Молекулярная биология клетки - Уилсон Дж.
ISBN 5-03-001999-5
Скачать (прямая ссылка):
АТР.
_М. Интактные тилакоидные диски сходны с субмитохондриальными частицами в
том, что участки электронтранспортной цепи, сопряженные с использованием
NADP+, ADP и фосфата, расположены с наружной стороны мембраны.
__Н. Поступление глицеральдегид-3-фосфата из хлоропластов-это не
только основной источник фиксированного углерода для остальной
части клетки, но также источник восстановительной силы и АТР, необходимых
для других биосинтетических реакций в цитозоле.
7-20 Вспомнив знаменитый опыт Джозефа Пристли, в котором веточка мяты
сохранила жизнь мыши в герметичной камере, вы можете проделать
аналогичный эксперимент, чтобы узнать, как ведут себя С3- и С4-растения,
когда оказываются вместе в замкнутом пространстве. Вы можете поместить
растение кукурузы (С4) и герани (С3) в герметичную пластиковую камеру с
нормальным составом воздуха (концентрация С02 300 частей на миллион) и
поставить ее на подоконник в вашей лаборатории. Что произойдет с этими
растениями? Будут ли растения конкурировать или сосуществовать? Если они
будут конкурировать, какое из них победит и почему?
7-21 Сколько энергии несет видимый солнечный свет? Сколько энергии
солнечного света доходит до поверхности Земли? Какова эффективность
растений в превращении энергии света в химическую энергию? Ответы на эти
вопросы вносят определенную ясность в проблему фотосинтеза.
Каждый квант или фотон света имеет энергию hv, где h-постоянная
Планка (1,58 х 10-37 ккал с/фотон), а v-частота света (с-1). Частота
равна с/к, где с - скорость света (3,0 х 1017 нм/с), к- длина волны в нм.
Таким образом, энергия (S) фотона равна 8 = hv = he [к.
А. Рассчитайте энергию одного моля фотонов (6 х 1023 фотон/моль) волн
400 нм (фиолетовый свет), 680 нм (красный свет) и 800 нм (ближний
инфракрасный свет).
Б. Яркий солнечный свет приносит на землю 0,3 ккал/с на квадратный
метр. Предполагая для простоты, что солнечный свет- это
Преобразование энергии: митохондрии и хлоропласты 87
монохроматический свет с длиной волны 680 нм, рассчитайте, за какое
время один моль фотонов покроет поверхность площадью в один квадратный
метр.
В. Предполагая, что для фиксации одной молекулы С02 в процессе синтеза
углевода при оптимальных условиях требуется восемь фотонов (8-10 фотонов-
принятая в настоящее время величина), рассчитайте, сколько времени
понадобится растению томата (листовая поверхность которого один
квадратный метр), чтобы синтезировать один моль глюкозы из С02. Можете
принять, что фотоны бомбардируют лист со скоростью, вычисленной в пункте
Б, и все падающие на лист фотоны поглощаются листом и используются для
фиксации С02.
Г. Если при фиксации одного моля С02 с образованием углевода
потребляется 112 ккал/моль, какова эффективность превращения световой
энергии в химическую после захвата фотона? Предположите опять, что для
фиксации одной молекулы С02 требуется восемь фотонов красного света (680
нм).
-22 Предположим, что ваш руководитель решил расширить круг объектов для
изучения фотосинтеза от водорослей до высших растений и поручил вам
изучить фотосинтетическую фиксацию углерода у кактусов. Сначала опыты не
дают положительных результатов: у вас получается, что растения кактуса не
фиксируют С02 даже при прямом солнечном освещении. Ваши коллеги, изучая
одуванчики, получают в тех же условиях прекрасное включение 14С02 в
течение нескольких секунд с момента добавления углекислоты и легко
картируют новые биохимические пути. Находясь в подавленном состоянии, вы
однажды уходите из лаборатории, не разобрав камеры для работы с
радиоактивными веществами. На следующее утро, собираясь закончить работу
с кактусом, вы к своему великому удивлению обнаруживаете, что он включил
большое количество 14С02. Очевидно, что кактус фиксировал углерод ночью.
Повторив эти опыты ночью в полной темноте, вы устанавливаете, что
растения кактуса великолепно включают метку. Сильно изменив распорядок
дня (на что ваша жена смотрит с подозрением), вы наконец добиваетесь
некоторого прогресса в работе. Оказывается, что после кратковременной
экспозиции с 14С02 в растении метится в основном только одно соединение-
малат. За ночь это меченое соединение накапливается, причем до очень
высокого уровня, в специализированных вакуолях внутри клеток, содержащих
хлоропласты. Кроме того, в этих же клетках исчезает крахмал. Однако днем
на свету исчезает малат и накапливается меченый крахмал. Далее вы
обнаруживаете, что 14СОг вновь появляется в этих клетках на свету.
Эти результаты по
некоторым признакам напоминают потребление С02 С4-растениями, но по
другим признакам сходства нет.
A. Почему для образования в клетках кактуса крахмала нужен свет? Так ли
обстоит дело и с С4-растениями?
Б. Исходя из реакций потребления С02 С4-растениями, представьте в виде
краткой схемы путь фиксации в кактусе. Какие реакции протекают в нем
днем, а какие-ночью?
