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卡尔文循环的调节

(2016-01-03 11:49:18)
标签:

教育

卡尔文循环

分类: 专业知识的充实

卡尔文循环的调节

教学反思:我们在高中生物中经常做到的试题是外界因素如何影响光合作用,事实上,卡尔文循环也受其他因素调节,也就是一些内因。2015年浙江省的高考生物中就出现了这样的试题。

在20世纪60年代以后,人们对光合碳循环的调节已有了较深入的了解。卡尔文循环(C3途径)的调节有以下几方面:

一、自动催化调节

卡尔文循环产生的中间产物是维持循环的进行所必需的。更重要的是,中间产物浓度的增加会促进卡尔文循环进行的速率,以达到稳态时的功能。当RuBP含量过低时,最初同化CO2形成的磷酸丙糖不运到别处,而用于RuBP的增生,以加速CO2的固定;当循环达到稳定后,多余的磷酸丙糖才以蔗糖状态从叶绿体输出到细胞溶胶,或在叶绿体内积累为淀粉等光合产物。

二、光的调节

光对卡尔文循环的调节可分为2种情况:

1.通过铁氧还蛋白-硫氧还蛋白系统

卡尔文循环中被光调节有关的酶有5种,除了Rubisco外,其他4种酶都含有1个或多个二硫基(—S—S—)。光通过铁氧还蛋白-硫氧还蛋白系统去控制余下4种酶的活性。在暗中,它们的残基呈氧化状态(—S—S—),使酶不活化或亚活化。在光下,—S—S—基还原成硫氢基(—SH,HS—),酶就活化。

卡尔文循环的调节

2.光增加Rubisco活性

在光照下,质子跨类囊体膜进入内腔,pH就降为5.0,而基质的pH是8.0,适合于Rubisco的活性,Rubisco活性需要CO2。CO2不只是作为Rubisco的底物,而且是它的活化剂。

卡尔文循环的调节

三、光合产物转运

卡尔文循环的调节

叶绿体与细胞溶胶之间是通过磷酸转运体联系的。叶绿体的磷酸丙糖要运输到细胞溶胶,必须与细胞溶胶的磷酸(Pi)交换,呈等量反向运输。所以,光合作用的最初产物—磷酸丙糖从叶绿体运到细胞质的数量受细胞质Pi数量所控制。当磷酸丙糖在细胞质中合成为蔗糖时,就释放出来Pi,细胞质的Pi 浓度增加,有利于Pi重新进入叶绿体,也有利于磷酸丙糖从叶绿体中运出,光合速率就加快。当蔗糖合成减慢后,Pi 释放也随着缓慢,低Pi含量将减少磷酸丙糖外运,光合速率就减慢。

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