Ua kapa ʻia ʻo "Dark Reactions: Nā Kaʻina Hana Koʻikoʻi i ka Photosynthesis"
Pendahuluan
He hana koʻikoʻi ka photosynthesis i hana ʻia e nā mea kanu, algae, a me kekahi ʻano bacteria e hoʻololi i ka ikehu māmā i ikehu kemika. Aia kēia hana i ʻelua mau pae nui: nā hopena māmā a me nā hopena ʻeleʻele. ʻO nā hopena māmā, e hilinaʻi ana i ka mālamalama, e hana ʻia ma nā thylakoids o nā chloroplasts a hana i ka ATP a me NADPH. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻo nā hopena ʻeleʻele, ʻaʻole pono pololei i ka mālamalama, e hana ʻia ma ka stroma o nā chloroplasts a hoʻohana i ka ATP a me NADPH i hana ʻia e nā hopena māmā e hana i ka glucose. ʻOiai he mea pohihihi, he kuleana koʻikoʻi nā hopena ʻeleʻele i ke ola o nā kaiaolaola. E kūkākūkā hohonu kēia ʻatikala i nā hopena ʻeleʻele i ka photosynthesis.
Nā Hana Pōuliuli a me ke Kaʻapuni Calvin
Ua kapa pinepine ʻia nā hopena ʻeleʻele ʻo ia ka Calvin Cycle, i kapa ʻia ma hope o ke kanaka ʻepekema ʻAmelika ʻo Melvin Calvin, nāna, me kāna mau hoa hana ʻo Andrew Benson lāua ʻo James Bassham, i wehewehe pono i kēia ala metabolic. Hana ʻia ka Calvin Cycle ma ka chloroplast stroma a he moʻo o nā hopena kemika e hoʻololi i ke kalapona dioxide a me nā hui organik i glucose. Hiki ke hoʻokaʻawale ʻia kēia kaʻina hana i ʻekolu mau pae nui: ka hoʻopaʻa ʻana o ke kalapona, ka hōʻemi ʻana, a me ka hana hou ʻana.
1. Hoʻopaʻa ʻana i ke kalapona
ʻO ka hana mua i nā hopena ʻeleʻele, ʻo ia ka hoʻopaʻa ʻana o ke kalapona. Ma kēia hana, ua hoʻopaʻa ʻia ke kalapona ʻokikene i ka lewa, a i ʻole ua hoʻopaʻa ʻia, i loko o nā hui organik. ʻO ka molekole mea hoʻokipa mua i kēia pōʻaiapuni ʻo ribulose bisphosphate (RuBP), kahi hui ʻelima-kalapona. Hoʻomaʻamaʻa ka enzyme ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCO) i ka hopena ma waena o RuBP a me CO2, e hana ana i kahi hui ʻeono-kalapona i wāwahi koke ʻia i ʻelua mau molekole o 3-phosphoglycerate (3-PGA).
2. Hoʻemi ʻia
ʻO ke kahua aʻe, ʻo ia ka hōʻemi ʻana, kahi e hana ai nā molekala 3-PGA i kahi hopena hōʻemi e hana i ka glyceraldehyde-3-phosphate (G3P). Pono kēia kaʻina hana i ka ATP a me NADPH i hana ʻia mai nā hopena māmā. Ma o kahi moʻo o nā hopena enzymatic, ʻae ʻo 3-PGA i kahi hui phosphate mai ATP a me nā electrons mai NADPH, e hana ana iā G3P. A laila hoʻohana ʻia kekahi mau molekala G3P no ka synthesis glucose, ʻoiai ke koena e hoʻohana ʻia i ke kahua hana hou.
3. Hoʻoulu hou ʻana
ʻO ka pae hope loa o ke kaʻina hana Calvin ka hana hou ʻana. I kēia pae, ʻo nā molekala G3P i hoʻohana ʻole ʻia no ka hoʻokumu ʻana o ka glucose e hana i kahi moʻo o nā hopena enzymatic e hana hou iā RuBP, e ʻae ana i ka pōʻaiapuni e hana hou. Pono kēia kaʻina hana i ka ATP hou aʻe, a ʻo ka hōʻiliʻili ʻana o ATP a me NADPH ke kī i ka hoʻomau ʻana o ke kaʻina hana.
Ke Koʻikoʻi o nā Hana ʻEleʻele
ʻO kekahi o nā hana nui o nā hopena ʻeleʻele ka hoʻololi ʻana o CO2 i nā hui organik, a ma ka hopena e hana ana i ka glucose. ʻO kēia kaʻina hana ke kumu o ke kaulahao meaʻai o ka ʻōnaehana no ka mea hāʻawi ia i kahi kumu meaʻai mua no nā meaola autotrophic. Eia kekahi, kōkua pū nā hopena ʻeleʻele i ka hoʻoponopono ʻana i nā pae CO2 o ka lewa, kahi e pili ana i ke kaulike o ke aniau honua. I ka wā lōʻihi, he kuleana ko kēia mau hopena i ka hoʻokumu ʻana a me ka mālama ʻana i ka ikehu i ke ola o kahi mea kanu.
Hoʻonui a me ka Hoʻololi ʻana
Hiki ke ʻokoʻa ka wikiwiki a me ka pono o ke kaʻina hana Calvin ma muli o nā kūlana o ke kaiapuni e like me ka mahana, ka ikaika o ka mālamalama, a me ka nui o ka CO2. Ua hoʻomohala nā mea kanu i nā ʻano hoʻololi like ʻole e hoʻomaikaʻi i kēia kaʻina hana. No ka laʻana, ua ulu aʻe nā mea kanu C4 a me CAM e hana i ka hoʻopaʻa ʻana o ke kalapona me ka ʻoi aku ka maikaʻi ma lalo o nā kūlana kaiapuni koʻikoʻi, e like me ke kiʻekiʻe o ka mahana a me ka maloʻo.
I loko o nā mea kanu C4, hana ʻia ka hoʻopaʻa mua ʻana o ke kalapona i loko o nā pūnaewele mesophyll, e hana ana i nā waikawa 4-kalapona a laila hoʻoili ʻia i nā pūnaewele ʻōwili kahi e hana ai ke kaʻapuni Calvin. Kōkua kēia hoʻololi ʻana i ka hōʻemi ʻana i ka photorespiration a hoʻonui i ka pono photosynthetic ma lalo o nā kūlana o ka ikaika o ka mālamalama a me ka loaʻa ʻana o ka wai haʻahaʻa.
I kēia manawa, hana nā mea kanu CAM (Crassulacean Acid Metabolism) i nā hopena ʻeleʻele i ka pō, i ka wā e wehe ai ko lākou stomata e lawe i ka CO2. A laila mālama ʻia kēia kalapona ma ke ʻano he mau waikawa organik a hoʻohana ʻia i ke ao ke loaʻa ka mālamalama a pani ʻia ko lākou stomata. ʻAe kēia hoʻololi ʻana i nā mea kanu CAM, e like me ka cacti, e mālama i ka pono photosynthetic me ka hoʻēmi ʻana i ka nalowale o ka wai.
Noiʻi a me ka Hoʻohana
ʻAʻole wale ke aʻo ʻana i nā hopena ʻeleʻele he mea nui no ka hoʻomaopopo ʻana i nā kumu o ka biology mea kanu akā he hopena kūpono hoʻi i ka mahiʻai a me ka biotechnology. ʻO kekahi o nā pilikia i ka mahiʻai hou, ʻo ia ka hoʻonui ʻana i ka pono photosynthetic o nā mea kanu meaʻai e hoʻokō ai i nā pono o ka heluna kanaka honua e ulu nei. Ma ka hoʻomaopopo ʻana i nā kikoʻī o nā hopena ʻeleʻele a me ke kaʻina hana Calvin, hiki i nā kānaka ʻepekema ke hoʻomohala i nā hoʻolālā e hoʻonui i ka pono photosynthetic a me ka huahua o nā mea kanu.
ʻO kekahi ala e noiʻi ʻia nei, ʻo ia ka ʻenekinia genetic e hoʻolauna i nā ala metabolic mai nā mea kanu C4 i nā mea kanu C3, ka mea i manaʻo ʻia e hoʻonui i ka pono o ka hoʻohana ʻana i ka wai a me ka naikokene a hoʻemi i ka pilikia o ka photorespiration.
Eia kekahi, ʻo ka hoʻomaopopo ʻana i ka enzyme RuBisCO a me kāna ʻano hana e wehe paha i nā manawa kūpono e hoʻololi a hoʻololi paha i ka enzyme me nā ʻano ʻē aʻe, kahi e hiki ai ke hoʻomaikaʻi i ka hua photosynthetic.
Ka hopena
ʻO nā hopena ʻeleʻele o ka photosynthesis he mau kaʻina hana paʻakikī e pono ai ke ola ma ka Honua. Ma o ke kaʻina hana Calvin, hoʻopili nā mea kanu a me nā meaola autotrophic ʻē aʻe i ke kalapona dioxide lewa a hoʻololi iā ia i mau hui organik e pono ai no ka meaʻai a me ka ikehu. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana a me ka hoʻohana ʻana i nā ʻano hana o nā hopena ʻeleʻele ʻaʻole wale ia e hoʻoikaika i ko mākou ʻike i ka biology mea kanu akā hiki nō hoʻi ke holomua i ka mahiʻai a me ka biotechnology no nā pono ākea. ʻAʻole hiki ke hoʻonui ʻia ke koʻikoʻi o nā hopena ʻeleʻele, no ka mea, ʻaʻole kēia mau kaʻina hana e kākoʻo wale i ke ola mea kanu akā i nā ʻano ola āpau ma ka honua e hilinaʻi nei i nā mea kanu no ka oxygen a me ka meaʻai. ʻO nā hopena ʻeleʻele he hōʻike ola i ka hemolele a me ka nani o nā kaʻina hana kūlohelohe e hoʻomau i ke ola.
