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1.4.11.4: 식물 광호흡 - 생물학

1.4.11.4: 식물 광호흡 - 생물학



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학습 목표

  • C를 구별3, 씨4, 광호흡에 대한 CAM 식물 접근

높은 작물 수확량은 사람들을 먹여 살리고 경제를 계속 운영하는 데 매우 중요합니다. 예를 들어, 미국에서 밀 수확량을 20%, 콩 수확량을 36% 감소시킨 단일 요인이 있다고 들었다면 그것이 무엇인지 궁금할 것입니다.[1].

밝혀진 바와 같이, 그 (실제) 수치 이면의 요인은 광호흡입니다. 이 낭비적인 대사 경로는 캘빈 회로의 탄소 고정 효소인 rubisco가 O를 잡을 때 시작됩니다.2 CO보다는2. 그것은 고정 탄소를 사용하고 에너지를 낭비하며 식물이 수분 손실을 줄이기 위해 기공(잎 구멍)을 닫을 때 발생하는 경향이 있습니다. 고온은 더욱 악화됩니다.

밀과 콩과 달리 일부 식물은 광호흡의 최악의 영향을 피할 수 있습니다. 더 씨4 CAM 경로는 자연 선택에 의해 발생하는 유익한 기능인 두 가지 적응으로 특정 종은 광호흡을 최소화할 수 있습니다. 이러한 경로는 Rubisco가 항상 높은 농도의 CO와 마주하도록 함으로써 작동합니다.2 O에 결합할 가능성이 없게 만듭니다.2.

이제 C에 대해 자세히 살펴 보겠습니다.3, 씨4 및 CAM 경로를 살펴보고 광호흡을 감소시키는 방법(또는 하지 않는 방법)을 확인합니다.

씨3 식물

광호흡을 줄이기 위한 광합성 적응이 없는 "정상적인" 식물을 C라고 합니다.3 공장. 캘빈 회로의 첫 번째 단계는 rubisco에 의한 이산화탄소 고정이며, 탄소 고정의 이 "표준" 메커니즘만 사용하는 식물을 C라고 합니다.3 식물, 3탄소 화합물(3-PGA)에 대한 반응은 다음을 생성합니다.[2]. 지구상의 식물 종의 약 85%가 C3 쌀, 밀, 콩 및 모든 나무를 포함한 식물.

씨4 식물

C에서4 식물의 경우 빛 의존 반응과 캘빈 회로는 물리적으로 분리되어 있으며, 빛 의존 반응은 엽육 세포(잎 중앙의 해면 조직)에서 발생하고 캘빈 회로는 잎맥 주변의 특수 세포에서 발생합니다. 이러한 세포를 번들 시스 세포.

이 나눗셈이 어떻게 도움이 되는지 알아보기 위해 C의 예를 살펴보겠습니다.4 광합성 작용. 첫째, 대기 CO2 엽육세포에 고정되어 탄소가 4개인 단순한 유기산(옥살초산)을 형성합니다. 이 단계는 O와 결합하는 경향이 없는 비루비스코 효소인 PEP 카르복실라제에 의해 수행됩니다.2. 그런 다음 Oxaloacetate는 유사한 분자인 malate로 변환되어 번들초 세포로 운반될 수 있습니다. 번들초 내부에서 말산염이 분해되어 CO 분자를 방출합니다.2. 공동2 그런 다음 C에서와 같이 rubisco에 의해 고정되고 캘빈 회로를 통해 설탕으로 만들어집니다.3 광합성.

이 과정에는 에너지 비용이 들지 않습니다. ATP는 번들 외피 세포에서 3개의 탄소로 구성된 "이동" 분자를 반환하고 대기 중 CO의 다른 분자를 픽업할 준비를 하는 데 소비되어야 합니다.2. 그러나 엽육 세포는 지속적으로 CO를 펌핑하기 때문에2 malate 형태로 인접한 번들-초초 세포에 항상 높은 농도의 CO가 있습니다.2 O에 상대적2 바로 루비스코 주변. 이 전략은 광호흡을 최소화합니다.

더 씨4 경로는 모든 관다발 식물의 약 3%에서 사용됩니다. 몇 가지 예는 게풀, 사탕수수 및 옥수수입니다. 씨4 식물은 더운 서식지에서 흔히 볼 수 있지만 서늘한 지역에서는 덜 풍부합니다. 더운 조건에서 감소된 광호흡의 이점은 CO를 이동하는 ATP 비용을 초과할 가능성이 높습니다.2 엽육세포에서 다발초세포까지.

CAM 식물

선인장과 파인애플과 같은 건조한 환경에 적응한 일부 식물은 광호흡을 최소화하기 위해 돌나물산 대사(CAM) 경로를 사용합니다. 이 이름은 과학자들이 처음 경로를 발견한 돌나물과(Crassulaceae)의 식물 군에서 따왔습니다.

광 의존 반응과 CO의 사용을 분리하는 대신2 우주의 캘빈 주기에서 CAM 공장은 시간에 따라 이러한 프로세스를 분리합니다. 밤에 CAM 식물은 기공을 열어 CO를 허용합니다.2 잎사귀에 퍼지게 한다. 이 CO2 PEP 카르복실라제에 의해 oxaloacetate로 고정됩니다(C가 사용하는 동일한 단계4 식물), 그 다음 말산염 또는 다른 유형의 유기산으로 전환[3].

유기산은 다음날까지 액포 안에 저장됩니다. 낮에 CAM 식물은 기공을 열지 않지만 여전히 광합성을 할 수 있습니다. 유기산이 액포 밖으로 운반되어 분해되어 CO를 방출하기 때문입니다.2, 이는 캘빈 주기에 들어갑니다. 이 제어 방출은 높은 농도의 CO를 유지합니다.2 루비스코 주변[4].

CAM 경로에는 여러 단계에서 ATP가 필요합니다(위에 표시되지 않음).4 광합성은 에너지가 넘치는 "사물"이 아닙니다.[5] 그러나 CAM 광합성을 사용하는 식물 종은 광호흡을 피할 뿐만 아니라 물 효율성도 매우 높습니다. 그들의 기공은 습도가 높아지는 경향이 있고 온도가 더 낮은 밤에만 열리며, 두 가지 모두 잎에서 수분 손실을 줄이는 요인입니다. CAM 식물은 일반적으로 사막과 같이 매우 덥고 건조한 지역에서 우세합니다.

C의 비교3, 씨4및 CAM 공장

3, 씨4, CAM 공장은 모두 캘빈 회로를 사용하여 CO에서 설탕을 만듭니다.2. CO를 고정하기 위한 이러한 경로2 서로 다른 장점과 단점을 가지고 있으며 다른 서식지에 적합한 식물을 만듭니다. 더 씨3 메커니즘은 시원한 환경에서 잘 작동하지만 C4 그리고 CAM 식물은 덥고 건조한 지역에 적응합니다.

둘 다 C4 CAM 경로는 24번 이상 독립적으로 진화했으며, 이는 더운 기후의 식물 종에 상당한 진화적 이점을 제공할 수 있음을 시사합니다.[6].

유형초기 CO의 분리2 고정과 캘빈 주기기공 열림가장 잘 적응
3분리 없음시원하고 습한 환경
4엽육과 속초 세포 사이(우주에서)덥고 햇볕이 잘 드는 환경
밤과 낮 사이(시간에)매우 덥고 건조한 환경


고등 식물의 광합성 중요 추가 질문 매우 단답형

질문 1.
NADP의 전체 형태는 무엇입니까?
답변:
니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 포스페이트.

질문 2.
식물의 완전한 광합성 단위는 무엇입니까?
답변:
엽록체.

질문 3.
엽록소 ‘a’과 엽록소 ‘b’의 차이점을 한 가지 말씀해 주십시오.
답변:
엽록소(a)는 메틸기(CH3) 반면 엽록소(b)에는 알데히드기(CHO)가 있습니다.

질문 4.
C에서 포도당 한 분자를 합성하는 데 필요한 ATP 분자 수3 좁은 길?
답변:
포도당 1분자 합성에는 ATP 18분자가 필요하다.

질문 5.
잎의 어느 부분에서 엽록소가 발견됩니까?
답변:
엽록체의 틸라코이드 막에서.

질문 6.
C에서 C02의 기본 수용체는 무엇입니까?3 공장? ,
답변:
RiBulose 1.5 바이포스페이트(RuBP).

질문 7.
엽록체 광반응의 어느 부분에서 일어나는가?
답변:
그라나.

질문 8.
광합성 단위와 반응 중심 사이의 관계는 무엇입니까?
답변:
광합성 단위는 광계의 P6g0 및 P700 반응 중심으로 구성됩니다.

질문 9.
보상 포인트는?
답변:
광합성 속도와 호흡 속도가 같은 지점.

질문 10.
Kranz’의 해부학은 무엇입니까?
답변:
관다발이 속초와 엽육세포로 둘러싸여 있는 일종의 잎구조이다.

질문 11.
엽록체의 그라나와 기질에서 일어나는 광합성 반응의 종류는?
답변:

질문 12.
광합성의 전체 일반 화학 반응식을 제공합니까?
답변:

질문 13.
약어 RuBP, NADP 확장
답변:
RuBP: 리불로스 바이포스페이트
NADP: 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 인산염

질문 14.
태양 식물과 그늘 식물의 차이점 두 가지를 말씀해 주십시오.
답변:
태양 식물은 광합성 속도를 포화시키기 위해 상대적으로 높은 광도가 필요하지만 그늘 식물은 낮은 강도에서 포화 상태에 도달합니다.

질문 15.
태양 에너지를 화학 에너지로 변환하는 과정을 명명하십시오.
답변:
광합성

질문 16.
광합성 과정에서 산소는 어디에서 나오나요?
답변:
물에서

고등 식물의 광합성 중요 추가 질문 단답형

질문 1.
약어 RuBP를 확장합니다. 광합성에서 그것의 역할은 무엇입니까?
답변:
RuBP의 완전한 형태는 ribulose 1,5 biphosphate입니다. RuBP는 대기 중 CO의 첫 번째 수용체입니다.2 광합성의 암흑 반응 동안. 반응을 카르복실화라고 합니다.

RuBP는 설탕 분자의 최종 형성 동안 재생됩니다.

질문 2.
포르피린 시스템이란 무엇입니까?
답변:
포르피린 시스템은 다음으로 구성됩니다.

  1. 중앙에 마그네슘 원자를 포함하는 4개의 피롤 고리를 가진 포르피린 고리라고 하는 단일 결합과 이중 결합이 교대하는 복잡한 고리 구조입니다.
  2. 파이톨이라고 하는 포르피린 그룹에 부착된 긴 탄화수소 꼬리.

질문 3.
녹색 잎에 있는 엽록소 이외의 색소의 두 가지 주요 기능은 무엇입니까?
답변:
엽록소 이외의 색소의 기능은 다음과 같습니다.

  1. 빛 에너지를 흡수하고 광합성을 위해 엽록소로 전달합니다.
  2. 광산화로부터 엽록소 분자를 보호합니다.

질문 4.
고등 식물이 수행하는 광합성에서 엽록소-a의 중요성은 무엇입니까?
답변:
고등 식물에서 모든 색소 카로틴, 크산토필 및 엽록소-b는 흡수된 태양 에너지를 엽록소-a로 전달합니다. 광합성 과정을 시작하는 것은 엽록소 분자입니다.

질문 5.
순환 및 비순환 광인산화의 두 가지 차이점을 쓰십시오.
답변:
순환 및 비순환 광인산화의 차이점:

주기-광인산화 비환형광인산화
(i) 반응 중심 P700 전자방출자이자 전자수용체이다. (i) 반응 중심 P680 는 전자 방출기이고 P는700 전자 수용체이다.
(ii) ATP만 합성합니다. (ii) ATP와 NADPH를 모두 형성합니다.

질문 6.
C에 공통적인 단계는 무엇입니까?3 및 C4 광합성?
답변:
다음 단계는 두 C 모두에서 공통적입니다.3 및 C4 광합성.

  1. H의 광분해2O 및 광 반응에서의 광인산화.
  2. 암 반응은 두 경우 모두 기질에서 발생합니다.
  3. 카르복실화-그러나 C에서3 식물 CO2 억셉터는 RuBP인 반면 C에서는4 포스포에놀피루브산입니다.
  4. 전분 형성을 초래하는 캘빈 회로는 C에서 모두 발생합니다.3 및 C4 광합성.

질문 7.
광합성의 결합 인자는 무엇입니까?
답변:
F와 비슷하다.0–F1 압축된 영역과 압축되지 않은 영역, 세분화된 틸라코이드 및 기질 틸라코이드에 존재하는 미토콘드리아 복합체. 이들은 광인산화 과정에 참여합니다.

질문 8.
3– PGA란?
답변:
틸라코이드 막의 외부 표면에 위치한 단백질 분자입니다. 그것은 광합성의 첫 번째 안정적인 중간 생성물입니다. 그것은 지구상에서 생물학적 세계에서 가장 풍부한 단백질인 엽록체 단백질의 16%를 구성합니다.

질문 9.
에머슨 효과 또는 광합성 향상이란 무엇입니까?
답변:
1957년 에머슨은 광합성 장치의 트랩 중심 주위에 두 개의 다른 파장, 즉 장파장과 단색광선을 동시에 사용하면 광합성 속도가 증가할 수 있음을 보여주었습니다. 이 현상을 에머슨 효과 또는 광합성 향상이라고 합니다.

질문 10.
식물에서 전위란 무엇입니까?
답변:
엽록소를 함유한 세포나 잎에서 광합성 과정에서 합성된 유기 물질이 다른 식물 기관에 공급 또는 공급원 역할을 하여 싱크 활용 영역으로 장거리 이동하는 과정을 전위(translocation)라고 합니다. 전위라는 용어는 일반적으로 식물의 체관부와 목부 조직에서 용질의 이동으로 제한됩니다.

질문 11.
광호흡의 과정을 설명하시오.
답변:
강한 열과 낮은 이산화탄소 농도 동안 일부 식물에서 발생하는 광합성으로 고정된 탄소가 손실되는 과정입니다. 이러한 조건에서 RuBP 옥시게나제 효소는 Ribulose Bisphosphate(탄소 5개)를 포스포-글리세르산(탄소 3개) 및 포스포글리콜레이트(탄소 2개)로 전환합니다. 곧 글리콜산은 포스포글리콜산으로 형성됩니다. 퍼옥시좀에서 글리콜산은 곧 글리신으로, 글리신은 세린과 CO로 변합니다.2 동화력(ADT 및 NADPH) 생성 없이2). 모든 변경 사항은 다음과 같습니다.

광호흡은 C라고도 합니다.2 이 과정에서 2개의 탄소 화합물이 형성되기 때문입니다. 이 과정은 ATP의 형태로 불안정하거나 자유 에너지를 가하지 않습니다.

질문 12.
다음을 설명합니다.
(i) 광합성이 없는 생명체는 없을 것입니다.
답변:
생명, 음식, 그리고 O의 존재를 위해2 매우 필수적입니다. 광합성은 태양 에너지를 가둘 수 있고 자신과 다른 모든 유기체를 위한 음식을 합성할 수 있는 유일한 과정입니다. 광합성 동안 O2 제공되고 CO2 촬영됩니다. 따라서 O의 균형을 유지합니다.2 및 CO2 자연에서. 따라서 광합성은 생명체의 존재에 필수적입니다.

(ii) 박테리아 광합성에서는 산소 발생이 없습니다.
답변:
세균 광합성에서 양성자(H + ) 공급의 원료는 H2H보다 S2O. 따라서 O보다 S가 생산됩니다.3 가벼운 반응에서 분열하는 동안.
2시간3S → 2HS + 2H+
HS + HS → H2에스 + 에스

(iii) 엽록소는 필수 광합성 색소입니다.
답변:
엽록소 b와 광계의 반응 중심에 있는 다른 색소는 태양 에너지를 흡수하여 엽록소 a로 전달합니다. 궁극적으로 광합성 과정을 시작하는 것은 엽록소입니다. 태양 에너지는 광합성을 통해서만 생태계에 들어갑니다.

질문 13.
광합성에서 NADP의 역할은 무엇입니까?
답변:
NADP는 비환형 광인산화가 일어나 물이 분해될 때 광합성에 유용한 조효소입니다. [n 이러한 상황에서 NADP는 NADPH를 형성하기 위해 전자와 양성자의 수용체 역할을 합니다. 이 NADPH는 CO 고정을 위한 환원력으로 사용됩니다.2 어두운 반응에. 암반응이 느리면 산화된 NADP를 사용할 수 없으며 비순환 주기가 작동을 멈춥니다.

질문 14.
광합성과 호흡의 네 가지 중요한 차이점을 설명하십시오.
답변:

광합성 호흡
1. 녹색 세포에서만 발생합니다. 1. 모든 살아있는 세포에서 발생합니다.
2. 세포의 엽록체에서 발생합니다. 2. 미토콘드리아에서 발생합니다.
3. 빛이 발생해야 합니다. 3. 빛이 필요하지 않습니다.
4. CO2와 물을 사용합니다. 4. 포도당을 사용하고 산소는 CO를 방출합니다.2 그리고 물.
5. 건설적인 과정입니다. 5. 파괴적인 과정입니다.

질문 15.
적절한 그래프로 제한 인자의 원리를 설명하십시오.
답변:
제한 인자의 법칙: 화학 반응이 여러 개별 인자에 의해 속도가 조절될 때 반응 속도는 가장 느린 인자가 허용하는 한 빠릅니다.

빛의 강도가 증가함에 따라 광합성 속도는 CO와 같은 다른 요인이 제한될 때까지 비례적으로 증가한다는 것이 분명합니다. 궁극적으로 식물은 빛으로 포화되어 빛이 더 이상 제한 요소가 아님을 나타냅니다. 이제 CO의 원뿔이 증가하면 빛이 제한 요소가 될 때까지 광합성 속도가 증가합니다.

질문 16.
(i) 광합성 색소의 세 가지 범주를 나열하십시오.
답변:
엽록소, 카로티노이드, 피코빌린.

(ii) 보조 안료로 알려진 안료는 무엇이며 그 이유는 무엇입니까?
답변:
카로티노이드와 피코빌린.
그들은 엽록소에 의해 흡수되지 않은 파장 범위의 빛을 흡수하여 엽록소로 전달합니다.

질문 17.
(i) 엽록소는 그 위에 떨어지는 빛에 어떤 역할을 합니까?
답변:
엽록소 분자는 빛을 받으면 들뜨게 됩니다. 그것은 ATP의 형태로 점진적으로 에너지를 방출하기 위해 되돌아오는 전자 수용체에 주어졌습니다.

(ii) 다음 중 적색 파장의 빛을 흡수하는 색소 시스템은 무엇입니까?
답변:
포토시스템 나.

질문 18.
광합성에서 빛 에너지가 필요한 두 가지 주요 반응 세트의 이름을 쓰십시오.
답변:
(i) 물 분자를 분해하기 위한 광분해.
에너지

(ii) 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하기 위한 광인산화.
ADP + IP → ATP

고등 식물의 광합성 중요 추가 질문 긴 답변 유형

질문 1.
광호흡이란? 그 과정을 자세히 기술하고 캘빈 주기와 연결하십시오.
답변:
효소 Rubisco는 카르복실화 반응을 촉매합니다. 여기서 CO2 RuBP와 결합합니다. 이 효소는 O의 결합을 촉매합니다.2 RuBP는 산소화라고 합니다. 엽록체에서 시작되어 빛에서만 일어나는 호흡을 광호흡이라고 합니다.

O 존재 하에서 RuBP의 산소화2 광호흡의 첫 번째 단계로, 포스포글리콜산 1분자, 탄소 2개 화합물 및 PGA 1분자가 형성됩니다. PGA가 캘빈 회로에서 소모되는 동안, 포스포글리콜레이트는 탈인산화되어 엽록체에서 글리콜레이트를 형성하고, 차례로 퍼옥사이드로 확산되어 글리옥실레이트로 산화됩니다.

과산화물에서 글리옥실레이트는 아미노산을 형성하는 데 사용되며 글리신-칼리신은 미토콘드리아로 들어가 두 개의 글리신 분자(탄소 4개)가 세린(탄소 3개) 1개 분자와 CO 1개를 생성합니다.2 (하나의 탄소). 세린은 퍼옥시좀에 의해 흡수되어 글리세르산으로 전환됩니다. 글리세레이트는 엽록체로 들어가 인산화되어 PGA를 형성합니다. PGA 분자는 캘빈 회로에 들어가 탄수화물이 1분자의 CO를 방출하도록 합니다.2 미토콘드리아에서 광호흡은 광합성 탄소 산화 주기라고도 합니다.

O 증가2 수준은 광호흡을 증가시키는 반면 CO는 증가합니다.2 수준은 광호흡을 증가시키고 C를 증가시킵니다.2 광합성).

C에서3 식물의 광합성은 한 종류의 세포, 즉 엽육 세포에서만 발생합니다. C의 엽육세포에서는 광반응과 탄소반응이 모두 일어난다.3 식물. C에서4 식물 광합성은 엽육 세포와 속초 세포의 두 가지 유형의 광합성 세포가 있어야 합니다. 더 씨4 식물은 이형 엽록체를 포함하는데, 이는 엽육 세포의 엽록체가 과립형임을 의미합니다. 따라서 C2 경로는 C에서 작동하지 않습니다.4 좁은 길.

모든 중요한 변경 사항은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

질문 2.
C의 탄소 반응을 설명하십시오.3 좁은 길. 이 경로는 C에서도 작동합니까?4 식물?
답변:
CO의 동화를 촉매하는 반응2 탄수화물에 대한 모든 필요한 효소가 국한된 기질에서 발생합니다. 이러한 반응은 탄소를 탄수화물로 광합성 환원시키는 ‘탄소 반응’(암흑 반응이라고도 함)이라고 합니다.

탄소 반응의 첫 번째 단계에서 CO2는 기질을 통해 잎으로 들어갑니다. 이 CO2 이미 잎에 존재하는 5탄소 분자인 ribulose-1-5 bisphosphate(RuBP)에 의해 받아들여집니다. 그것은 3-탄소, 화합물, 3-포스포글리세레이트(PGA)의 두 분자를 형성합니다. 이 3-탄소 분자는 이 경로의 첫 번째 안정적인 산물이므로 C, PATHWAY라고 합니다.

CO와 (PGA)의 형성2 RuBP와 결합하는 것을 카르복실화라고 합니다. 이 반응은 ribulose bisphosphate carboxylase(Rubisco)라는 효소에 의해 촉매됩니다. 이 효소는 또한 옥시게나제 활성을 가지고 있으므로 Rubisco로 약칭됩니다. 이 활동을 통해 O는 RuBP와 결합하기 위해 C02와 경쟁할 수 있습니다.

PGA의 카르복실화 환원이 일어나고 PGA의 환원과 광화학 반응 중에 형성된 ATP와 NADPH 후에 glyceraldehyde-3 phosphate-a 탄수화물이 형성된다. 삼탄당 인산이라고도 하는 이 3탄소 분자는 자당과 전분 합성을 위한 전구체로 작용합니다. 주기를 완료하고 계속하기 위해 5-탄소 수용체 분자, 즉 RuBP의 재생이 발생합니다.

더 씨3 탄소 반응의 유형은 엽록체의 기질에서 발생합니다. 이 경로를 캘빈 주기라고 합니다.

공동2집중 메커니즘을 C라고 합니다.4 좁은 길. C의 작동4 경로는 세포형 엽육과 속초 세포의 협력을 필요로 합니다. C. 경로의 목적은 고농도의 CO를 생성하는 것입니다.2 광호흡을 억제하는 것입니다. 이 C. 경로는 C보다 더 효율적입니다.3 좁은 길. 따라서 C? 경로가 작동하지 않음 C4 식물. (표 참조)

C의 개략도3 경로 캘빈 주기.

질문 3.
과학자 T.W.가 수행한 실험을 간략하게 설명하십시오. 엥글만.
답변:
T.W. Englemann은 광합성의 작용 스펙트럼을 플로팅했습니다.

광합성은 파장이 390~763nm 사이에서 변하는 가시광선에서 발생할 수 있습니다. 광합성 속도는 모든 파장의 빛에서 균일하지 않습니다.

엽록소 색소에 의한 상대적 흡수에 따라 다릅니다. 서로 다른 파장의 단색광에 노출된 식물의 상대적 수율 또는 광합성 속도를 나타내는 그래프를 ACTION SPECTRUM이라고 합니다. 활동 스펙트럼에서 볼 수 있듯이 광합성 속도는 빛의 파란색 영역에서 최대입니다.

광합성 중 엽록소 색소의 흡수 및 작용 스펙트럼을 비교한 곡선

질문 4.
포토시스템이란? 반응 중심 역할을 하는 색소는? 광계 1과 광계 II의 상호 작용을 설명하십시오.
답변:
빛은 함께 광계를 구성하는 엽록소 분자 그룹에 의해 포획됩니다. 각 안료 시스템에는 트랩 또는 반응 센터가 있습니다.700 또는 피680 아오. 이 ‘P’은 안료를 나타내고 숫자 680과 700은 빛의 파장을 나타냅니다. 엽록소 분자는 고에너지 전자를 전자 수송 시스템(ETS)으로 전달하는 트랩 센터 역할을 합니다.

고에너지 전자는 빛이 없을 때 정상적인 저에너지 궤도로 빠르게 돌아가고 여기된 엽록소 분자는 원래의 안정적인 상태로 되돌아갑니다. 이 두 광계: 광계-I와 광계-11은 반응 중심으로 서로 다른 형태의 엽록소 ‘a’로 존재합니다. PS-II는 그라나 틸라코이드의 압축된 영역에 위치하며 PS-I는 그라나의 기질 틸라코이드 및 비압축 영역에 있습니다.

서로 상호 작용하는 두 광계의 기능은 빛 에너지를 포획하여 이를 화학 에너지(ATP)로 변환하는 것입니다. ATP의 형태로 저장된 이 화학 에너지는 살아있는 세포에 의해 사용됩니다.

광계 I 및 광계 II의 안료 분포.

질문 5.
C의 진화를 이끈 것은4 광합성 경로? 자세히 설명합니다.
답변:
Kortschak(1965)은 사탕수수에서 CO가 결합된 화합물이 3-탄소 화합물인 phosphoglyceric acid 대신 4-carbon 화합물인 oxaloacetic acid 또는 oxaloacetate(OAA)임을 관찰했습니다.

Hatch and Slack(1965-1967)은 CO의 일반 모드를 발견했습니다.2 사탕수수, 옥수수, 수수 및 Pennisetum과 같은 단자엽 식물의 고정. 그들은 CO의 초기 수용체가2 이러한 식물에서 RuBP 대신 Phosphoenalpymvic acid가 있으며 첫 번째로 안정적인 화합물은 4-탄소 화합물인 oxaloacetate acid입니다. 이 식물을 C라고 합니다.4 첫 번째 안정 화합물인 식물은 4-탄소 화합물이고 다른 식물은 C라고 합니다.3 식물.

Hatch and Slack은 이 식물이 CO의 또 다른 경로를 가지고 있음을 관찰했습니다.2 C에서 발생하는 캘빈 주기 이전의 고정3 식물. 이 주기는 C로 알려져 있습니다.4 좁은 길.

질문 6.
광화학 반응 동안 ATP와 NADPH2가 어떻게 형성되는지 자세히 설명하십시오.
답변:
따라서 현재 광합성은 기본적으로 물이 산화되어 산소와 CO를 방출하는 산화 환원 과정으로 간주됩니다.2 탄수화물로 환원됩니다. 광합성에는 두 단계가 포함됩니다. 첫 번째 단계는 빛 반응 또는 힐 반응 또는 광화학 단계라고 하는 빛 의존적입니다. 두 번째 단계는 빛이 필요한 Dark reaction 또는 Blankman’s 반응 또는 생합성 단계입니다.

빛 반응 또는 힐 반응: 이 과정에서 태양 에너지는 화학 에너지로 변환되고 빛은 엽록소와 카로티노이드 색소에 의해 갇힌 다음 화학 에너지로 변환되어 ATP 에너지가 풍부한 분자의 형태로 저장됩니다.

물의 광분해가 일어나서 산소가 발생하고 H + 이온이 형성되며, 후자는 NADP와 결합하여 NADPH를 형성합니다.2 흔히 환원력이라고 한다. ATP와 NADPH를 함께 CO로 동화력이라고 함2 어두운 반응 동안 고정.

물의 광분해는 다음과 같이 빛과 물 산화 효소의 존재하에 발생합니다.

불안정한 OH”은 산화된 엽록소 분자가 받아들인 전자를 잃은 후 결합하여 물과 분자 산소를 형성합니다. (NS680 PS의11) 미지의 전자 수용체 화합물 “Z”을 통해. 이 단계는 Mn ++ 및 Cl’ 이온의 존재를 필요로 합니다.


식물성 플랑크톤 생산성

광호흡

광호흡은 RUBISCO에 의한 RuBP의 산소화와 광호흡 글리콜레이트 대사입니다. O 사이의 경쟁 2 및 CO2 탄소 동화 속도, 광합성의 에너지 효율을 감소시키고 광합성 지수(PQ = O2 생산/CO2 동화됨). 1.2-1.8의 PQ 값은 단백질 및 지질 합성을 나타냅니다. 0.75만큼 낮은 PQ 값은 CO에서 광호흡 및 글리콜레이트 배설에서 얻을 수 있습니다.2 CO2.흡수는 CO와 같습니다.2 진화. 0.75 미만의 PQ 값은 호흡이 순 가스 교환에 기여하는 불균형 성장 조건을 고려하는 경우에만 설명할 수 있습니다.

광호흡이 순 광합성에 영향을 미치고 광억제와 관련이 있다는 증거는 14C 동화 속도에 대한 산소 농도의 영향에서 비롯됩니다. 미립자 14C의 관찰된 감소는 배설된 용존 유기 탄소의 증가를 동반합니다(Hagemann and Bauwe, 2016).


C3와 C4 식물의 차이점 | 광호흡

1. CO2 수용체는 RuBP(리불로스 비스포스페이트)입니다.

2. 세포에는 한 종류의 엽록체가 있습니다. 엽록체에 존재하는 그라나.

3. CO 후 첫 번째 안정한 화합물2 고정은 PGA입니다.

4. 식물은 CO이면 광합성이 잘 됩니다.2 농도&수분도가 높다.

5. 광호흡을 가지고 있어 탄수화물 및 탄수화물 합성의 전반적인 효율이 낮습니다.

6. 대기 중 산소의 과잉은 광합성 활동을 억제합니다.

차이점 # 씨4 식물:

1. CO2-수용체는 PEP(Phosphoenol pyruvate)입니다.

2. 두 가지 유형의 엽록체, 번들초 엽록체 및 엽록체에는 C가 있습니다.3 주기(캘빈 주기)이며 그라나 및 엽육 엽록체 pos­sess C 없음4 주기(Hatch Slack 주기) 및 grana가 있습니다.

3. CO 후 첫 번째 안정한 화합물2 고정은 oxaloacetate입니다.

4. 식물은 CO가 있어도 합성이 잘 됩니다.2 농도(&S)가 낮습니다.

5. 그들은 광호흡이 부족하고 더 많은 음식을 보존하므로 전반적으로 더 높은 광합성 및 합성 효율을 보입니다.


더 씨2 산화 광합성 탄소 순환

추상적 인

▪ 초록 C2 산화 광합성 탄소 순환과 C3 환원 광합성 탄소 순환이 공존한다. 둘 다 Rubisco에 의해 시작되고 거의 동일한 양의 에너지를 사용하고 RuBP를 재생해야 하며 CO2와 O2를 로 교환해야 합니다. 더 읽어보기

그림 1: 광합성 탄소 대사의 C2 및 C3 주기. 이 계획(9, 10)은 2개의 주기가 공존하며 둘 다 카르복실라제라는 프로세스의 거의 동일한 부분을 나타냄을 강조합니다.


1.4.11.4: 식물 광호흡 - 생물학

광호흡 RuBP(당)는 광합성 과정에서 발생하는 이산화탄소 대신 광합성에 관여하는 주요 효소인 rubisco에 의해 산소가 첨가되는 과정입니다. Rubisco는 탄소를 선호합니다.
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광호흡 N. 동안 이산화탄소의 방출과 함께 식물의 탄수화물 산화 . 3 최소화 광호흡 (C4 및 CAM 식물) 4 .
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광호흡. 이름에서 알 수 있듯이 RUBISCO는 두 가지를 촉매합니다. RUBISCO가 없으므로 시작할 수 없습니다. 광호흡 (캘빈 주기의 암울한 반응도 아님) .
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광호흡 및 그것을 줄이기 위한 적응(C4 및 CAM). . 광호흡 이러한 조건에서 안전 밸브 역할을 할 수 있습니다. .
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9. "라고 불리는 과정에서 일어나는 일광호흡" . 믿어진다 광호흡 식물에서 지질학적 시간에 따라 증가했습니다.
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광호흡 잎 내부의 CO2 농도가 낮아질 때 발생합니다. 이것은 식물이 기공을 닫아야 하는 더운 건조한 날에 발생합니다.
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덥고 건조하며 햇볕이 잘 드는 조건에서 광호흡. . CAM 플랜트는 시간을 사용하여 문제를 해결합니다. 광호흡 문제. .
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광호흡 동의어, 광호흡 반의어. 에 대한 정보 광호흡 . 광호흡 빛의 존재를 필요로 하며, 에서 촉매됩니다.
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온도는 또한 상대 비율에 영향을 미칩니다. 광호흡 그리고 캘빈 주기. . NS 광호흡 경로는 그렇지 않은 효소적 경로입니다.
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SpotCost.com의 온라인 쇼핑 - A Novel Approach for Bypassing과 같은 신규 및 중고 도서 광호흡 C3 식물의 부분 억제에서 광호흡 2번째.
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의 정의 광호흡 오디오 발음, 동의어 사전, 오늘의 단어 및 단어 게임이 포함된 Merriam-Webster 온라인 사전.
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브리태니커 온라인 백과사전 기사 광호흡 (생물학), . 속도 제한이 됩니다. 광포화 상태에서 속도는 가 될 때까지 온도에 따라 증가합니다.
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에 대한 백과사전 기사 광호흡. 에 대한 정보 광호흡 Columbia Encyclopedia, Computer Desktop Encyclopedia, 컴퓨팅 사전에서.
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의 기계적 기초 광호흡 의 이중성에서 발견되었다. 광호흡 고정된 탄소의 최대 25%가 손실됩니다.
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생화학 연구에 따르면 광호흡 ATP와 NADPH를 소모합니다. 따라서, 광호흡 그것은 식물이 하는 것을 방지하기 때문에 낭비적인 과정입니다.
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무엇인가요 광호흡 그리고 그것이 식물에 필요한 이유는 무엇입니까? 광호흡 잎 조직 내의 이산화탄소 농도가 약 50부로 줄어들 때 발생합니다.
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텍스트/html charset=utf-8 . 광호흡 고온에 의해 강화됩니다. . 에 관한 몇 가지 문제를 해결 광호흡. .
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의 문제 광호흡 C4 플랜트에서는 2단계 전략으로 극복됩니다. 광호흡 . 광호흡 위키. 지구의 탄소 자원 .
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광호흡

광호흡은 광합성과 동시에 일어나는 빛이 있는 상태에서 CO2 제거 및 O2 흡수 과정입니다. 생화학적 메커니즘의 경우 이 과정은 호흡뿐만 아니라 광합성과도 크게 다릅니다. 광호흡은 산소 농도가 21%이고 탄소가 100%인 자연 조건에서 C3 광합성 식물에서 더 두드러집니다.
0.03%의 이산화물 농도(광호흡은 잎에서 광합성 가스 교환의 25-30%를 구성함).

강렬한 조명과 낮은 이산화탄소 농도 및 높은 산소 농도 하에서 광호흡 과정이 강화됩니다. 고온은 강도에 유사한 영향을 미칩니다.
광호흡. 이 과정의 핵심은 광합성의 기본 효소인 RUBISCO가 카르복실라제와 산화효소로 작용하여 리불로스-1,5-디포스페이트를 포스포글리세르산과 포스포글리콜산으로 분해하는 촉매 작용을 한다는 것입니다. 글리콜산으로 탈인산화.

산화 반응의 1차 생성물이 글리콜산이기 때문에 이 경로는 탄소 변환의 글리콜 경로라는 이름을 사용했습니다. 원래 이산화탄소의 수용체인 리불로스-1,5-이인산은 효소의 활성 중심과 복합체를 형성하고 그 후에야 CO2 또는 O2 분자를 고정하여 카르복실화 또는 산소화 기능을 수행합니다.

그림. 광호흡. (1) Ribulose-1,5-biphosphate carboxylase/oxygenase (2) Phosphoglycolate phosphatase (3) Glycolate oxidase (4) Glutamate: glyoxylate aminostransferase (5) Glycine decarboxylase and serine hydroxymethyl transferase (6) Serine: glyoxylate aminotransferase (7) ) 하이드록시피루베이트 환원효소 (8) 글리세레이트 키나아제 (9) 카탈라아제.

C4 식물에서 광호흡 과정에서 방출된 CO2는 엽육 세포에서 포스포에놀피루브산의 카르복실화 반응에 사용되어 옥살로아세테이트를 형성한 다음 환원 반응에 의해 말산에서 환원 반응에 의해 혈관주위초 세포에서 탈카르복실화되어 CO2를 방출합니다. 엽록체에서 그리고 후자는 다시 캘빈 회로에 관여합니다.

이 특성은 높은 순 광합성을 설명합니다. 엽록체에서 글리콜산 형성 반응의 생리학적 관련성은 여러 가지 방법으로 볼 수 있습니다.

• 글리콜산은 엽록체에서 세포질로 이동하는 탄소 이동 형태를 나타냅니다.
• 아미노산 글리신과 세린이 형성됨
• NADPH+H+는 퍼옥시좀에서 형성됩니다.
• 광호흡은 광합성 기구를 보호하는 역할을 하는 것으로 생각된다.

광합성 장치의 손상을 결정하는 요인은 이산화탄소와 산소 농도가 상대적으로 낮은 강렬한 빛입니다. 이러한 조건에서 산소 농도가 증가하면 글리콜레이트 형성 메커니즘이 유도됩니다.

The glycolate carbon, undergoing a cycle of transformations until the formation phosphoglycolic acid, is removed partially as CO2, which is included in the Calvin cycle where it is reduced by the use of the “assimilation factor” of the chloroplasts—NADPH+H+ and ATP.

Consequently, the photosynthetic apparatus works in vain without absorption of external CO2, but ph-otosynthetic structures are protected in this manner by keeping the chloroplasts active. Such situations occur during drought conditions, which make the stomata close. According to this hypothesis, photor-espiration which is useful in drought conditions becomes a parasitic process under optimal conditions of life.

Cytokinins-Biosynthesis,Transport,Mechanism of action,Biological significance,applicationsCytokinins-Biosynthesis,Transport,Mechanism of action,Biological significance,applicationsCytokinins-Biosynthesis,Transport,Mechanism of action,Biological significance,applicationsPhotosynthesis MechanismStructure, Chemical Composition, Function and Origin of ChloroplastsCAROTENOIDS structur Function and Biosynthesis


선택한 출판물

South PF, Cavanagh, AP, Liu, HW, Ort, DR. (2019) Synthetic glycolate metabolism pathways stimulate crop growth and productivity in the field. Science 2019, v363 (6422).

South PF, Cavanagh AP, Lopez-Calcagno PE, Raines CA, Ort DR. (2018) Optimizing photorespiration for improved crop productivity. Journal of Integrative Plant Biology 2018. Aug.

López-Calcagno PE, Fisk S, Brown KL, Bull SE, South PF, Raines CA. (2018) Overexpressing the H-protein of the glycine cleavage system increases biomass yield in glasshouse and field-grown transgenic tobacco plants. Plant Biotechnology Journal 2018, May pp. 1-11.

South PF, Walker, BJ, Cavanagh, AP, Rolland, V, Badger, M, Ort, DR. (2017) Bile acid sodium symporter BASS6 can transport glycolate and is involved in photorespiratory metabolism in Arabidopsis thaliana. The Plant Cell 2017 Apr 29 no.4 808-823.

Walker BJ, South PF, Ort DR. (2016) Physiological evidence for plasticity in glycolate/glycerate transport during photorespiration. Photosynthesis Research. 2016 Jul129(1):93-103.

Patron NJ, Orzaez D, Marillonnet S…South PF, et al…(2015) Standards for Plant Synthetic Biology: A Common Syntax for Exchange of DNA Parts. New Phytologist 2015 Jun 14

Harmeyer KM, South, PF, Bishop, B, Ogas,J, and Briggs, SD. (2015) Immediate chromatin immunoprecipitation and on-bead quantitative PCR analysis: a versatile and rapid ChIP procedure. 핵산 연구. 2015 Mar 3143(6): e38.

South PF, Harmeyer KM, Serratore ND, and Briggs SD. (2013) The H3K4 methyltransferase Set1 is involved in maintenance of ergosterol homeostasis and resistance to Brefeldin a. 국립 과학 아카데미의 회보. 2013 Mar 12110(11) E1016–E1025.


추상적 인

Light intensity is a major environmental factor affecting the growth and survival of trees in a forest. The effect of light reduction on photosynthesis and photorespiration of an evergreen broad-leaved tree, Phoebe bournei (Hemsley) Yang was examined with three levels of full light, 50.5% light, and 21.8% light. The results showed that shading led to significant increase in plant height and crown diameter. Light-saturated leaf photosynthetic rate (NS최대), maximal carboxylation activity (Vcmax), maximum electron transfer rate (제이최대), stomatal conductance (NSNS), mesophyll conductance (NS미디엄) and chloroplast CO2 집중 () significantly increased in response to shade. Photorespiratory CO2 release rate (PR) was higher in plants grown under shade conditions than under full light. The relative limitations of NS미디엄 (미디엄) was higher than the relative limitations of NSNS (NS) and the relative limitations of biochemical factors (NS) in leaves of NS. bournei grown under full light, whereas 미디엄 was lower than NS 그리고 NS under shade. Our results suggest that increase of photosynthesis in P. bournei leaves grown under shade is associated with enhanced CO2 diffusion and biochemistry. And we propose that enhancement of the photorespiratory is essential for shade leaves to improve photosynthesis.

Additional keywords: CO2 diffusion, gas exchange, light intensity, photorespiratory, photosynthetic limitations.


Calvin Cycles vs Hatch and Slack Cycle

Photosynthesis is one of the vital events in the earth in which the green plants fix the energy from the sunlight and synthesis nutrients with carbon dioxide and water. Almost all living things on earth, either directly or indirectly, depend on photosynthesis for energy. The process of photosynthesis in plants is completed in two major pathways, a light dependent ‘Light Reaction’ and a light independent ‘Dark Reaction’.

In the light reaction, the chlorophyll molecules in the plants absorb energy from sunlight and synthesize energy rich chemical molecules such as ATP and reduced coenzymes (NADPHH+). In the dark reaction, this energy rich molecules are used up for the synthesis of carbohydrates from carbon dioxide. The first describe dark reaction pathway, better known as Calvin cycle (Melvin Calvin who discovered this pathway), is called C3 cycle.

For a considerable period of time, the Calvin cycle (C3 cycle) was thought to be the only dark reaction pathway in plants. Later, a new pathway of dark reaction called Hatch and Slack pathway or C4 cycle was described in some plants. Both these cycles (C3 and C4 cycles) show many similarities and differences. The present post describes the similarities and differences between C3 cycle 그리고 C4 cycle of the dark reaction of photosynthesis.


비디오 보기: C3 C4 식물의 광합성 (팔월 2022).