C3 uglerod fiksatsiyasi - C3 carbon fixation

Kalvin-Benson tsikli

C3 uglerod birikmasi uchta eng keng tarqalgan metabolik yo'llar uchun uglerod birikmasi yilda fotosintez, bilan birga C4 va CAM. Ushbu jarayon aylanadi karbonat angidrid va ribuloza bifosfat (RuBP, 5-uglerodli shakar) ning ikkita molekulasiga aylanadi 3-fosfogliserat quyidagi reaktsiya orqali:

CO2 + H2O + RuBP → (2) 3-fosfogliserat

Ushbu reaktsiya barcha o'simliklarda birinchi qadam sifatida sodir bo'ladi Kalvin-Benson tsikli. (Cda4 va CAM o'simliklari, karbonat angidrid olinadi malate va to'g'ridan-to'g'ri emas, balki bu reaktsiyaga havo.)

C ning kesmasi3 o'simlik, xususan Arabidopsis talianasi barg. Ko'rsatilgan qon tomir to'plamlari. Kembrij universiteti o'simlik fanlari kafedrasi tomonidan taqdim etilgan mikroskopik tasvirlar asosida rasm chizish.

Faqatgina S tirik qolgan o'simliklar3 fiksatsiya (C3 o'simliklar) quyosh nurlari intensivligi o'rtacha, harorat o'rtacha bo'lgan joylarda rivojlanishga moyil karbonat angidrid konsentratsiyalar 200 ga teng ppm yoki undan yuqori,[1] va er osti suvlari juda ko'p. C3 davomida paydo bo'lgan o'simliklar Mezozoy va Paleozoy davrlar, oldindan C4 o'simliklar va hanuzgacha Yer o'simliklari biomassasining 95% tashkil etadi, shu qatorda guruch, bug'doy, soya va arpa kabi muhim oziq-ovqat ekinlari.

C3 o'simliklar juda issiq joylarda o'sishi mumkin emas, chunki RuBisCO ko'proq kislorodni o'z ichiga oladi RuBP harorat ko'tarilganda. Bu olib keladi fotorespiratsiya (oksidlovchi fotosintez sifatida ham tanilgan uglerod aylanishi, yoki o'simlikdan uglerod va azotning aniq yo'qotilishiga olib keladigan va shuning uchun o'sishni cheklashi mumkin bo'lgan C2 fotosintezi).

C3 o'simliklar transpiratsiya orqali ildizlari orqali olingan suvning 97% gacha yo'qotadi.[2] Quruq joylarda, C3 o'simliklar yopiladi stomata suv yo'qotilishini kamaytirish uchun, lekin bu to'xtaydi CO
2 barglarga kirishdan va shuning uchun kontsentratsiyasini kamaytiradi CO
2 barglarda. Bu tushiradi CO
2: O2 nisbati va shuning uchun ham fotorespiratsiyani oshiradi. C4 va CAM o'simliklar issiq va quruq joylarda omon qolishlariga imkon beradigan moslashuvlarga ega va shuning uchun ular C bilan raqobatlasha oladilar3 ushbu sohalardagi o'simliklar.

The izotopik imzo C ning3 o'simliklar yuqori darajani ko'rsatadi 13C ga nisbatan tükenme4 o'zgaruvchanligi sababli o'simliklar kislorodli fotosintezdagi uglerod izotoplarini fraktsiyalash o'simlik turlari bo'yicha.

Olimlar metabolizmning yangi yo'llarini ishlab chiqdilar, bu esa zaharli moddalarni metabolizm qilish orqali fotoreziratsiyadagi yo'qotishlarni kamaytiradi. glikolat ishlab chiqarilgan. Bu ularning namunaviy organizmida (tamaki o'simliklarida) biomassa hosil bo'lishining sinov sharoitida 40% dan oshishiga olib keldi. Olimlar ushbu optimallashtirishni boshqa C da ham amalga oshirish mumkinligiga umidvor3 bug'doy kabi ekinlar.[3]

Adabiyotlar

  1. ^ S Maykl Xogan. 2011 yil. "Nafas olish". Yer entsiklopediyasi. Eds. Mark McGinley va C. J. Klivlend. Fan va atrof-muhit bo'yicha milliy kengash. Vashington, Kolumbiya
  2. ^ Raven, J. A.; Edvards, D. (2001 yil mart). "Ildizlar: evolyutsion kelib chiqishi va biogeokimyoviy ahamiyati". Eksperimental botanika jurnali. 52 (1-ilova): 381-401. doi:10.1093 / jexbot / 52.suppl_1.381. PMID  11326045.
  3. ^ Janubiy, Pol F.; Cavanagh, Amanda P.; Liu, Xelen V.; Ort, Donald R. (2019). "Sintetik glikolat almashinuvi yo'llari dalada hosilning o'sishini va unumdorligini rag'batlantiradi". Ilm-fan. 363 (6422): eaat9077. doi:10.1126 / science.aat9077. PMID  30606819.