• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Fotosynteza CAM



    Podstrony: 1 [2] [3] [4] [5] [6]
    Przeczytaj także...
    Pustynia – teren o znacznej powierzchni, pozbawiony zwartej szaty roślinnej wskutek małej ilości opadów i przynajmniej okresowo wysokich temperatur powietrza, co sprawia, że parowanie przewyższa ilość opadów. Na gorących pustyniach temperatury sięgają do 50 °C (najwyższa zanotowana temperatura to 57,7 °C), nocą zaś dochodzą do 0 °C, charakterystyczne są dla nich też znaczne amplitudy dobowe temperatury, stały deficyt wilgotności oraz silne nasłonecznienie.Dekarboksylacja (inaczej dekarboksylowanie) – reakcja chemiczna, w której dochodzi do usunięcia grupy karboksylowej z kwasów karboksylowych lub ich soli i estrów. W wyniku tej reakcji następuje zazwyczaj wydzielenie dwutlenku węgla. W organizmie jest wywoływana najczęściej poprzez działanie enzymów.
    Rośliny przeprowadzające fotosyntezę CAM są wyjątkowo odporne na suszę. Jedną z nich jest ananas

    Fotosynteza CAM – szczególny typ fotosyntezy zachodzącej u organizmów określanych jako rośliny CAM (ang. crassulacean acid metabolism). Do grupy tej należą rośliny, które ze względu na klimat muszą prowadzić szczególnie oszczędną gospodarkę wodną, m.in. gruboszowate.

    Procesy życiowe – czynności wspólne dla istot żywych. Dzięki nim można ustalić, że dany organizm jest istotą żywą.Wilczomlecz (Euphorbia L.) – rodzaj roślin z rodziny wilczomleczowatych, liczący około 1600-2000 gatunków. Zamieszkuje cieplejsze strefy całego świata, szczególnie licznie w Afryce. W Europie występuje dziko ok. 100 gatunków, w Polsce ponad 20. Gatunkiem typowym jest Euphorbia antiquorum L..

    Metabolizm CAM występuje w przybliżeniu u 6% gatunków roślin wyższych. Jest postrzegany jako mało znaczący szlak metaboliczny fotosyntezy, ograniczony do nielicznych roślin rosnących na pustyniach. Chociaż gatunki CAM mają stosunkowo małe znaczenie ekonomiczne (np. wanilia, ananas i agawa) w przeciwieństwie do produkcji roślin typu C3 i C4, to ich sposób na fotosyntezę jest wyjątkowo ciekawy. Dość powszechnie przyjęło się, że wszystkie rośliny CAM pobierają atmosferyczny CO2 wyłącznie w nocy, a ich aparaty szparkowe pozostają zamknięte w okresie dnia. Chociaż jest to prawdą tylko dla mniejszości roślin CAM, elastyczność szlaku metabolicznego, w połączeniu z różnorodnością gatunków CAM, sięga od braku pobierania CO2 w okresie dnia aż po pobieranie CO2 przez całą dobę.

    Wanilia płaskolistna (Vanilla planifolia Andrews) – gatunek pnącza z rodziny storczykowatych (Orchidaceae). Występuje w stanie dzikim w lasach tropikalnych w Ameryce Południowej i Środkowej.Porybliny, poryblinowce (Isoetales Prantl, 1874) - monotypowy rząd roślin z klasy widłaków różnozarodnikowych, zawierający jedną rodzinę poryblinowatych (Isoetaceae Rchb., 1828). Żyją w wodzie. Występuje około 140 gatunków. Są to rośliny dwupienne.

    Fotosynteza CAM charakteryzuje się dwoma etapami wiązania CO2: Noc W nocy do fosfoenolopirogronianu (PEP) przyłączany jest CO2. W reakcji tej powstaje szczawiooctan, który następnie redukowany jest do jabłczanu i w tej postaci CO2 niezbędny do przeprowadzania fotosyntezy transportowany jest do wakuoli i magazynowany. Dzień W dzień jabłczan z wakuoli transportowany jest do cytozolu, gdzie zachodzi reakcja dekarboksylacji przeprowadzana przez enzym jabłczanowy. Wydzielony CO2 pokrywa zapotrzebowanie cyklu Calvina-Bensona w okresie kiedy intensywnie zachodzi faza jasna fotosyntezy, a pobieranie CO2 jest ograniczone w wyniku zamknięcia aparatów szparkowych.

    Przebieg fotosyntezy CAM[ | edytuj kod]

    Schemat fotosyntezy CAM. Reakcje zachodzące w dzień zaznaczona czerwonymi strzałkami, reakcje zachodzące w nocy strzałkami niebieskimi.

    W przebiegu fotosyntezy CAM można w okresie doby wyróżnić cztery fazy:

    RuBisCO, karboksylaza/oksygenaza rybulozo-1,5-bisfosforanu, karboksydysmutaza (ang. ribulose bisphosphate carboxylase-oxygenase) – (EC 4.1.1.39) enzym występujący w komórkach roślin. Jest to niezwykle rozpowszechniony enzym katalizujący reakcję przyłączenia cząsteczki dwutlenku węgla do rybulozo-1,5-bisfosforanu (RuBP) w tak zwanej fazie ciemnej procesu fotosyntezy. In vivo enzym jest aktywny w obecności światła. Działanie enzymu związane jest też z fotooddychaniem gdzie RuBisCO funkcjonuje jako oksygenaza, katalizująca rozbicie cząsteczki r-1,5-bisfosforanu z udziałem tlenu cząsteczkowego na fosfoglicerynian i fosfoglikolan. RuBisCO jest białkiem, które stanowi ok. 50% wszystkich rozpuszczalnych białek występujących w liściach roślin.Kwas szczawiowooctowy – organiczny związek chemiczny z grupy dikarboksylowych ketokwasów, jeden ze składników zapoczątkowujących cykl Krebsa – drugim jest Acetylo-CoA.
    Faza I

    Noc, w okresie której aparaty szparkowe pozostają otwarte. CO2 atmosferyczny wnika do komórek, gdzie jest wiązany poprzez przyłączenie do fosfoenolopirogronianu (PEP) przez enzym karboksylazę fosfoenolopirogronianu (PEPC). Fosfoenolopirogronian potrzebny do związania CO2 wytwarzany jest w procesie glikolizy z cukrów zapasowych i cukrów rozpuszczalnych powstałych w dniu poprzednim. Powstały po przyłączeniu cząsteczki dwutlenku węgla szczawiooctan (OAA) redukowany jest do jabłczanu, transportowanego do wakuoli. Transport jabłczanu przez błonę wakuoli związany jest z dzianiem ATPazy przenoszącej do wnętrza wakuoli jony H. Jony jabłczanowe podążają przez odpowiednie kanały zgodnie z gradientem elektrochemicznym. Jabłczan pozostaje w wakuoli aż do wschodu słońca.

    Tequila – wódka meksykańska, odmiana mezcalu, produkowana ze sfermentowanego soku specjalnego gatunku tzw. niebieskiej agawy, (Agave tequilana). Jest tam znana od czasów Azteków. Nazwa pochodzi od okręgu w Meksyku, w którym rozpoczęto jej produkcję.Cytoplazma – część protoplazmy komórki eukariotycznej pozostająca poza jądrem komórkowym a w przypadku, z definicji nie posiadających jądra, komórek prokariotycznych – cała protoplazma.
    Faza II

    Krótki okres początku dnia, kiedy aparaty szparkowe pozostają otwarte na CO2. Cykl Calvina zachodzi z niewielkim natężeniem. Na świetle enzym RuBisCO ulega aktywacji, a karboksylaza PEP jest dezaktywowana poprzez defosforylację. Jabłczan przestaje być wytwarzany, a zwiększa się szybkość reakcji cyklu Calvina.

    Fotosynteza C4, cykl Hatcha-Slacka, cykl Kortschacka-Hatcha-Slacka – rodzaj fotosyntezy, w której dodatkowy mechanizm wiązania dwutlenku węgla poprzedza cykl cykl Calvina-Bensona. Rośliny posiadające zdolność wiązania CO2 do fosfoenolopirogronianu określane są nazwą rośliny typu C4. Pierwszym trwałym produktem wiązania jest związek o czterech atomach węgla – szczawiooctan. Rośliny te wykształciły mechanizmy anatomiczne i fizjologiczne pozwalające na zwiększenie stężenia CO2 w komórkach, w których zachodzi cykl Calvina-Bensona. W efekcie nie obserwuje się zachodzenia u tych roślin fotooddychania, związanego z reakcją oksygenacji RuBP katalizowaną przez Rubisco. Reakcje fotooddychania są przyczyna strat energii u roślin C3. Rośliny C4, pomimo konieczności zużycia dodatkowej energii w postaci ATP, cechują się większą wydajnością fotosyntezy i szybszą produkcją biomasy. Większość roślin typu C4 występuje w klimacie gorącym, gdzie energia słoneczna nie jest czynnikiem limitującym, a mechanizm koncentracji CO2 umożliwia sprawną asymilację przy przymkniętych aparatach szparkowych i szybki wzrost przy niewielkim zapotrzebowaniu na wodę.Epifit (gr. epi – na, phyton – roślina), porośle, aerofit – roślina rosnąca na innej roślinie, ale zwykle nie prowadząca pasożytniczego trybu życia. Korzysta z innego gatunku jako podpory, a odżywia się najczęściej samodzielnie. W ekosystemach lądowych wyrasta często w miejscach, gdzie gromadzi się martwa materia organiczna (np. w kącie gałęzi/pędu) lub osiedla się na pędach innych roślin, a składniki odżywcze i wodę pobiera z powietrza i niesionych przez nie pyłów, opadów i detrytusu gromadzącego się w kątach pędów. Nieliczne epifity wykształcają ssawki i wyzyskują w różnym zakresie swego żywiciela (np. jemiołowate i loganiowate). Epifityzm jest szczególnie częsty wśród gatunków organizmów wodnych, które jako peryfiton porastają organy makrofitów.
    Faza III

    Większą część dnia aparaty szparkowe pozostają zamknięte w celu ograniczenia utraty wody. Cykl Calvina zachodzi dzięki wydzielaniu CO2 w procesie dekarboksylacji jabłczanu uwalnianego z wakuoli. Proces dekarboksylacji jabłczanu może być przeprowadzany przez jeden lub kilka enzymów dekarboksylujących: enzym jabłczanowy zależny od NADP (NADP-ME), enzym jabłczanowy zależny od NAD (NAD-ME) lub karboksykinazę PEP (PEP-CK). Podczas dekarboksylacji wytwarzany jest CO2 oraz PEP lub pirogronian. CO2 wykorzystywany jest do wytwarzania węglowodanów, a związki trójwęglowe przekształcane są powtórnie w cukry w procesie glukoneogenezy.

    Ananas (Ananas Mill.) – rodzaj roślin zielnych z rodziny bromeliowatych (Bromeliaceae). W stanie naturalnym rośnie w Ameryce Południowej.Poryblin (Isoëtes L.) – rodzaj roślin należący do monotypowej rodziny poryblinowatych Isoëtaceae z klasy widłaków. Obejmuje 187, 192 lub ok. 250 gatunków. Są to rośliny niemal kosmopolityczne, brak ich tylko na wyspach w zachodniej części Pacyfiku i na Antarktydzie. W Europie występuje 11 gatunków, a do flory Polski należą dwa: poryblin jeziorny I. lacustris i kolczasty I. echinospora. Rośliny te są trudne do rozróżnienia – często dla ich identyfikacji niezbędna jest analiza mikroskopowej budowy zarodników. Poza tym tworzą liczne mieszańce, w tym alloploidy, których przykładem (jako dekaploid) jest poryblin jeziorny.
    Faza IV

    Krótki okres końca dnia kiedy aparaty szparkowe otwierają się i powtórnie CO2 jest bezpośrednio włączany w cykl Calvina. W tym okresie jabłczan z wakuoli jest już wyczerpany.

    Faza II i IV są szczególnie wrażliwe na czynniki środowiskowe, takie jak dostępność wody. W okresie suszy, obie fazy są wstrzymane, gdyż rośliny CAM maksymalnie oszczędzają wtedy wodę.

    W przypadku poważnego ograniczenia ilości wody aparaty szparkowe roślin CAM pozostają zamknięte zarówno w dzień, jak i w nocy a faza ciemna fotosyntezy zachodzi jedynie dzięki wewnętrznemu obiegowi CO2 wytwarzanego w procesie oddychania. Także w nocy przy zamkniętych aparatach szparkowych CO2 pochodzący z oddychania jest przyłączany do PEP i wytwarzane niewielkie ilości jabłczanu.

    Rozchodnik (Sedum L.) – rodzaj roślin należący do rodziny gruboszowatych. Według niektórych ujęć taksonomicznych należy do niego ok. 400 gat. występujących głównie na półkuli północnej. Gatunkiem typowym jest Sedum acre L.:Uwroć (Tillaea L.) – rodzaj roślin należący do rodziny gruboszowatych (Crassulaceae DC. in Lam. & DC.). Obejmuje co najmniej 3 gatunki występujące naturalnie w zachodniej części Ameryki Północnej, Ameryce Południowej, Nowej Zelandii, Afryce oraz Europie.

    Modyfikacje[ | edytuj kod]

    Część roślin CAM pobiera CO2 przy otwartych aparatach szparkowych w okresie dnia. W nocy aparaty szparkowe pozostają zamknięte, a w komórkach roślin magazynowany jest, w postaci kwasu jabłkowego, CO2 wytwarzany w procesie oddychania komórkowego. Ten rodzaj modyfikacji nazwany został cyklicznym CAM (ang. CAM-cycling). Druga modyfikacja, nazywana jałowym CAM (ang. CAM-iding), pojawia się w warunkach skrajnej suszy. Aparaty szparkowe pozostają zamknięte zarówno w dzień, jak i w nocy a CO2 zużywany w fotosyntezie pochodzi jedynie z wnętrza rośliny.

    Fotooddychanie, fotorespiracja – proces biochemiczny zachodzący na świetle w komórkach roślinnych, objawiający się pobieraniem tlenu i wydzielaniem dwutlenku węgla na drodze innej niż oddychanie komórkowe.PMID (ang. PubMed Identifier, PubMed Unique Identifier) – unikatowy identyfikator przypisany do każdego artykułu naukowego bazy PubMed.


    Podstrony: 1 [2] [3] [4] [5] [6]




    Warto wiedzieć że... beta

    Adenozyno-5′-trifosforan (adenozynotrójfosforan, ATP) – organiczny związek chemiczny, nukleotyd adeninowy zbudowany z grupy trójfosforanowej przyłączonej w pozycji 5′ cząsteczki adenozyny, tworząc bezwodnik kwasu fosforowego. Odgrywa on ważną rolę w biologii komórki jako wielofunkcyjny koenzym i molekularna jednostka w wewnątrzkomórkowym transporcie energii. Stanowi nośnik energii chemicznej, używanej w metabolizmie komórki. Powstaje jako magazyn energii w procesach fotosyntezy i oddychania komórkowego. Zużywają go liczne enzymy, a zgromadzona w nim energia służy do przeprowadzania różnorodnych procesów, jak biosyntezy, ruchu i podziału komórki. Tworzy się z adenozyno-5′-difosforanu, a przekazując swą energię dalej, powraca do formy ADP lub adenozyno-5′-monofosforanu (AMP). Cykl ten zachodzi bezustannie w organizmach żywych. Człowiek każdego dnia przekształca ilość ATP porównywalną z masą swego ciała.
    Annals of Botany – recenzowane, międzynarodowe czasopismo naukowe publikujące oryginalne artykuły na tematy związane z botaniką. Publikowane jest co miesiąc równocześnie w formie drukowanej i elektronicznej. Poza numerami ukazującymi się co miesięcznie, raz do roku ukazuje się numer tematyczny czasopisma, z artykułami poświęconymi określonemu zagadnieniu.
    Fotosynteza (stgr. φῶς – światło, σύνθεσις – łączenie) – biochemiczny proces wytwarzania związków organicznych z materii nieorganicznej, przez komórki zawierające chlorofil lub bakteriochlorofil, przy udziale światła. Jest to jedna z najważniejszych przemian biochemicznych na Ziemi. Proces ten utrzymuje wysoki poziom tlenu w atmosferze oraz przyczynia się do wzrostu ilości węgla organicznego w puli węgla, zwiększając masę materii organicznej kosztem materii nieorganicznej.
    Agawa sizalowa, agawa sizalska(Agave sisalana Perrine) – gatunek rośliny należącej do rodziny agawowatych. Jej ojczyzna nie jest znana. Jest uprawiana w wielu krajach świata. Z upraw rozprzestrzeniła się i naturalizowała w Afryce, na Madagaskarze, w Australii, na Hawajach i Karaibach. To trzecia najważniejsza, uprawiana roślina włóknodajna po bawełnie i jucie.
    Kluzja, okrętnica (Clusia L.) – rodzaj roślin z rodziny kluzjowatych pochodzący z rejonu Morza Karaibskiego. Żywica tych roślin bywa używana do uszczelniania łodzi.
    Wakuole, wodniczki – struktury komórkowe występujące u roślin i niektórych pierwotniaków oraz w komórkach grzybów. W komórkach zwierzęcych występuje wiele małych wodniczek (wakuol), natomiast w roślinnych jedna lub kilka dużych. U pierwotniaków występują wodniczki tętniące, odpowiedniki wakuoli, ale od wakuoli o wiele mniejsze. Zajmują do 90% komórki. Ze starzeniem się komórki zachodzi proces rozrośnięcia się i zamienienia wakuoli w jedną wodniczkę.
    Cykl Calvina-Bensona-Basshama (CBB), Cykl Calvina-Bensona, cykl Calvina, redukcyjny cykl węgla, cykl C-3 cykl PCR (PCR – ang. Photosynthetic Carbon Reduction), redukcyjny szlak pentozofosforanowy – cykl biochemiczny który zachodzi w stromie chloroplastów oraz cytoplazmie niektórych bakterii, jest to drugi etap fotosyntezy określany jako faza bezpośrednio niezależna od światła lub faza ciemna fotosyntezy. W cyklu Calvina zostają zużyte produkty reakcji świetlnych fotosyntezy, ATP i NADPH, określane jako siła asymilacyjna, jednocześnie z dwutlenku węgla zostają wytworzone cukry proste w postaci heksoz. Sumaryczne równanie reakcji zachodzących w cyklu Calvina jest następujące:

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.064 sek.