Углекислота фиксация при фотосинтезе

Темновая фаза фотосинтеза (цикл Кальвина) включает в се в качестве основного процесса восстановление углекислоты, по. ченной клеткой из окружающей среды, до углеводородов. Восс новителем здесь служит образованный на световой. ф НАДФ-Нг, причем эта реакция эндотермична, и необходимая для развития энергия поставляется за счет расщепления АТФ. Хар терный тип реакции фиксации СО2 и образования углеводоро можно представить в виде [c.190]

Рис. 9-42. Реакции фотосинтеза, протекающие в хлоропласте, можно разделить на две группы-светозависимые (световые) и темновые. В световых реакциях окисляется вода, тогда как в тем-новых происходит фиксация углекислоты.

На основании этих исследований химизм фиксации углекислоты, так называемый путь углерода в фотосинтезе, можно представить в виде следующей цепи реакций. [c.128]

Процесс фиксации углекислоты при фотосинтезе состоит из ряда реакций. Эти реакции сопряжены одна с другой в результате происходит превращение световой энергии в энергию химических связей. Некоторые из реакций, происходящих при фотосинтезе, указаны на схеме, помещенной в нижней части страницы. [c.370]

При уменьшении длительности экспозиции в О-Ю2 получалось меньше радиоактивных продуктов. При самых коротких экспозициях меченой оказывалась только 3-фосфоглицериновая кислота (ФГК). Таким образом, можно сделать вывод, что ФГК является первым стабильным продуктом фиксации углекислоты. Последуюш,ие исследования были проведены с целью выяснить природу молекулы акцептора. Простое объяснение, согласно которому двууглеродная молекула акцептирует углекислоту, образуя ФГК, не подтвердилось. Среди первых продуктов фотосинтеза были обнаружены фосфаты С5- и С7-сахаров, и этот факт вместе с открытием новых ферментативных превращений указанных соединений (см. Пентозофосфатный путь , стр. 129) привел к созданию схемы, называемой циклом восстановления углерода . [c.276]

Как показали исследования, в растениях, обработанных производными мочевины, тормозится фотосинтез высказано мнение (Быстрова), что при этом происходит подавление синтеза хлорофилла, инактивация хлорофилл-белкового комплекса, нарушается система фотохимических реакций, связанных либо с фиксацией углекислоты и восстановлением углекислоты, либо с синтезом углеводов. [c.316]

По своему составу продукты, образующиеся в процессе темновой фиксации СОг в течение нескольких минут после предварительного освещения, довольно близки продуктам, образующимся при освещении. Это позволяет считать, что как на свету, так и в темноте образуется одно и то же соединение, содержащее поглощенную углекислоту, которое и является предшественником возникающих в ходе фотосинтеза разнообразных веществ. [c.167]

Предположим, что ващ руководитель решил расширить круг объектов для изучения фотосинтеза от водорослей до высших растений и поручил вам изучить фотосинтетическую фиксацию углерода у кактусов. Сначала опыты не дают положительных результатов у вас получается, что растения кактуса не фиксируют СО2 даже при прямом солнечном освещении. Ваши коллеги, изучая одуванчики, получают в тех же условиях прекрасное включение С02 в течение нескольких секунд с момента добавления углекислоты и легко картируют новые биохимические пути. Находясь в подавленном состоянии, вы однажды уходите из лаборатории, не разобрав камеры для работы с радиоактивными веществами. На следующее утро, собираясь закончить работу с кактусом, вы к своему великому удивлению обнаруживаете, что он включил большое количество СОг- Очевидно, что кактус фиксировал углерод ночью. Повторив эти опыты ночью в полной темноте, вы устанавливаете, что растения кактуса великолепно включают метку. Сильно изменив распорядок дня (на что ваша жена смотрит с подозрением), вы наконец добиваетесь некоторого прогресса в работе. Оказывается, что после кратковременной экспозиции с СОз в растении метится в основном только одно соединение-малат. За ночь это меченое соединение накапливается, причем до очень высокого уровня, в специализированных вакуолях внутри клеток, содержащих хлоропласты. Кроме того, в этих же клетках исчезает крахмал. Однако днем на свету исчезает малат и накапливается меченый крахмал. Далее вы обнаруживаете, что СОг вновь появляется в этих клетках на свету. [c.87]

Восстановительный пентозофосфатный цикл является основным механизмом автотрофной ассимиляции углекислоты. Последняя у большинства фотосинтезируюших эубактерий восстанавливается с помощью фотохимически образованной ассимиляционной силы — АТФ и восстановителя. Однако и АТФ, и восстановитель (НАДФ Н2 или НАД Н2) образуются в разных метаболических путях. Поэтому нельзя рассматривать восстановительный пентозофосфатный цикл ассимиляции СО2 строго привязанным только к фотосинтезу. У большой группы хемоавтотрофных эубактерий этот путь фиксации СО2 сочетается с темповыми окислительными процессами получения энергии. Важно отметить только, что это основной путь ассимиляции СО2, если последняя служит единственным или главным источником углерода. [c.296]

Доказательством этого пути фиксации углекислоты в процессе фотосинтеза является, с одной стороны, наличие в фотосинтезирующих растениях всех ферментов, катализирующих реакции этого цикла, а с другой — возможность образования сахаров в искусственной среде, с ферментным препаратом, полученным из листьев, к которому добавлены некоторые кофакторы и каталитические активные вещества. При инкубации этих препаратов в присутствии СОг, АТФ, НАДФ Нг и каталитического количества рибулезодифосфата в среде накапливается сахар. [c.134]

В процессе фотосинтеза или темповой фиксации углекислоты в листьях растеиий, ассимилирующих в атмосфере С Ог, происходит накопление радиоактивного углерода. Точно так же как и обычный углерод, входит в состав органических веществ листьев и вместе с ними передвигается в другие органы растепий. Поскольку одна из особенностей предлагаемой методики определения фотосинтеза заключается в том, что его интепсивность определяется по количеству накапливающемуся [c.32]

Изучение метаболизма и передвижения веществ через различные интервалы времени после фотосинтеза в атмосфере С Ог требует большого числа хорошо сравнимых между собой растений. В одном из таких опытов мы выращивали ячмень в специальных баках с питательным раствором. Каждый из баков содержал по 1200—1300 растений, у которых корневая система была хорошо изолирована от их надземной части. В конце кущения растений баки герметически закрывались большими камерами из органического стекла, изображенными на рис. 22. В заранее помещенные в камеры колбочки с навесками радиоактивного карбоната бария через бюретки вводилась молочная кислота. Мощная воздуходувка быстро выравнивала концентрацию и создавала ток выделившейся С Оз через обе камеры, соединенные в замкнутую систему. После 40 мин. фотосинтеза в присутствии радиоактивной углекислоты камеры снимались и у 10 намеченных для этого растений производилась первая фиксация листьев и корней. Последующие фиксации производились через различные интервалы времени на протяжении 4 суток. Определение изменений активности веществ, выделенных из собранного материала, позволяет установить, как происходит во времени метаболизм поглощенного при фотосин- [c.45]

В растительных клетках большая часть СОг фиксируется при участии ферментов второй группы — в реакциях, которые осуществляются за счет энергии высокоэнергетических веществ, получаемых фотосинтетическим путем. Связывание СОг с помощью энергии света имеет фундаментальное значение в двух отношениях. Во-первых, эти реакции служат первичным источником углерода и энергии для всех биологических систем это тот пункт, в котором световая энергия преобразуется в химическую энергию, необходимую для поддержания процессов жизнедея тельности. Во-вторых, — и это самое интересное в связи с основ ной темой нашей книги — фермент, ответственный за фиксацию углекислоты, обнаруживает поразительно малое сродство к ней значение кажущейся Лм для СОг у него приблизительно 50 раз выше концентрации СОг в окружающем пространстве Неизбежная на первый взгляд неэффективность этого фер мента — рибулозодифосфаткарбоксилазы (РуДФ-карбоксила зы) — привела к выработке важных приспособлений, повышаю щих способность растений к извлечению СОг из бедной этим субстратом среды. Для того чтобы полностью оценить эти механизмы адаптации, мы должны сначала рассмотреть некоторые из механизмов, лежащих в основе фотосинтеза. [c.99]

Те же соображения, сформулированные несколько по-иному, подводят нас к вопросу об условиях, способствующих максимальной скорости роста, ибо ясно, что при данной длительности периода транспирации механизм С-4 позволяет улавливать намного больше СОг, чем механизм С-3 . Кроме того, концентрирование СОг в обкладке сосудистого пучка, вероятно, обеспечивает гораздо более эффективную фиксацию углекислоты в цикле Кальвина, чем у растений типа С-3, так как у последних ферменту с малым сродством к СОг приходится конкурировать за этот субстрат в условиях низкого содержания его в окружающей атмосфере. Отсюда мы должны заключить, что этот фермент редко бывает насыщен СОг. Напротив, у растений типа С-4 концентрации СОг в обкладке сосудистого пучка могут примерно вдвое превышать величину /См значит, у таких видов РуДФ-карбоксилаза, вероятно, полностью насыщена субстратом в пе-ргюды максимального фотосинтеза. Поэтому не удивительно, что к растениям типа С-4 относятся такие высокопродуктивные [c.112]

Общая схема фотосинтеза Франка—Герцфельда, предложенная в 1941 г., в настоящее время неприемлема, так как не соответствует современным опытным результатам. Кроме ранее данной критики этой схемы [15], вдесь следует привести следующие возражения 1) предположение о фото-кимическом акте восстановления углекислоты не соответствует действительности исследования, в которых применялись изотопы углерода и показали, что фиксация и восстановление углекислоты происходят в результате темновой реакции 2) представление о существовании окисленной и восстановленной форм хлорофилла, сохраняющих подобные спектры поглощения, не получило опытного подтверждения недавно удалось показать, что обратимое восстановление и окисление хлорофилла сопровождается размыканием системы конъюгированных связей, исчезновением красного максимума поглощения и появлением нового максимума в области 500—550 нм 116, 17]. [c.358]

Из схемы видно, что кислород, образующийся при фотосинтезе, возникает при фотолизе воды, а не из углекислоты, как думали раньше. Эта реакция впервые исследована с использойа-нием тяжелой воды ВгО советским академиком А. Н. Виноградским в 40-х годах. Процесс же фиксации углекислого газа при фотосинтезе расшифрован благодаря работам М. Кальвина и Д. Басхема, проведенным с помощью радиоактивного углерода. [c.375]

Опыты по изучению пути фиксации СОг при фотосинтезе удалось провести благодаря использованию долгоживущего изотопа углерода С, появивщегося в лабораториях с 1945 г., и применению двумерной хроматографии на бумаге, разработанной несколькими годами ранее. Фиксацию СОг изучали у одноклеточных зеленых водорослей hlorella и S enedesmus. Выбор объекта объясняется тем, что, с одной стороны, эти организмы по своим биохимическим свойствам очень похожи на высщие зеленые растения и с другой — их можно выращивать в одинаковых, стандартных условиях, а при проведении опытов с кратковременной фиксацией углекислоты клетки можно очень быстро убивать. [c.84]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология