photosynthesis: dark reaction - ain shams...
TRANSCRIPT
![Page 1: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/1.jpg)
البناء الضوئي
Photosynthesis:
Dark Reaction
By
Dr. Mervat A. Raafat
![Page 2: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/2.jpg)
Photosynthesisالبناء الضوئي •
Chloroplast
Light
Stack of thylakoids ADP
+ P
NADP
Stroma
Light reactions
Calvin cycle
Sugar used for
Cellular respiration
Cellulose
Starch
Other organic compounds
:عملية البناء الضوئي
:تتم فى البالستيدات الخضراء وتتم من خالل تفاعلين
light-dependent reactionتفاعل الضوء 1.
light-independent reactionتفاعل الظالم 2.
![Page 3: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/3.jpg)
تتم عملية البناء الضوئي فى الكلوروبالست
تفاعل الضوء يتم فى
الجرانا و تحديدا فى
Thylakoidsأغشية
تفاعل الظالم يتم
فى الستروما
![Page 4: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/4.jpg)
Carbon dioxide + water glucose + oxygen
6CO2 + 6H20 C6H12O6 + 6O2
Sunlight
Chlorophyll
Sunlight
Chlorophyll
:تفاعل البناء الضوئي
Carbon dioxide
Water Glucose Oxygen gas
PHOTOSYNTHESIS
![Page 5: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/5.jpg)
Light-dependent reactionتفاعل الضوء
2 H + 1/2
Water-splitting photosystem
Reaction- center
chlorophyll
Light
Primary electron acceptor
Energy to make
Primary electron acceptor
Primary electron acceptor
NADPH-producing photosystem
Light
NADP
1
2
3
![Page 6: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/6.jpg)
Light-dependent reactionتفاعل الضوء
Inputs:
• H2O
• Light Energy
• ADP & Pi
• NADP+
Outputs:
• O2
• ATP
• NADPH
![Page 7: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/7.jpg)
ADP
![Page 8: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/8.jpg)
Light Light
Chloroplast
Light reactions
Calvin cycle
NADP
ADP + P
Light independent reactionتفاعل الظالم
خالل تفاعل الظالم يتم بناء السكر
:من ثانى أكسيد الكربون حيث انالنانجة من ATPجزيئات 1.
تفاعل الضوء توفر الطاقة
الالزمة لبناء السكر.2 NADPH الناتج من تفاعل
الضوء يمثل القوة اإلختزالية CO2الالزمة إلختزال
يحدث تفاعل الظالم من خالل 3.
سلسلة من التفاعالت اإلنزيمية
التي تتم فى الستروما داخل
البالستيدات الخضراء و يطلق
على هذة التفاعالت إسم دورة Calvin Cycleكالفن
![Page 9: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/9.jpg)
Light-independent reaction
Has 3 phases
مراحل دورة كالفن
1. Carbon fixation تثبيت الكربون
2. Reduction اإلختزال
3. Regeneration of RubP
5.1إعادة إنتاج الريبيولوز
داي فوسفات
![Page 10: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/10.jpg)
CARBON FIXATIONتثبيت ثاني أكسيد الكربون 1.
Rubisco
RuBp CO2
Phospho Glyceric acid Phospho Glyceric acid
Later becomes glucose!
.جزيئات ثاني أكسيد الكربون تدخل للستروما(6)1.
CO2يربط جزيئات RUBISCOإنزيم 2.داي 5.1جزيئات ريبيولوز 6بعدد
فوسفات
جزيئ فوسفو جلسيريك 12ينتج عدد 3. أسيد
![Page 11: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/11.jpg)
يحفز ,Ribulose Bisphosphate Carboxylase (RuBPCarboxylase)إنزيم فوسفوجلسرات 3جزيئ 12تثبيت ثاني أكسيد الكربون و ينتج
6 ribulose-1,5-bisphosphate + 6CO2 12 3-phosphoglycerate
Ribulose-1,5-bisphosphate
(RuBP)
OH
H2C
CH
C
C
OHH
H2C OPO32-
OPO32-
O
3-Phosphoglycerate
(3PG)
OH
H2C
CH
COO
OPO32-
-
+ CO2
Rubisco 12 6
6
![Page 12: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/12.jpg)
فوسفوجلسرالدهيد 3إختزال فوسفو جلسريك إلى 2.
جزيئ جلسرالدهيد 12يختزل إلى PGA-3جزيئ من الفوسفوجلسريك 12عدد 1.
G3Pفوسفات 3 ATPجزيئ من 12يستهلك 2.
+NADP إلى NADPHجزيئ 12يتم أكسدة 3.
3.1و ينتج ATPبواسطة PGA-3إنزيم الفوسفوجلسرات كينيز يحفز فسفرة 4.
داي فوسفو جلسيريكداي فوسفو 3.1فوسفات ديهيدروجنيز يحفز إختزال 3إنزيم الجلسرالدهيد 5.
NADPHجلسيريك أسيد بواسطة
![Page 13: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/13.jpg)
: 3P (GAإختزال )بناء على ما سبق فإن المرحلة الثانية
:وهى تشمل الخطوتين التاليتين
بحفز إنزيم فوسفوجلسيرات كينيز و فى هذة PGA 1,3إلى PGA-3فسفرة 1.
.ATPجزيئ 12الخطوة يستهلك
و تتم NADPHجزيئ 12و يتأكسد G3Pإلى PGA-1,3إختزال 2.
.فوسفات ديهيدروجنيز-3-بمالمسة إنزيم جلسرالدهيد
OH
H2C
CH
COO
OPO32
OH
H2C
CH
COPO3
2O
OPO32
OH
H2C
CH
CHO
OPO32
ATP ADP NADPH NADP+
Pi
1,3-bisphospho- glycerate
3-phospho- glycerate
glyceraldehyde- 3-phosphate
Phosphoglycerate
Kinase
Glyceraldehyde-3-phosphate
Dehydrogenase
12
12
12
12
![Page 14: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/14.jpg)
bisphosphate 5 .1Rubuloseإعادة إنتاج 3.
1. Triose phosphate isomerase converts all of the G3P reversibly into dihydroxyacetone phosphate (DHAP), also a 3-carbon molecule.
2. Aldolase and fructose-1,6-bisphosphatase convert a G3P and a DHAP into fructose 6-phosphate (6C). A phosphate ion is lost into solution.
3. Then fixation of another CO2 generates two more G3P. 4. F6P has two carbons removed by transketolase, giving erythrose-4-phosphate. The two carbons on
transketolase are added to a G3P, giving the ketose xylulose-5-phosphate (Xu5P). 5. E4P and a DHAP (formed from one of the G3P from the second CO2 fixation) are converted into
sedoheptulose-1,7-bisphosphate (7C) by aldolase enzyme. 6. Sedoheptulose-1,7-bisphosphatase (one of only three enzymes of the Calvin cycle that are unique to
plants) cleaves sedoheptulose-1,7-bisphosphate into sedoheptulose-7-phosphate, releasing an inorganic phosphate ion into solution.
7. Fixation of a third CO2 generates two more G3P. The ketose S7P has two carbons removed by transketolase, giving ribose-5-phosphate (R5P), and the two carbons remaining on transketolase are transferred to one of the G3P, giving another Xu5P. This leaves one G3P as the product of fixation of 3 CO2, with generation of three pentoses that can be converted to Ru5P.
8. R5P is converted into ribulose-5-phosphate (Ru5P, RuP) by phosphopentose isomerase. Xu5P is converted into RuP by phosphopentose epimerase.
9. Finally, phosphoribulokinase (another plant-unique enzyme of the pathway) phosphorylates RuP into RuBP, ribulose-1,5-bisphosphate, completing the Calvin cycle. This requires the input of one ATP.
![Page 15: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/15.jpg)
يحول Trios phosphate Isomeraseإنزيم •
DHAPجزيئات 6إلى G3Pجزيئات 6
جزيئ 2يحفز إرتباط Aldolaseإنزيم •
G3P جزيئ 2معDHAP جزيئ 2و ينتج
F1,6 diP و مجموعتين فوسفات
Frucctose 1,6 bisphosphataseإنزيم •
و مجموعة فوسفات F6Pينتج
G6Pيتحول إلى جزيئ F6Pجزيئ •
مع F6Pبحفز إرتباط transketolase إنزيم •
G3P و ينتجErythereose 4P و
xyloulose 5P
Aldolaseبحفز إنزيم DHAPمع E4Pيتحد •
Pseudoheptulose 1,7و ينتج
bisphosphate الذي يتحول إلى
pseudoheptulose 7 P بواسطة حفز إنزيم
Pseudoheptulose 1,7
bisphosphatase
G3Pمع pseudoheptulose 7 Pيتحد •
xyloulose 5 Pو Ribose 5Pفيتكون
•Ribose 5 P يتحول إلي Ribulose 5 P
بواسطة إنزيم األيزوميريز
•Xylulose 5 P يتحول إلىRibulose 5P
بواسطة إنزيم إيبيميريز
![Page 16: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/16.jpg)
Overall:
10 C3 6 C5
Enzymes: TI, Triosephosphate
Isomerase AL, Aldolase
FB, Fructose-1,6- bisphosphatase SB, Sedoheptulose- Bisphosphatase
TK, Transketolase EP, Epimerase IS, Isomerase PK, Phospho-
ribulokinase
TK
EP
PK
glyceraldehyde-3-P dihydroxyacetone-P
fructose-6-P
xyulose-5-P + erythrose-4-P
sedoheptulose-7-P
xylulose-5-P + ribose-5-P
(3) ribulose-5-P
(3) ribulose-1,5-bis-P
TI
TK
AL, FB
IS
AL, SB
![Page 17: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/17.jpg)
Overall:
5 C3 3 C5
Enzymes: TI, Triosephosphate
Isomerase AL, Aldolase
FB, Fructose-1,6- bisphosphatase SB, Sedoheptulose- Bisphosphatase
TK, Transketolase EP, Epimerase IS, Isomerase PK, Phospho-
ribulokinase
TK
EP
PK
glyceraldehyde-3-P dihydroxyacetone-P
fructose-6-P
xyulose-5-P + erythrose-4-P
sedoheptulose-7-P
xylulose-5-P + ribose-5-P
(3) ribulose-5-P
(3) ribulose-1,5-bis-P
TI
TK
AL, FB
IS
AL, SB
![Page 18: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/18.jpg)
The Calvin Cycle
![Page 19: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/19.jpg)
:ملخص دورة كالفن
Inputs: 1. 6CO2
2. 12NADPH
3. 18ATP
Output: 1. Glucose
2. 12NADP+
3. 18 (ADP & Pi)
![Page 20: Photosynthesis: Dark Reaction - Ain Shams Universityagr.asu.edu.eg/uploads/agr/metabolism_4_201503081505.pdf · Photosynthesis يئوضلا ءانبلا• Chloroplast Light Stack](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022041216/5e0549681e715e32ca256bc2/html5/thumbnails/20.jpg)
RuBp
Rubisco P G A
CO2
CO2
O2
Photorespiration – these CO2’s did not get
incorporated into glucose this time!
عند إنخفاض مستوى ثانى أكسيد الكربون أو فى حالة زيادة شدة
Rubulose 1,5يقوم بأكسدة Rubiscoاإلضاءة فإن إنزيم
bisphosphate فوسفات و جزيئين ثاني 3إلى جلسرالدهيد
أكسيد كربون
Photorespirationالتنفس الضوئي