С3 және С4 өсімдіктерінің жапырағының анатомиясы. С4 өсімдіктерінің хлопластарындағы деформизм. Биология, 11 сынып, презентация.

Фотосинтез:

Оқу мақсаттары

11.1.2.4 С3- және С4 өсімдіктерінің көмірқышқыл газын түзуінің жолдарын зерттеу

С3 және С4 өсімдіктерінің жапырағының анатомиясы.

С4 өсімдіктерінің хлоропластарындағы деформизм.

С4 өсімдіктерінің жасуша мезофилінде көмірқышқыл газының фиксациялану ерекшеліктері.

Hatch- Slack өтетін жол. Көмірқышқыл газын қабылдағыштар.

С3 және С4 өсімдіктерінің маңыздылығы.

видео бақылау

https://youtu.be/13h5oC4jIsk

фотосинтез

Реакцияның жүруі

жарық

ЧАС2О

Кальвин циклі

оттегі о2

 күн

 жер

 ауа

Газ алмасу & су ағыны

CO2 ішке 

O2 сыртқа 

H2O сыртқа 

фотосинтез

Газ алмасу

ксилема (суr)

флоэма (қанттар)

Кальвин циклына қарай

Жарық реакцияларының қалдықтары

Реакция жүруі үшін

Рубиско

Кальвин циклы

Ферменттегі көміртек фиксациясы

C дан RuBP қалыпты байланысы

RuBP төмендеуі

Қанттар құрылымы

O2 концентрациясы жоғары болғанда

O пен RuBP Рубиско байланысады

O2 балама субстрат

RuBP тотығуы

Ыдыраған қанттар

фотореспирация

фотосинтез

Кальвин циклына шолу

Малаттың декарбоксильденуі (СО2 шығуы) қабықшалы жасушаларда С3 өсімдіктерінің фотосинтетикалық жасушаларына қарағанда жоғары концентрациялы СО2 түзеді.

СО2 түзілуінің алғашқы өнімі С3 өсімдіктеріндегідей PGA емес, мезофилл жасушаларында малат (С4) болады. Бұл қабық жасушаларын байлау үшін тасымалданады.

CO2 қабықшалы жасушалардан босайды, оны қайтадан Рубиско бекітіп, Кальвин жасушаларына жалғасады. РЕР мезофилл жасушаларына қайта айналады.

Бұл С4 өсімдіктерінде жылдамырақ фотосинтез процессін ұстап тұруға көмектеседі. Сонымен қатар СО2 концентрация О2 конценрациясына қарағанда қабықшалы жасушаларда жоғарырақ, ал фототыныс алу төмендеу болады.

C4 Фотосинтез

С3 және С4 өсімдіктерінің жапырақтарының анатомиясы.

Рубиксо фотосинтез процесі кезінде карбоксилаза сияқты әрекет етеді, ол оксигеназа жүруі үшін де О2 жеткілікті бөледі.

O2 және CO2  екеуіде бірдей белсенді нәтиже үшін бәсекелеседі!

Мұны фотореспирация деп атайды

Бұл фотосинтез жылдамдығы жоғары болғанда қиындық туғызады, яғни фотожүйе ІІ О2 көп шығарады.

Кальвин цикліне шолу

Рубиско

C3 өсімдіктері

Кальвин циклі О2 бірге

Рубиско

Митохондрия үшін

–––––––

АТФ түзілмей СО2 түрінде жоғалады

фотореспирация

фотореспирацияның әсері

RuBP тотығуы

Кальвин циклының қысқа тұйықталуы

Көміртектің СО2 дейін айналуы

Кальвин циклінде көмірқышлының 50% дейін фиксациялануы мүмкін.

Фотосинтез өндірісін азайтады

АТФ өндірілмейді

C6H12O6 өндірілмейді

Егер фотореспирацияны азайтуға болатын болса, онда өсімдік 50% өнімді көбірек береді

Фотореспирацияны азайту

Кальвин циклында көміртектің фиксациялануы

C4 өсімдіктері

Көміртекті нақты Кальвин циклынан фиксациялауға болады

CO2 алу үшін әртүрлі ферменттер қажет

4С қосылыстарында PEP карбоксилаза көміртегі сақталады

Әртүрлі жапырақ құрылымы

CAM өсімдіктері

Күндізгі уақытта Кальвин циклынан көміртегі фиксациясы бөлінеді

Түн кезінде көміртегі (СО2 алу) фиксациясы алынады

Көімртегі органикалық қышқылдарда сақталады

Күндізгі уақытта Кальвин циклы орын алады

C4 өсімдіктері

CO2 алудың жақсы әдісі

Кальвин циклының алғашқы жолында көміртегі фиксациясымен бірге РЕР карбоксилаза ферменті бөлінеді

4С қосылысы түрінде сақталады

Ыстық, құрғақ климатқа бейімделі

Көбіне стоматтар жабық болады

Жапырақ анатомиясының әртүрлілігі

Қант қамысы, жүгері, басқа шөптер ...

PEP карбоксилазасы

light reactions

PEP карбоксилаза ферменті

О2 қарағанда СО2 жақынырақ (Рубискоға қарағанда жақсы)

4С қосылыстарынан СО2 фиксациялануы

Рубиско үшін ішкі жасушаларда СО2 түзіледі

Фосфоенолпируват (3C) + CO2  оксалоацетат (4C)

CAM (Crassulacean қышқылының метаболизмі) өсімдіктер

Ыстық., құрғақ климатқа бейімделу

Уақытқа байланысты Кальвин циклында көміртектің фиксациялануы

Күндіқзі уақытта стоматалар жабық болады

Стоматалар түнгі уақытта ашық болады

Түнде стоматалар ашық & “сақталған” қосылыстарда көміртегі фиксацияланады

Органикалық қышқылдар: маль қышқылы,

озоциттік қышқыл

Кальвин циклындағы «сақталған» қосылыстардан күндізгі уақытта жабық стоматтардан СО2 түзіледі

Жасушаларда СО2 концентрациясы жоғарылайды

Шырындар, кактустар, ананас

Барлығы

уақытында!!!

CAM

Кальвин циклында күн мен түн аралығында СО2 ассимиляциялануы үшін С4 жолы қолданылады

CAM өсімдіктері түнгі уақытта стоматтарын ашады, бұл H2O сақтап қалады. CO2 маль қышқылына сіңіріледі және жасуша вакуольінде сақталып қалады

Күні бойы стоматтар жабық болады, ал маль қышқылы біртіндепсақталып қалған СО2-ні Кальвин қышқылына жібереді.

Алғаш рет Crassulacea сөлдерінен табылған: мысалы седумдер

C4 vs CAM жиынтығы

C4 өсімдіктері

2 әртүрлі жасушада бөлінетін 2 түрлі С фиксациясының анатомиясы

CAM өсімдіктері

2 әртүрлі уақытта алынған 2 С уақытша фиксациясы

CO2 босайды/ O2 газ алмасады vs. H2O жоғалуы орын алады

Efficiency in

light

Жасушаның орам қабығында хлоропласттардың жетіспеушілігі

Жасушаның орам қабығында хлоропласттар болады

Мезофилл жасушаларында үлкен вакуольдер болады

Күнде немесе көлеңкеде өсетін өсімдіктер

Көлеңкеде тиімсіз

Салыстырмалы түрдегі ылғалды орта

Арид немесе тропикалық аймақтар

Неліктен C3 мәселе туындады?

Эволюциялық қиындықтың

атмосферада СО2 жоғары болуынан Рубиско дамуы мүмкін

Рубискода CO2 & O2 таңдауға мүмкіндік болған жоқ

Бүгін бұл жағдай өзгерді

21% O2 vs. 0.03% CO2

Кальвин циклынде құрғақ, ыстық күнде фотореспирацияның кезінде 50% дейін көміртегі фиксациялануы мүмкін

We’ve all got