If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

САМ растения

Как САМ растенията са в състояние да задържат въглерода през нощта, така че не е нужно да държат устицата си отворени през деня. Създадено от Сал Кан.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.

Видео транскрипция

Преди няколко клипа, ние видяхме класическата С-3 фотосинтеза, пак повтарям, тя е наречена С-3, защото първият път, когато се фиксира въглеродният диоксид, това става в молекула с 3 въглеродни атома. Но ние видяхме, че проблемът при С-3 фотосинтезата е това, че ензимът, който извършва въглеродната фиксация, може да взаимодейства и с кислород. И когато кислородът взаимодейства най-вече с рибулозо- дифосфата, вместо с въглерода, се получава неефективна реакция. Не само, че е неефективна, ами и разхищава АТФ и НАДФН, без да има никакъв резултат. И така, всеки път, когато е налице кислород вместо въглероден диоксид, не получаваме никакъв продукт Всичко става по-малко ефективно. В последния клип видяхме, че някои растения имат ефективен начин на действие. Това, което правят, е, че те фиксират въглерода си отвън, в клетки, които всъщност са изложени на открито. Веднъж фиксирали въглерода, те го превръщат в молекула с 4 въглеродни атома, в оксалацетат. И това се превръща в малат. Следва неговото изпомпване по-дълбоко в листото, където няма излагане на кислород. Въглеродният диоксид се поглъща от малата, и тук е мястото, където протича цикълът на Калвин. И макар, че ензимите РуБисКО все още са там, при нашият РуБисКО няма да има фотореспирация, тя просто няма да протече. Защото има достъп само до въглероден диоксид. Няма достъп до този кислород тук. Това е много ефективен начин за производство на захари. Ето защо някои от растенията, които знаем, че съдържат голямо количество захар, дори произвеждащите етанол, при всички тях протича С-4 фотосинтеза. При царевица, захарна тръстика, и други. Всички тези растения произвеждат голямо количество захар. Защото те не се тревожат особено за фотореспирацията. Други растения обаче имат малко по-различен проблем. Те не са много заинтересовани от ефективността на процеса. Това, което повече ги вълнува, е загубата на вода. Можеш да си представиш що за растения са това. Това са растенията, които живеят в пустинята. Понеже тези устица, тези пори, които са на листата пропускат въздуха, но освобождават водата. Искам да кажа, че ако съм в джунглата аз изобщо няма да се тревожа за това. Но ако живея сред пустинята, не бих искал водата да се изпарява от мен. И идеалната ситуация е, че бих искал устицата по мен да са затворени през деня. Това е, което искам. Така че искам – ако съм в пустинята, нека изясним това. Ако съм в пустинята искам устицата ми да бъдат затворени през деня. По очевидни причини. Не искам водата в мен да се изпарява от устицата по листата ми. Но в същото време проблемът е, че фотосинтезата може да протича само денем. И това включва реакциите от тъмнинната фаза. Спомни си, казвал съм го много пъти, тези реакции са неправилно наречени. Те са по-скоро светлинно- независимите реакции. Но и двете протичат едновременно – светлинно- независимата и светлинно-зависимата – протичат само през деня. Фотосинтезата протича само през деня. И ако твоите пори са затворени, трябва да извършиш фотосинтеза, особено цикъла на Калвин, и се нуждаеш от въглероден диоксид. Как да направиш това? Ако искам да затворя устицата си през деня, а се нуждая от въглероден диоксид през деня, как мога да реша този проблем? И начинът, по който пустинните растения или много от тях са придобили еволюционно, е като фотосинтезират, като фиксират въглерода във външните клетки, а после го изтласкват във вътрешните клетки и извършват цикъла на Калвин вместо във външните във вътрешните клетки, като това става и през нощта, и през деня. И така, в CAM растенията, а те са наречени така, защото... латинското име на тези растения е crassulacean (дебелецови). Става въпрос за CAM- метаболизма. Нарича се така, защото най-напред е наблюдаван в този вид растения, който се обозначава crassulacean. Те са наречени така, с наименованието CAM-растения а процесът - САМ-фотосинтеза. Те са по същество подмножество на C-4 растенията. Но вместо да извършат C-4 фотосинтеза, някои външни и вътрешни клетки го правят през нощта и през деня. Значи са подгрупа на С-4 растенията. Това, което правят, е през нощта да държат устицата си отворени. Устицата им са отворени и могат да фиксират – и всичко става в мезофилните клетки и CAM- клетките в CAM-растенията. И нощем, когато не се страхуват от загуба на вода – да кажем това тук е мезофилната клетка – моите устица са отворени. Да приемем, че това тук са моите устица. Те пропускат въглероден диоксид. Не се тревожа от загубата на водни изпарения. Все пак сега е нощ. И тук влиза въглероден диоксид. И той бива фиксиран. Той се фиксира по абсолютно същият начин, по който C-4 растенията го фиксират. Така че ето го тук влизащия въглероден диоксид. Ето го и ФЕП (фосфоенолпируват). Всичко е улеснено благодарение на ФЕП-карбоксилазата. Това е ензимът, който може да фиксира единствено въглероден диоксид, може да взаимодейства само с него, а не с кислород. И после това се използва за производство – видяхме го тук в нашата CAM-4 диаграма в последния клип – използва се за производство на малат. Молекула, съставена от четири на брой въглеродни атома. И тогава малатът – това е, което е ключово – малатът се съхранява в други органели в клетката. Във вакуолите, които могат да се представят като големи контейнери за съхранение в клетката. Та нарисувах това като цяла клетка. Всичко от изложеното дотук се случва в хлоропласта. Но можеш да си представиш как клетката ти притежава голям складиращ център, в който малатът се съхранява нощем. Можем да разглеждаме малатът почти като склад за въглероден диоксид. Защото по-късно можем да имаме достъп до малата и да получим въглероден диоксид. САМ растенията ще изършат точно това. Нощно време е. След това изгрява слънцето. И ето ни през деня. Това пустинно растение, може би кактус, не иска да изгуби водните си изпарения. Затова затваря устицата си. Тези устица сега са затворени. Затворени са. Може би в момента питаш: "О, приятелю, как така ще се извърши фотосинтеза?" Фотосинтезата може да се извърши в същата тази клетка. Защото този малат е бил съхранен през нощта. И така сега малатът може да бъде изпомпен от вакуолите в стромата на нашия хлоропласт. И след това пируватът се откъсва. Но по-важното е, че се откъсва въглеродният диоксид. И така, налице е доставен наготово въглероден диоксид. И спокойно можем да извършим нашия стандартен цикъл на Калвин. И в среда, наситена само с въглероден диоксид, нашите устица са затворени, и сме готови да действаме. Нашият въглероден диоксид взаимодейства с рибулозо-бифосфата. Той на свой ред се катализира от ензима РуБисКО. Това е целият цикъл на Калвин и ние сме произвели нашата захар. Така че това е един вид добра адаптация. В тези високо ефективни захаро-произвеждащи растения които не се тревожат за водата, извършват въглеродна фиксация върху това, което е изложено на въздух, след което изпомпват един вид съхранена версия на въглерода по-дълбоко в листото, за да се извърши цикълът на Калвин, без загуби, за да се предотврати протичането на фотореспирация. Защото тук долу липсва кислород. Пустинните растения също много печелят от това свойство, но целият им проблем е това, че те не искат устицата им да бъдат отворени през деня. И това, което правят, е че фиксират въглерода си през нощта. И извършват изцяло същия процес. Използват ФEП-карбоксилазата и съхраняват своя въглероден диоксид нощем. И през деня, могат всъщност – когато протичат техните светлинно-зависими реакции, те произвеждат своя АТФ и НАДФН. Могат и да извършват реакциите си от тъмнинната фаза през деня. Както казах, реакциите от тъмнинната фаза винаги протичат денем. Или техните светлинно-независими реакции. Поради това, че дори тяхната устица да е затворена, те имат запас от въглероден диоксид във формата на малат.