C-4 PhotosynthesisYouTube↗  IA↗(long shot)
Education  407.2K views 1.6K likes 36 dislikes   05 Feb 2010
Khan Academy 9.4M subscribers United States YouTube↗


Please select the problem
You must specify your email and describe the problem in detail
Describe your problem in detail if it's not obvious

Click to Play Video Click to Play Video
..... 저번 강의에서 우리는 켈빈 사이클의 문제점에 대해 알아보았습니다
V posledním videu jsme objevili, jaký je zřejmě problém Calvinova cyklu.
여기 켈빈 사이클을 도와주는
Máme velký protein, enzym, který umožňuje průběh Calvinova cyklu.
커다란 (효소) 단백질이 있습니다 관련된 분자들은 모두 이것에 결합하고
Všechny vstupující molekuly se na něj váží a ten pak zůsobí,
비틀고 돌면서 물질들을 멈추게헤
že se molekuly budou chovat a reagovat tak, jak by měly.
정확히 반응하게 합니다 그리고 우리는 이게 뭔지 알죠, 바로 루비스코 입니다
Tento enzym se nazývá RuBisCO.
루비스코 효소, 혹은 리불로스 -비스포스페이트 카복실라아제 옥시게나아제 ......
Označujeme jej jako enzym RuBisCO či ribulózabisfosfátkarboxyláza/oxygenáza.
그리고 우리는 켈빈 사이클이 제대로 작동하면
Již také víme, že pokud Calvinův cyklus probíhá tak, jak má,
이산화탄소가 이 효소의 일부분에
oxid uhličitý se váže k jedné části tohoto enzymu.
붙을 것 이라는 것을 알고 있습니다 그리고 RuBP 도 조금 생기겠죠 정확히 말하자면 리불로스 1,5-이인산 카르복실라제/옥시게나아제 입니다
Dále máme RuBP, správně ribulóza-1,5-bisfosfát.
그리고 이것을이 서로 반응할 것 입니다.
Tyto látky spolu budou reagovat.
그리고 이것들이 반응한 후, 켈빈 사이클은 제대로 작동할 것 이고, 이것들은 서로 반응하여-
Po reakci, pokud Calvinův cyklus probíhá správně,
서로 결합하고 나누어져-
budou tyto látky přiblíženy k sobě a poté odtrženy.
이 분자와 이 분자로- 반은 후 두 개의 3인산글리세르산이 나옵니다. .....
Z jedné molekuly RuBP a jedné molekuly CO2 vzniknou dvě molekuly 3-fosfoglycerátu.
저번 비디오에서 제가 이거 3개와 이거 3개로 시작해서
V posledním videu jsem začal se třemi molekulami od obou látek
이거 6개로 끝났죠
a vzniklo celkem šest molekul.
하지만 매번 이거 하나당 이거 2개가 나옵니다
Z jedněch molekul výchozích látek vznikají dva 3-fosfoglyceráty.
이게 제대로 된 켈빈 사이클이죠
Tak to probíhá v Calvinově cyklu.
그리고 이것들은 글리세르알데하이드-3-포스페이트로 변하죠
Pak se změní ve fosfoglyceraldehydy.
이것을이 2개의 글리세르알데하이드-포스페이트, 혹은PGAL로 변하죠 .....
Změní se na dvě molekuly PGAL.
그리고 생산된 각 6개는 -
Z každých z šesti molekul PGAL, které vzniknou -
여기에 3개를 쓰고, 여기에 3개, 그리고
sem bych měl asi napsat tři molekuly RuBP a tři CO2 -
여기에 6개를 - 그리고 이것들 6개마다 5개는 생산을 위해 (켈빈) 사이클로 돌아갑니다
tak dostanu šest molekul PGAL. Z šesti se jich pět vrátí zpátky do cyklu.
그러므로 5개의 PGAL, 혹은 글리세르알데하이드 삼인산
Takže pět molekul PGAL nebo G3P se vrátí a vytvoří ribulózu bisfosfát.
Jedna molekula PGAL je konečný produkt fotosyntézy,
z něhož můžeme tvořit sacharidy.
Jedna molekula PGAL.
Ten problém s Calvinovým cyklem je, že RuBisCO nefixuje jenom CO2,
že místo oxidu uhličitého může použít molekulu kyslíku.
Může se stát, že nám do reakce vstoupí O2.
Ten se taky umí navázat k RuBisCO.
Když se to stane, zreaguje s ribulózou bisfosfátem.
Pokud bychom měli tři molekuly RuBP, tři molekuly O2, místo šesti molekul PGAL
dostaneme jenom pět a pět molekul fosfoglykolátů.
Což je vedlejší, zřejmě odpadní, produkt, který je zpracován jinde.
Pět jich tu zůstane, nemůžeme žádný odebrat.
Tím pádem nic nevyrobíme.
V celém cyklu musíte použít spoustu ATP a NADH.
To je docela problém.
Když je tady okolo hodně kyslíku, nebo i když je ho málo,
bude cyklus o něco méně efektivní.
Protože čas od čas kyslík vystrnadí oxid uhličitý, který by nakonec
vytvořil sacharidy.
Jak to rostliny tedy řeší?
Jedna možnost je používat Calvinův cyklus jen v prostředí,
kde je velmi málo kyslíku nebo skoro žádný.
Přesně to některé rostliny dělají.
Ptáte se jak?
Musíme na jinou planetu, kde není kyslík?
Ne!
Abychom to pochopili, musíme trochu pochopit stavbu rostlinného listu.
To nebude zlé, protože dosud jsme řešili jen biochemickou stránku.
Bude hezké vidět listy.
Pokusím se nakreslit list,
To je list.
Udělám ho pěkně, aby bylo vidět, že je to list - je to moc pěkný list.
Na povrchu našeho listu z obou stran máte malé póry, malé otvory na povrchu.
Jsou ještě obklopeny svěracími buňkami.
Ale důležité je, že tyto póry, ve skutečnosti mnohem menší,
můžete je vidět jen pod mikroskopem, se nazývají stomata (průduchy).
V jednotném čísle je to stoma (průduch).
Tudy kyslík - a hlavně oxid uhličitý - vstupuje do mezibuněčného prostoru.
Také tudy vodní pára rostlinu opouští.
Když nakreslíme příčný řez listem, pokusím se ho udělat hezky.
Nakreslím ho tak a toto bude spodní část listu.
Toto bude stoma.
To je ten otvor.
Rostliny opravdu umí řízeně otevírat a zavírat svá stomata.
Množné číslo od stoma je stomata.
Umí je otevírat a zavírat.
Důležité je uvědomit si, co se děje uvnitř buněk listu.
Ve většině rostlin se děje fotosyntéza v buňkách mezofylu,
což jsou buňky prostřední vrstvy.
Udělám jednou video o rostlinné anatomii.
Toto jsou buňky mezofylu.
Tam fotosyntéza běžně probíhá.
Protože používají oxid uhličitý, neboli potřebují vzduch -
vlastně, mám ten nákres špatně, nakreslím to lépe.
Mezi buňkami mezofylu je prostor, aby se k nim dostal vzduch.
Toto je mezofyl, velmi zhruba, ale takto se vzduch dostane přes stoma
a zaplní prostor mezi buňkami mezofylu, tak je zajištěn přístup vzduchu.
Vzduch je složen z oxidu uhličitého, kyslíku, dusíku a jiných plynů a částeček.
V Calvinově cyklu potřebujeme samozřejmě oxid uhličitý.
Teď jsme právě řekli, že nepřichází jen CO2.
Kdyby to byl jen CO2, nevznikal by problém s fotorespirací.
Jenže dovnitř se dostává i kyslík, molekuly kyslíku.
Jak tomu může rostlina zabránit?
Ne všechny to dělají - většina prostě bojuje s fotorespirací.
Calvinův cyklus je díky tomu pro ně jen méně efektivní.
Některé rostliny ale vyvinuly mechanismus, jak fotorespiraci obejít.
Říká se jim C4 rostliny.
Probíhá v nich C4 fotosyntéza.
Za pár minut snad pochopíme, proč se jí říká C4.
Jen pro připomenutí, podívejme se zpátky sem.
V normálním Calvinově cyklu je prvním meziproduktem
fosfoglycerát, tento tříuhlíkatý řetězec.
Když tedy fixujete CO2 - můžete tam fixovat i kyslík,
ale řekněme, že použijeme CO2 - dostanete molekulu
s tříuhlíkatým (C3) řetězcem.
Proto se tomu říká C3 fotosyntéza.
Teď jsem trochu napověděl.
V C4 rostlinách, první produkt po fixaci CO2 musí být čtyřuhlíkatá molekula.
Teď přijde to zajímavé.
Buňky mezofylu máte jako na obrázku, přichází k nim vzduch s oxidem uhličitým.
Samozřejmě oxid uhličitý a kyslík a všechno možné.
Ke všem těm buňkám jde vzduch.
Ale taky máte buňky hlouběji uložené, které nejsou vystavovány
přímo vzduchu ze stomat.
Třeba buňky pochvy cévního svazku, což jsou buňky, které obklopují
cévní svazky, které vedou tekutinu do listu a z listu.
Udělám video o anatomii rostlin, jen teď chci, abyste porozuměli
C4 fotosyntéze.
Buňky zanořené hlouběji, nemají přístup přímo ke vzduchu.
Jsou to buňky pochvy cévního svazku.
Normálně v C3 rostlinách přijde CO2 do mezofylu, proběhne normální
Calvinův cyklus včetně fotorespirace.
V C4 rostlinách nebo rostlinách schopných C4 fotosyntézy, půjde oxid uhličitý do této - toto je buňka mezofylu.
Radši to udělám přehledně.
Do této buňky v mezofylu přijde CO2 a reaguje.
Místo aby reagoval s RuBP, ribulózou bisfosfátem,
reaguje s další strašidelně pojmenovanou sloučeninou,
budeme jí říkat PEP.
Je to fosfoenolpyruvát, tedy PEP.
Musíte se jen pamatovat, že to je tříuhlíkatý řetězec.
Radši to napíšu - co kdybychom chtěli zase vědět, co znamená to PEP?
Je to fosfenolpyruvát nebo taky fosfoenolpyruvátová kyselina.
Tříuhlíkatá molekula, je složitější, ale to teď není důležité,
pamatujte si hlavně uhlíky.
Když tyto dvě molekuly reagují, co dostaneme?
Můžete hádat.
Jeden uhlík, tři uhlíky - dostaneme čtyřuhlíkatou (C4) molekulu.
Tato reakce je umožněna - není to RuBisCO, ribulózabisfosfátkarboxyláza/oxygenáza.
Je katalyzována jiným enzymem.
To je klíč, to je základ C4 fotosyntézy.
Toto je jiný enzym.
Říká se mu PEP-karboxyláza.
Napíšu to sem, PEP-karboxyláza.
To je trefné jméno.
Vzpomínáte, RuBisCO - ribulózabisfosfátkarboxyláza/oxygenáza -
umožňuje reakci RuBP s CO2 nebo O2, proto tedy oxygenáza.
Teď máme něco, co způsobí, že PEP, fosfoenolpyruvát, zreaguje s CO2.
Proto se tomu říká PEP-karboxyláza.
To má být karboxyláza, ne karboxylát.
Je to enzym.
Je to PEP-karboxyláza.
Co je zvláštního na PEP-karboxyláze?
Proč brání fotorespiraci?
Umí fixovat jenom uhlík.
Jenom uhlík.
Ne kyslík.
Takže to se děje v buňce mezofylu.
Okolo je přítomen kyslík a oxid uhličitý, ale jenom oxid uhličitý umí reagovat s PEP přes PEP-karboxylázu.
Reagují, vytvoří kyselinu oxaloctovou neboli oxalacelát, na ten si možná
vzpomínáte z Krebsova cyklu.
To byla první molekula, která v Krebsově cyklu reagovala.
Vidíte, všechno se v chemických drahách znovu vrací.
Je to zajímavé, pokud se tedy o tyto věci zajímáte.
Důležité je, že vytvoří oxalacelát a ten je potom přeměňován dál.
Udělám to znovu lépe.
Pak se oxalacetát přemění na kyselinu jablečnou (malát)
nebo aspartát - oboje čtyřuhlíkaté molekuly.
Mají odlišnou detailní strukturu, ale je to buď malát, nebo aspartát.
Většina knížek ale říká, že nakonec vytvoří jen ten malát.
Tento malát bude v další reakci tvořit oxid uhličitý.
Teď se asi divíte, že to nedává smysl.
Mám oxid uhličitý, co se fixuje k oxalacelátové kyselině
a změní se na malát nebo aspartát, abych z něj měl zase oxid uhličitý?
Co je to za logiku?
Právě to je to jádro problému.
Teď se malát změní zpátky na PEP a na oxid uhličitý.
Ptáte se, co bylo smyslem celé té reakce?
Dostali jsme zase CO2 a PEP, motáme se v kruhu.
Ale ta elegance v tom - a tedy i důvod, proč tak brání fotorespiraci - tato část reakce se totiž odehrává v buňce mezofylu.
Děje se to tady, v buňce mezofylu.
Získáme malát a ten se přesune se do buněk pochvy cévního svazku.
Malát se do nich dostane díky kanálům, které spojují buňky, tzv. plasmodesmata.
Zní to jako název hororu, radši to zkusím nakreslit.
Tady jsou buňky mezofylu zásobované vzduchem.
Vzduch jde dovnitř, CO2, O2, všechno.
Ale jen CO2 umí být fixován k PEP, nakreslím PEP, fosfoenolpyruvát.
Jen CO2 umí reagovat s PEP díky substrátové specifitě PEP-karboxyláze.
To je enzym, který tu funguje.
Je vybíravější než RuBisCO, ribulózabisfosfátkarboxyláza.
Prostě kyslík ignoruje, přestože je O2 v mezofylu přítomen.
Pak se změní na kyselinu oxalacelátovou, dále na malát.
Když se změní na malát, tak se malát přemístí do buňky uložené hlouběji v listu
skrz takzvaná plasmodesmata. Tato membrána bude ležet těsně vedle buňky pochvy cévního svazku -
ty nemají přístup ke kyslíku.
Malát tam dorazí skrz tyto malé trubičky, které buňky navzájem spojují.
Nakreslím jenom jednu.
Nakreslíme si jen jeden kanál, malát přišel sem.
V této zanořené buňce, buňce pochvy cévního svazku, se může rozpadnout na oxid uhličitý a pyruvát.
Potom se pyruvát vrátí, aby vytvořil znovu PEP.
Vrací se zpátky skrz plasmodesmata.
Tady recykluje molekulu PEP.
Celý účel toho všeho je, že v buňce pochvy cévního svazku
je prostředí pouze s CO2 bez kyslíku.
Dokázali jsme si vybrat oxid uhličitý zvenčí.
Ze vzduchu okolo buňky mezofylu.
Teď jsme hlouběji v rostlině, v prostředí jenom s CO2,
protože jsme si ho sem dopravili.
Teď může probíhat Calvinův cyklus, v této buňce totiž můžeme fixovat oxid uhličitý do ribulózy bisfosfátu, pomocí RuBisCO, jak jsme se
učili o Calvinově cyklu.
Celý cyklus probíhá, produkujeme cukry.
Vytváříme fosfoglyceraldehydy, nebo, chcete-li, PGAL.
Smyslem tohoto systému je vyhnout se problému s fotorespirací.
Protože teď se Calvinův cyklus děje v prostředí, které obsahuje jen CO2.
Myslím, že už jsem to zmiňoval, říká se tomu C4 fotosyntéza.
Je to adaptace, která brání zbytečným otáčkám cyklu kvůli fotorespiraci.
Jmenuje se C4, protože fixace CO2 se neodehrává v Calvinově cyklu.
Děje se to tady díky PEP-karboxyláze.
CO2 se fixuje do PEP za vzniku čtyřuhlíkatého (C4) řetězce,
proto je to C4 fotosyntéza.
Similar videos:

Another u-subsitution example
Khan Academy
248K views 458 likes 14 dislikes 08 Feb 200961% match


Negative exponent intuition | Pre-Algebra | Khan Academy
Khan Academy
472K views 573 likes 18 dislikes 18 Jun 200857% match




L'Hôpital's rule example 2 | Derivative applications | Differential Calculus | Khan Academy
Khan Academy
448.4K views 921 likes 17 dislikes 07 Jun 201056% match



Mega millions jackpot probability | Probability and combinatorics | Precalculus | Khan Academy
Khan Academy
297.6K views 1.2K likes 44 dislikes 28 Mar 201256% match



Newton's first law of motion | Forces and Newton's laws of motion | Physics | Khan Academy
Khan Academy
1M views 1.6K likes 82 dislikes 13 Jul 201255% match




Banking 1 | Money, banking and central banks | Finance & Capital Markets | Khan Academy
Khan Academy
971.9K views 3K likes 186 dislikes 07 Oct 200855% match





Ratio problem with basic algebra | Linear equations and inequalities | Algebra Basics | Khan Academy
Khan Academy
327.3K views 586 likes 47 dislikes 05 Nov 200955% match




Slope and Y-intercept Intuition
Khan Academy
340.3K views 373 likes 22 dislikes 08 Nov 200954% match



Averages | Linear equations | Algebra I | Khan Academy
Khan Academy
372.4K views 591 likes 39 dislikes 20 Feb 200754% match





Solid of Revolution (part 2)
Khan Academy
299.1K views 832 likes 29 dislikes 25 Apr 200854% match


GMAT: Math 1 | Problem solving | GMAT | Khan Academy
Khan Academy
673.3K views 490 likes 39 dislikes 13 Dec 200854% match

Alliances leading to World War I | The 20th century | World history | Khan Academy
Khan Academy
348.9K views 727 likes 27 dislikes 14 Mar 201354% match




Proof: d/dx(e^x) = e^x | Taking derivatives | Differential Calculus | Khan Academy
Khan Academy
378K views 1.1K likes 215 dislikes 27 Apr 200854% match


Inferior goods clarificationx
Khan Academy
340.7K views 423 likes 7 dislikes 02 Jan 201254% match


Assassination of Franz Ferdinand | The 20th century | World history | Khan Academy
Khan Academy
267.3K views 380 likes 18 dislikes 18 Mar 201353% match




Order of operations: PEMDAS | Arithmetic properties | Pre-Algebra | Khan Academy
Khan Academy
988.3K views 1.9K likes 133 dislikes 26 May 201053% match




Triple integrals 2 | Double and triple integrals | Multivariable Calculus | Khan Academy
Khan Academy
257.6K views 502 likes 9 dislikes 24 Aug 200853% match


Function inverse example 1 | Functions and their graphs | Algebra II | Khan Academy
Khan Academy
682.6K views 564 likes 38 dislikes 17 Jul 201053% match




Proof: d/dx(sqrt(x)) | Taking derivatives | Differential Calculus | Khan Academy
Khan Academy
284.1K views 537 likes 30 dislikes 04 May 200852% match



Basic subtraction | Addition and subtraction | Arithmetic | Khan Academy
Khan Academy
1.2M views 1.1K likes 213 dislikes 10 Jul 200852% match









Calculus: Derivatives 2 | Taking derivatives | Differential Calculus | Khan Academy
Khan Academy
1.1M views 5.9K likes 202 dislikes 03 Oct 200752% match


Algebra: Equation of a line
Khan Academy
532.7K views 2.3K likes 85 dislikes 21 Nov 200652% match



Product rule | Taking derivatives | Differential Calculus | Khan Academy
Khan Academy
820.5K views 3.1K likes 120 dislikes 03 Oct 200752% match

Airbus A380 take-off time | One-dimensional motion | Physics | Khan Academy
Khan Academy
631.9K views 870 likes 26 dislikes 13 Jun 201151% match



Domain of a function | Functions and their graphs | Algebra II | Khan Academy
Khan Academy
1.1M views 1.6K likes 80 dislikes 15 Sep 200751% match




Calculating slope of tangent line using derivative definition | Differential Calculus | Khan Academy
Khan Academy
961.5K views 1.9K likes 50 dislikes 02 Nov 200950% match



Unit conversion within the metric system | Pre-Algebra | Khan Academy
Khan Academy
1M views 2.3K likes 246 dislikes 15 Jan 200750% match




Growing by a percentage | Linear equations | Algebra I | Khan Academy
Khan Academy
598.2K views 690 likes 59 dislikes 11 Apr 200750% match




Simplifying radicals | Exponents, radicals, and scientific notation | Pre-Algebra | Khan Academy
Khan Academy
1.8M views 4K likes 201 dislikes 27 Jan 200749% match



Age word problems 1 | Linear equations | Algebra I | Khan Academy
Khan Academy
416.6K views 1K likes 116 dislikes 23 Nov 200649% match




Settings Privacy About Contact Donate