світла для фотосинтезу зелених рослин є сонячне випромінювання, яке рухається у вигляді електромагнітних хвиль. Із загальної сонячної енергії, що надходить до Землі, близько 2% використовується для фотосинтезу і близько 10% для інших метаболічних видів діяльності. Світло різне за інтенсивністю, якістю (довжиною хвилі) і тривалістю.

Вплив світла на фотосинтез можна вивчати за трьома заголовками:

Загальне світло, яке сприймає рослина, залежить від її загальної форми (а саме висота рослини, розмір листя тощо) та розташування листя. З усього світла, що падає на лист, приблизно 80% поглинається, 10% відбивається і 10% пропускається. Інтенсивність світла можна виміряти люксметром.

Вплив інтенсивності світла різниться від рослини до рослини, наприклад, більше у геліофітів (рослини, що люблять сонце), і менше у сциофітів (тіньолюбні рослини). Для повноцінної рослини швидкість фотосинтезу збільшується зі збільшенням інтенсивності світла, за винятком дуже високої інтенсивності світла, де відбувається явище соляризації’ (тобто фотоокислення різних клітинних компонентів, включаючи хлорофіл). Він також впливає на відкриття і закриття продихів, тим самим впливаючи на газообмін. Значення світлонасичення, при якому подальше збільшення не супроводжується збільшенням СО2 поглинання називається точкою насичення світла.

Фотосинтетичні пігменти поглинають видиму частину випромінювання, тобто від 380 мкм до 760 мкм. Наприклад, хлорофіл поглинає синє і червоне світло. Зазвичай рослини демонструють високу швидкість фотосинтезу в синьому та червоному світлі. Максимальний фотосинтез спостерігається в червоному світлі, ніж у синьому, а потім жовтому (монохроматичне світло). Зелене світло має мінімальний ефект. Швидкість фотосинтезу максимальна при білому або сонячному світлі (поліхроматичне світло). З іншого боку, червоні водорості демонструють максимальний фотосинтез в зеленому світлі, а бурі водорості в синьому світлі.

(iii) Тривалість світла:

Більша тривалість світлового періоду сприяє фотосинтезу. Зазвичай, якщо рослини отримують 10-12 год. світла на добу це сприяє хорошому фотосинтезу. Рослини можуть активно проявляти фотосинтез при безперервному освітленні без пошкодження. Швидкість фотосинтезу не залежить від тривалості світла.

3. Вплив температури:

Швидкість фотосинтезу помітно збільшується з підвищенням температури за умови інших факторів, таких як CO2 і світло не обмежує. Температура впливає на швидкість реакцій, контрольованих ферментом, у темряві. Коли інтенсивність світла низька, реакція обмежується невеликою кількістю доступних відновлених коферментів, тому будь-яке підвищення температури мало впливає на загальну швидкість фотосинтезу.

При високій інтенсивності світла саме фаза темряви, керована ферментами, контролює швидкість фотосинтезу, і там Q10 = 2. Якщо температура вище приблизно 30°С, швидкість фотосинтезу різко падає внаслідок термічної інактивації ферментів.

4. Вплив води:

Хоча кількість води, яка необхідна під час фотосинтезу, навряд чи становить один відсоток від загальної кількості води, що поглинається рослиною, все ж будь-яка зміна кількості води, що поглинається рослиною, має значний вплив на швидкість її фотосинтезу. У звичайних умовах вода рідко є керуючим фактором, оскільки хлоропласти зазвичай містять багато води.

Багато експериментальних спостережень вказують на те, що в польових умовах рослина здатна протистояти широкому діапазону вологості ґрунту без істотного впливу на фотосинтез, і лише коли настає в’янення, фотосинтез сповільнюється. Деякі наслідки посухи можуть бути вторинними, оскільки продихи мають тенденцію закриватися, коли рослина позбавлена ​​води. Більш специфічний вплив посухи на фотосинтез є результатом зневоднення протоплазми.

5. Вплив кисню:

Надлишок О2 може стати гальмівним для процесу. Розширене постачання О2 збільшує швидкість дихання, одночасно знижуючи швидкість фотосинтезу звичайними проміжними речовинами. Концентрація кисню в атмосфері становить близько 21% за обсягом і рідко коливається. О2 не є обмежуючим фактором фотосинтезу.

Збільшення концентрації кисню зменшує фотосинтез, і це явище називається ефектом Варбурга. [Повідомлено німецьким ученим Варбургом (1920) у водоростях Chlorella].Це пов’язано з конкурентним інгібуванням RuBP-карбоксилази при підвищенні O2 рівнів, тобто О2 конкурує за активні центри ферменту RuBP-карбоксилази з CO2. Пояснення цієї проблеми криється у феномені фотодихання. Якщо кількість кисню в атмосфері зменшиться, то фотосинтез посилиться в C3 цикл і без змін C4 цикл.

6. Дія мінералів:

Наявність Mn ++ і CI – необхідна для безперебійного проходження світлових реакцій (фотоліз води/виділ кисню) Іони Mg ++, Cu ++ і Fe ++ важливі для синтезу хлорофілу.

7. Вплив забруднюючих речовин та інгібіторів:

Оксиди азоту та вуглеводні, присутні в димі, реагують з утворенням пероксиацетилнітрату (ПАН) та озону. Відомо, що PAN пригнічує реакцію Хілла. Дикват і паракват (звичайно відомі як Viologens) блокують передачу електронів між Q і PQ в PS II.

Іншими інгібіторами фотосинтезу є моноурон або CMU (хлорфенілдиметилсечовина), діурон або DCMU (дихлорфенілдиметилсечовина), бромоцил та атразин тощо, які мають той самий механізм дії, що й у фіолатів. При низькій інтенсивності освітлення ціанід калію, здається, не має інгібуючого впливу на фотосинтез.

4. Внутрішній Фактори:

Важливими внутрішніми факторами, які регулюють швидкість фотосинтезу, є:

1. Протоплазматичні фактори:

У протоплазмі є якийсь невідомий фактор, який впливає на швидкість фотосинтезу. Цей фактор впливає на темні реакції. Зниження швидкості фотосинтезу при температурі вище 30°C або при сильному освітленні у багатьох рослин свідчить про ферментну природу цього невідомого фактора.

2. Вміст хлорофілу:

Хлорофіл є важливим внутрішнім фактором фотосинтезу. Кількість CO2 фіксується грамом хлорофілу за годину називається фотосинтетичним числом або асиміляційним числом. Зазвичай він постійний для видів рослин, але рідко коливається. Встановлено, що асиміляційна кількість різновиду різнобарвного виду вище, ніж сорту зеленого листя.

3. Накопичення кінцевих продуктів:

Накопичення їжі в хлоропластах знижує швидкість фотосинтезу.

4. Будова листя:

Кількість CO2 що досягає хлоропластів, залежить від структурних особливостей листя, таких як розмір, положення і поведінка продихів і кількість міжклітинних просторів. Деякі інші ознаки, такі як товщина кутикули, епідермісу, наявність епідермальних волосків, кількість тканини мезофілу тощо, впливають на інтенсивність та якість світла, що досягає хлоропласту.

5. CO2 Точка компенсації:

Це значення або точка в інтенсивності світла та атмосферного CO2 концентрація, коли швидкість фотосинтезу просто еквівалентна швидкості дихання в органах фотосинтезу, так що немає чистого газообміну. Значення точки світлокомпенсації становить 2,5 -100 футів свічок для тіньових рослин і 100-400 футів свічок для сонячних рослин. Значення CO2 точка компенсації дуже низька в C4 рослин (0-5 ppm), де, як у C3 рослин він досить високий (25-100 ppm). Рослина не може довго жити в точці компенсації, тому що відбувається чиста втрата органічної речовини через дихання незелених органів і темне дихання.


Calvin Cycles проти Hatch and Slack Cycles

Фотосинтез є одним із життєво важливих подій на Землі, під час якого зелені рослини фіксують енергію сонячного світла та синтезують поживні речовини за допомогою вуглекислого газу та води. Майже всі живі істоти на Землі, прямо чи опосередковано, залежать від фотосинтезу для отримання енергії. Процес фотосинтезу в рослинах завершується двома основними шляхами: світлозалежна «реакція на світло» і незалежна від світла «темна реакція».

Під час світлової реакції молекули хлорофілу в рослинах поглинають енергію сонячного світла і синтезують багаті енергією хімічні молекули, такі як АТФ і відновлені коферменти (NADPHH+). У темній реакції ці багаті енергією молекули витрачаються на синтез вуглеводів з вуглекислого газу. Перший описуваний шлях темної реакції, більш відомий як цикл Кальвіна (Мелвін Кальвін, який відкрив цей шлях), називається циклом С3.

Протягом значного періоду часу цикл Кальвіна (цикл С3) вважався єдиним шляхом темної реакції у рослин. Пізніше у деяких рослин був описаний новий шлях темнової реакції, який отримав назву «Шлях Hatch and Slack» або цикл C4. Обидва ці цикли (цикли C3 і C4) демонструють багато подібностей і відмінностей. У цьому дописі описано схожість і відмінність між ними Цикл С3 і Цикл С4 темної реакції фотосинтезу.


Перегляньте відео: AYT Biyoloji. Fotosentez Reaksiyonları ışığa bağımlı evre #sayfa162 (Листопад 2022).