Ogljikova pot Flashcards
Naštejte in opišite ključne reakcije C-reakcij fotosinteze(Calvinovega cikla)
Poteka v stromi kloroplastov.
Karboksilacija-encim Rubisco katalizira vezavo CO2 na RuBP (ribuloza-1,5-bifosfat), pri čemer nastaneta dve molekuli 3-fosfoglicerata(3-PGA)
Redukcija-3-PGA se fosforilira z uporabo ATP, pri čemer nastaneta 1,3-bifosfoglicerat(1,3-BGP) in ADP. 1,3-BGP se nato z NADPH reducira, nastane gliceraldehid-3-fosfat(GA-3P). Nekaj GA-3P se uporabi za sintezo sladkorjev in drugih OH, večina se v naslednji fazi porabi za regeneracijo RuBP
Regeneracija-večina GA-3P se z uporabo ATP v več reakcijah pretvori nazaj v RuBP.
Naštejte in opišite kako so regulirane C-reakcije fotosinteze(Calvinov cikel)?
- Svetlobna regulacija
*na nivoju aktivacije genov za encime C-cikla
*s tioredoksinom-beljakovina, ki se reducira v prisotnosti svetlobe. Aktivira encime Calvinovega cikla s cepitvijo disulfadnih vezi v njih. Npr. encim Rubisco
*Rubisco activaza- aktivnost tega encima je odvisna od svetlobe in ATP, aktivira Rubisco
*pH se med svetlobno fazo fotosinteze v stromi dvigne in aktivira nekatere encime Calvinovega cikla
*svetloba povzroči povečanje koncentracije Mg2+, kar aktivira Rubisco in druge encime
-Regulacija z metaboliti- koncentracija razpoložljivega CO2 in RuBP vpliva na aktivnost Rubisco. Koncentracija ATP in NADPH določa, kako hitro lahko Calvinov cikel poteka.
-Fosforilacija-encimi so lahko regulirani s fosforilacijo in defosforilacijo, kar spreminja njihovo aktivnost glede na signalne poti.
Fotorespiracija-naštej in opiši reakcije in predstavi njihov pomen.
Poteka ko so listne reže zaprte-pomankanje CO2, O2 pa še vedno nastaja. Rubisco deluje kot oksigeneza.
Poteka v treh orgenelih-kloroplatu, peroksisomu in mitohondirju.
Ob oksigenaciji RuBP z encimom RUBISCO (O2 se veže na isto mesto kot bi se CO2) nastane ena molekula 3-PGA, ki se lahko vključi v reakcijo v Calvinovem ciklu in ena molekula 2-fosfoglikolata
Fosfoglikolat se v več reakcijah v kloroplastu in peroksisomu pretvori do glicina.
Glicin se skozi dekarboksilacijo v mitohondriju pretvori v serin. Sproščata se CO2 in NH3.
Serin se nato pretvori v glicerat in ta v 3-PGA, ki vstopa nazaj v Calvinov cikel.
Fotorespiracija porablja ATP in redukcijsko moč vendar ne proizvaja slakorjev. Ima zaščitno vlogo pri visoki svetlobi in nizki koncentraciji CO2, preprečuje fotooksidativni stres. Proizvaja amonijak, kar ima vlogo pri metabolizmu dušika.
Kaj je Rubisco in kako je vključen v fotosintezo in fotorespiracijo? Ali je fotorespiracija slaba za rastline in kakšen je njen pomen?
Ribuloza-1,5-bifosfat karboksilaza/oksigenaza
Pri fotosintezi veže CO2 na RuBP, kar vodi do nastanka dveh molekul 3-PGA, ki se uporablja v Calvinovem ciklu za sintezo sladkorjev.
Pri fotorespiraciji namesto CO2 veže O2 na RuBP, kar vodi do nastanka ene molekule 3-PGA in 2-fosfoglikolata. Fosfoglikolat se nadaljno presnavlja pri čemer se sprostita CO2 in NH3.
Proces je energijsko potraten in pri njem se ne proizvajajo sladkorji. Vseeno pa pri visoki svetlobi in pomankanju CO2 zmanjšuje tveganje za fotooksidativni stres in sodeluje pri metabolizmu dušika saj nastaja NH3.
Naštej in na kratko primerjaj mehanizme koncentracije CO2 pri rastlinah.
-C4 fotosinteza- dva tipa celic v listih- celice mezofila in žilnega ovoja, glavna encima sta PEP-c in RUBISCO, ki delujeta sočasno
-CAM fotosinteza-ni palisadnih celic, celice mezofila z velikimi vakuolami, glavna encima PEP-c v temi in RUBISCO na svetlobi. Listne reže odprte ponoči, takrat z encimom PEP-c kopičijo CO2.
Predstavi asimilacijo CO2 pri C4 rastlinah
V okoljih v visokimi temperaturami in nizkimi koncentracijami CO2 omogoča izboljšano fiksacijo CO2. Prostorsko sta ločena zajemanje CO2 in Calvinov cikel, kar zmanjša izgube zaradi fotorespiracije.
PEP karboksilaza katalizira vezavo PEP in CO2 v mezofilnih celicah, nastane oksaloacetat.
Oksaloacetat se pretvori v malat ali asparat, ki se transportira v ovojne celice žil preko plazmodezem.
Tam se malat/aspartat dekarboksilira, kar sprosti CO2 in tvori piruvat. V ovojnih celicah je prisoten RUBISCO, ki nato veže ta CO2 na RuBP.
Piruvat se transportira nazaj v mezofilne celice in se pretvori nazaj v PEP z uporabo ATP.
Predstavi asimilacijo CO2 pri CAM rastlinah.
Kisel metabolizem sončnic, omogoča boljše preživetje v zelo suhih okoljih. Asimilacija CO2 poteka ponoči, ko so temperature nižje in je izguba vode skozi stomate manjša.
Ponoči so listne reže odprte in se zajema CO2, veže se na PEP s pomočjo encima PEP-karboksilaza in se tvori oksaloacetat.
Oksloacetat se reducira v malat in se skladišči v vakuolah.
Podnevi se listne reže zaprejo. Malat se sprosti iz vakuol in dekarboksilira kar sporsti Co2 in tvori piruvat.
CO2 se veže na RuBP s pomočjo encima RUBISCO in vstopa v Calvinov cikel-Piruvat se pretvori nazaj v PEP.
Primerjaj asimilacijo CO2 pri C3,C4 in CAM rastlinah. Kakšne so prednosti in slabosti ene in druge asimilacije?
C3-je neposredna in zahteva manj enegrijskih vložkov kot ostali dve, manjša poraba ATP za regeneracijo RuBP. Visoka stopnja fotorespiracije pri visokih temperaturah in nizkih koncentracijah CO2-ni tako učinkovita.
C4-izboljšana fiksacija CO2 pri visokih temperaturah in svetlobi, PEP karboksilaza ne veže kisika, kar zmanjšuje fotorespiracijo(prostorska ločenost primarne fiksacije CO2 od RUBISCO). Večja poraba ATP za regeneracijo PEP in prenos metabolitov med celicami, zahteva specifično anatomsko zgradbo.
CAM-zelo majhna izguba vode. Zaradi časovne ločitve fiksacije CO2 in Calvinovega cikla je rast počasnejša, višja poraba ATP.
