Фиксация углерода

Рис. 10.1. Суммарный процесс фотосинтеза у растений. А, Б. Стадии, в которых используется энергия света, или световые реакции. В. Последующие темповые реакции фиксации углерода.

Рис. 7-45. Сравнение анатомического строения листьев у Сз-растений и Сд-растений. В обоих случаях клетки, хлоропласты которых осуществляют нормальный цикл фиксации углерода, вьщелены цветом. В Сд-растениях клетки мезофилла специализированы для активной транспортировки СО2, а не для фиксации углерода именно эти клетки создают высокое отнощение С02 02 в клетках обкладки проводящего пучка. Только в )тих клетках у таких растений происходит цикл фиксации углерода (см. рис. 7-44). По проводящим пучкам образовавшаяся в листе сахароза поступает во все

ТЫ И химическую энергию для фиксации углерода, с помощью которых СОг восстанавливается до углеводов. Хотя у разных фотосинтезирующих организмов в образовании углеводов участвуют различные метаболические последовательности, по-видимому, в хлоропластах всех высших растений реакции протекают в основном по циклу Кальвина — Бенсона, приведенному на рис. 10.15. [c.350]

В первых работах по фотосинтезу о скорости этого процесса судили по изменению в содержании углеводов или даже в содержании крахмала. Йодная проба Сакса, позднее приспособленная Маскеллом [212] для количественных определений, давала, например, представление о содержании крахмала. Все подобные методы пригодны, однако, только для сравнительных определений, так как углерод быстро включается в другие соединения, например в органические кислоты и белки. С другой стороны, такой показатель, как прирост сухого вещества, прекрасно отражает видимую фиксацию углерода за относительно долгие периоды. Прирост сухого вещества за счет поглощения минеральных солей обычно считается ничтожно малым в сравнении с тем, что дает фотосинтез (хотя на самом деле он иногда достигает 10% суммарной величины). [c.104]

О-Фруктозо-б фосфат (продукт фиксации углерода) [c.329]

ФИКСАЦИЯ УГЛЕРОДА НАЗЕМНЫМИ И МОРСКИМИ РАСТЕНИЯМИ [c.22]

Средняя годовая фиксация углерода, 7П/га [c.22]

Общая средняя годовая фиксация углерода, [c.22]

Рис. 7-43. Цикл фиксации углерода, в котором из СО2 и Н2О образуются органические молекулы. Для упрощения схемы многие промежуточные продукты на пути от глипе-ральдегид-3-фосфата к рибулозо-5-фосфату опущены. Участие воды в цикле также не показано.

Наши подсчеты скорости фиксации углерода на земной поверхности могут быть подкреплены вычислениями количества доступной солнечной энергии и ее средней утилизации при фотосинтезе. [c.23]

Местообитание растений Площадь, км -Ю Годовая фиксация углерода, Ч/ЮГ Общая годовая фиксация углерода, т -10 [c.7]

Степень уменьшения фиксации углерода, [c.18]

Рис. 7-41. Реакции фотосинтеза, протекающие в хлоропластах, можно подразделить на электрон-транспортирующие реакции и реакции фиксации углерода В первой группе реакций окисляется вода и выделяется О2, а во второй группе ассимилируется СО2 и образуются органические молекулы.

Фотодыхание может стать серьезной помехой в жарких, засушливых условиях, где растениям приходится закрывать свои устьица (поры в листьях, служащие для газообмена), чтобы избежать чрезмерной потери влаги. В результате уровень СО2 в листьях резко падает, что ведет к усилению фото дыхания. Однако в листьях многих растений, произрастающих в сухом и жарком климате, таких как кукуруза и сахарный тростник, имеется специфический адаптивный механизм У этих растений реакции цикла фиксации углерода, показанные на рис. 7-43, протекают только в хлоропластах специализированных клеток [c.465]

В некоторых ранних работах меченные радиоактивными изотопами предшественники использовали для обнаружения промежуточных продуктов метаболизма с помощью ауторадиографни например, при изучении хлорофиллзависимых путей фиксации углерода растения на короткое время помещали в атмосферу СОг Ц]. Однако в большинстве работ по биосинтезу природных соединений исследовалось специфическое включение более сложных промежуточных веществ. Выбор вероятных предшественников обычно основывается на предварительном рассмотрении принципиально возмсчкных схем биосинтеза. Последние, в свою очередь, вытекают из анализа структуры изучаемого природного соедине- [c.340]

Оболочка хлоропласта представляет собой непрерывную двойную мембрану, которая функционирует как селективный барьер при транспорте метаболитов внутрь органеллы или из нее. Полагают, что внутренняя мембрана может играть некоторую роль в формировании новых внутренних ламелл. У некоторых видов растений к внутренней мембране оболочки хлоропласта прилегает протяженная система трубочек и пузырьков. Эта система, известная как периферический ретикулум, по-видимому, характерна для растений, обладающих С4-путем фиксации углерода (разд. 10.6), но иногда она обнаруживается и у некоторых Сз-растений, в частности в стрессовых условиях окружающей среды. Оболочка хлоропластов хлорофилла не содержит, однако в ней присутствуют каротиноиды, а именно зеаксантин (10.1), антераксантин (10.2) и виолаксантии (10.3), которые с помощью ферментов могут превращаться друг в друга. В последнее время появляется все больше данных, свиде- [c.329]

Моря на первый взгляд кажутся огромным резервом углекислоты. Однако следует учесть, что скорость обмена СО2 атмосферы с СО2 морей, где более 90% этого вещества находится в форме НСО ", очень мала за один год таким образом обменивается только десятая часть атмосферной двуокиси углерода. К тому же в газообмене моря с атмосферой участвует лишь тонкий поверхностный слой воды. Огромные количества СО2, находящиеся в океанах ниже слоя температурного скачка, выходят на поверхность лишь в немногих областях (Западная Африка, Чили) и обогащают там атмосферу (до 0,05%). Уже на протяжении многих лет содержание двуокиси углерода в воздухе неуклонно возрастает. С одной стороны, это следует отнести за счет сжигания нефти и угля в 1976 г. на Земле было израсходовано (в основном сожжено) около 3,2 10 т нефти. С другой стороны, повышение концентрации СО2 в атмосфере связано, вероятно, с уменьшением фотосинте-тической фиксации углерода в результате сведения больших лесных массивов и деградации почвы. Следует подчеркнуть, что Мировой океан представляет собой мощную буферную систему, которая стремится поддерживать содержание СО2 в атмосфере на определенном уровне. [c.14]

Д-Глицеральдегид-З-фосфат (79) является важнейшим веществом в промежуточном метаболизме. Его ( )-модификацию можно получить из диэтнлацеталя глицидного альдегида (80) реакцией с дизал1ещениым фосфатом калия и последующим удалением ацетальной группы водной кислотой [256]. Д-Глицеральдегид-З-фос-фат образуется прп фотосинтезе [257] на очень ранней стадии фиксации углерода путем восстаиовлеиия 1,3-фосфата глицериновой кислоты. Он образуется также при гликолизе за счет рет-роальдольного расщепления 1,6-дифосфата фруктозы с участием фермента альдолазы, которое приводит к смеси О-глицеральдегид- [c.558]

Если такой урожай органического углерода принять за типичный для всех океанов и умножить на их площадь (361 10 пм ) о поправкой в 15О/0 на потери за счет дыхания, то результат окажется равным 15,5 10 ° т. Полученная величина в 8 раз выше количества связанного углерода в расчете Шрбдера для суши. Даже скинув 10—20% на полярное море и менее плодородные районы, мы не внесем в результат существенных изменений. Таким образом, наиболее вероятная величина фиксации углерода на земной поверхности составит 15 — 20 10 ° т в год, причем по крайней мере 80, а может быть, 90% этой величины приходятся на долю океанов. [c.21]

Наиболее важной особенностью всех описанных механизмов является то, что они обеспечивают нулевой коэффициент выхода биомассы, поскольку, вне зависимости от того, происходит ли частичное окисление субстрата до некоего интермедиата или полное окисление до диоксида углерода, вся образующаяся при этом энергия диссипирует в виде теплоты, что делает такие механизмы идеальными для процессов биологической очистки. Однако следует заметить, что в некоторых случаях кометаболизма некоторая часть энергии, полученной при деградации неростовых субстратов, может использоваться для фиксации углерода из ростовых субстратов. [c.104]

Местообитание растений ,11лощадь. Годовая фиксация углерода, т/км Общая фиксация углерода за год т-Ю Литературный источник [c.7]

Реакции фотосинтеза подробно описываются в гл. 7 вообще говоря, они осуществляются в ходе двух различных фаз. В первой фазе (световые реакции) под действием квантов света электрон в молекуле пигмента переходит в возбужденное состояние затем при возвращении к более низкому энергетическому уровню освобождается энергия, необходимая для синтеза таких молекул, как АТР и КАВРН. Во второй фазе (темповые реакции) АТР и КАВРН используются для поддержания ряда реакций фиксации углерода, в которых из углекислого газа воздуха образуются молекулы Сахаров (рис. 2-12). [c.81]

В реакциях фиксации углерода (называемых иногда темповыми реакциями) происходит превращение СО2 в углеводы, причем в качестве источника энергии и восстанавливающего агента используются соответственно АТР и NADPH, синтезированные в реакциях фотосинтетического переноса электронов. В результате этих реакций, начинающихся в строме хлоропласта и продолжающихся в цитозоле, в листьях образуется сахароза, откуда она доставляется к другим частям растения, где служит источником энергии для роста и используется при синтезе органических молекул. [c.462]

Таким образом, освобождение молекулярного кислорода (требующее прямого участия лучистой энергии) и превращение СО2 в углеводы (не требующее прямого участия света) - это два отдельных процесса (рис. 7-41). Но, как мы увидим позднее, эти два процесса соединены тонким механизмом обратных связей, что необходимо для регулирования процессов биосинтеза. Например, образование АТР и NADPH в тилакоидных мембранах меняется в зависимости от потребности клетки в этих молекулах, а некоторые ферменты хлоропластов, необходимые для фиксации углерода, инактивируются в темноте и восстанавливают свою активность под влиянием электронтранспортных процессов, стимулируемых светом. [c.463]

В цикле фиксации углерода на одну связанную молекулу СО2 затрачиваются три молекулы АТР и две молекулы NADPH [c.463]

Хотя собственно реакция фиксации углерода не требует затраты энергии, для ее протекания нужен непрерывный проток высокоэнергетического соедииения-рибулозо-1,5-бисфосфата, с которым связывается СО2 (рис. 7-42). Работа по изучению сложного пути регенерации [c.463]

Глицеральдегид-3-фосфат, образующийся в хлоропластах в цикле фиксации углерода, представляет собой трехуглеродный углевод и является ключевым промежуточным продуктом гликолиза (разд. 2.3.2). Больщая часть глицеральдегид-3-фосфата поступает в црггозоль, где быстро превращается в фруктозо-6-фосфат и глюкозо-1-фосфат в результате обратного протекания некоторых реакций гликолиза (разд. 2.5.3). Затем глюкозо-1 -фосфат превращается в углеводное производное нуклеотида, UDP-глюкозу, которая реагирует с фруктозо-6-фосфатом с образованием сахарозофосфата - непосредственного предшественника дисахарида сахарозы. У растений сахароза выполняет ту же функцию, что глюкоза у животных это та основная форма, в которой сахара транспортируются из одних клеток в другие. По мере надобности сахароза переходргг из листьев в остальные части растения по проводящим пучкам (см. рис. 7-45), подобно тому как глюкоза переносотся с током крови в организме животного. [c.465]

Для облегчения роста некоторых тропических растений в условиях низких концентраций СОг фиксация углерода в их листьях компартменталнзована [30] [c.465]

Хотя электрон- и протоптрапснортирующие реакции фотосинтеза легче всего изучать на препаратах хлоропластов, у которых внутренняя и наружная мембраны разрушены и удалены, такие хлоропласты не способны к фотосинтетической фиксации СО2 из-за отсутствия ряда важных веществ, в нормальных условиях имеющихся в строме. Но хлоропласты можно выделить и так, что их внутренняя мембрана останется неповрежденной. На таких препаратах можно показать, что внутренняя мембрана обладает избирательной проницаемостью и, значит, содержит специальные белки-переносчики. Например, значительная часть глицеральдегид-3-фосфата, образующегося в строме при фиксации углерода, выводится из хлоропластов с помощью эффективной системы антипорта, обменивающей трехуглеродные фосфосахара на неорганический фосфат. [c.476]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология