Augu metabolisms un fotosintēze
Augi pārvērš saules gaismu un oglekļa dioksīdu organiskajās molekulās, kas nodrošina barību gandrīz visai dzīvībai, pēc tam apstrādā šīs molekulas ar elpošanas palīdzību un veido no tām plašu specializētu savienojumu klāstu.
Definition
Augu metabolisms ir bioķīmisko reakciju kopums, kas uztur augu dzīvību, un tā centrā ir fotosintēze — gaismas virzīta oglekļa dioksīda fiksācija organiskajā vielā — kopā ar elpošanu un specializēto (sekundāro) metabolismu.
Scope
Šī joma aptver augu enerģijas un oglekļa metabolismu: fotosintētiskās gaismas reakcijas un oglekļa fiksāciju, šūnu elpošanu un enerģijas metabolismu, kā arī sekundāro metabolītu biosintēzi, kas nodrošina augu aizsardzību, signalizāciju un krāsu.
Sub-topics
Core questions
- Kā augi uztver gaismas enerģiju un izmanto to, lai fiksētu oglekļa dioksīdu cukuros?
- Kā cukuros uzkrātā enerģija tiek atbrīvota elpošanas procesā?
- Kā un kāpēc augi ražo milzīgo sekundāro metabolītu daudzveidību?
Key theories
- Divpakāpju fotosintēze
- Fotosintēze notiek gaismas reakcijās, kas pārvērš gaismas enerģiju ATP un NADPH, un oglekļa reakcijās (Kalvina-Bensona cikls), kas izmanto šo ķīmisko enerģiju, lai fiksētu oglekļa dioksīdu ogļhidrātos.
- Hēmiosmotiskā enerģijas saistīšana
- Gan fotosintēze, gan elpošana saista elektronu transportu ar protonu sūknēšanu cauri membrānai, un radies gradients virza ATP sintēzi.
Clinical relevance
Fotosintēze ir galvenais pārtikas un skābekļa avots un centrālais virzītājspēks globālajā oglekļa ciklā; augu metabolisma izpratne veicina centienus palielināt ražas, uzlabot stresa toleranci un ražot farmaceitiskos līdzekļus un citus savienojumus no augu sekundārā metabolisma.
History
Oglekļa ceļu fotosintēzē izsekoja Kalvins un Bensons ar radioaktīvajiem marķieriem divdesmitā gadsimta vidū, savukārt Mičela hēmiosmotiskā teorija apvienoja hloroplastu un mitohondriju enerģiju pārveidojošās membrānas.
Key figures
- Melvin Calvin
- Andrew Benson
- Rudolph Marcus
- Peter Mitchell
Related topics
Seminal works
- buchanan2015
- taiz2015
Frequently asked questions
- Kādi ir divi fotosintēzes posmi?
- Gaismas reakcijas tilakoīdu membrānās uztver gaismu, lai ražotu ATP un NADPH un atbrīvotu skābekli, un Kalvina-Bensona cikla oglekļa reakcijas izmanto šo ATP un NADPH, lai fiksētu oglekļa dioksīdu cukurā.
- Kāpēc augi ražo sekundāros metabolītus?
- Sekundārie metabolīti nav nepieciešami pamatizaugsmei, bet tiem ir ekoloģiska loma — tie aizsargā pret zālēdājiem un patogēniem, piesaista apputeksnētājus un aizsargā pret ultravioleto gaismu un citiem stresiem.