မှောင်မိုက်တုံ့ပြန်မှု

“မှောင်မိုက်တုံ့ပြန်မှုများ- အလင်းစွမ်းအင်သုံး ဓာတ်ပြုခြင်းတွင် မရှိမဖြစ် လုပ်ငန်းစဉ်များ” ခေါင်းစဉ်ဖြင့်

Pendahuluan

အလင်းစွမ်းအင်ကို ဓာတုစွမ်းအင်အဖြစ် ပြောင်းလဲရန်အတွက် အပင်များ၊ ရေညှိများနှင့် ဘက်တီးရီးယားအမျိုးအစားအချို့မှ လုပ်ဆောင်သော အလင်းစွမ်းအင်ကို ဓာတုစွမ်းအင်အဖြစ် ပြောင်းလဲပေးသည့် အရေးကြီးသော လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်တွင် အဓိကအဆင့်နှစ်ဆင့်ပါဝင်သည်- အလင်းဓာတ်ပြုမှုများနှင့် မှောင်မိုက်ဓာတ်ပြုမှုများ။ အလင်းအပေါ် မှီခိုသော အလင်းဓာတ်ပြုမှုများသည် ကလိုရိုပလတ်စ်၏ သိုင်းလာကွိုက်များတွင် ဖြစ်ပေါ်ပြီး ATP နှင့် NADPH ကို ထုတ်လုပ်သည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အနေဖြင့် အလင်းကို တိုက်ရိုက်မလိုအပ်သော မှောင်မိုက်ဓာတ်ပြုမှုများသည် ကလိုရိုပလတ်စ်၏ stroma တွင် ဖြစ်ပေါ်ပြီး အလင်းဓာတ်ပြုမှုများမှ ထုတ်လုပ်သော ATP နှင့် NADPH ကို အသုံးပြု၍ ဂလူးကို့စ်ကို ပေါင်းစပ်သည်။ လျှို့ဝှက်ဆန်းကြယ်သည်ဟု ထင်ရသော်လည်း မှောင်မိုက်ဓာတ်ပြုမှုများသည် ဂေဟစနစ်များ၏ ဘဝသံသရာတွင် အရေးပါသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်။ ဤဆောင်းပါးသည် အလင်းစွမ်းအင်သုံး ဓာတ်ပြုမှုတွင် မှောင်မိုက်ဓာတ်ပြုမှုများအကြောင်း နက်နဲစွာ ဆွေးနွေးပါမည်။

မှောင်မိုက်တုံ့ပြန်မှုများနှင့် ကယ်လ်ဗင်စက်ဝန်း

မှောင်မိုက်သော ဓာတ်ပြုမှုများကို ၎င်း၏လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များဖြစ်သော Andrew Benson နှင့် James Bassham တို့နှင့်အတူ ဤဇီဝဖြစ်စဉ်လမ်းကြောင်းကို အောင်မြင်စွာ ရှင်းလင်းဖော်ပြခဲ့သော အမေရိကန်သိပ္ပံပညာရှင် Melvin Calvin ကို အစွဲပြု၍ အမည်ပေးထားသော Calvin Cycle ဟု ရည်ညွှန်းလေ့ရှိသည်။ Calvin Cycle သည် chloroplast stroma တွင် ဖြစ်ပေါ်ပြီး ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်နှင့် အော်ဂဲနစ်ဒြပ်ပေါင်းများကို ဂလူးကို့စ်အဖြစ် ပြောင်းလဲပေးသည့် ဓာတုဓာတ်ပြုမှုများ စီးရီးတစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်ကို အဓိကအဆင့်သုံးဆင့် ခွဲခြားနိုင်သည်- ကာဗွန်ပြုပြင်ခြင်း၊ လျှော့ချခြင်းနှင့် ပြန်လည်ထူထောင်ခြင်း။

၁။ ကာဗွန်ပြုပြင်ခြင်း

မှောင်မိုက်သော ဓာတ်ပြုမှုများ၏ ပထမအဆင့်မှာ ကာဗွန်ပြုပြင်ခြင်းဖြစ်သည်။ ဤအဆင့်တွင် လေထုအတွင်းရှိ ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်ကို အော်ဂဲနစ်ဒြပ်ပေါင်းများအဖြစ် ပေါင်းစပ်ထားသည်။ ဤစက်ဝန်းတွင် ကနဦးလက်ခံမော်လီကျူးမှာ ကာဗွန်ငါးလုံးပါ ဒြပ်ပေါင်းဖြစ်သည့် ribulose bisphosphate (RuBP) ဖြစ်သည်။ ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase အင်ဇိုင်း (RuBisCO) သည် RuBP နှင့် CO2 အကြား ဓာတ်ပြုမှုကို လွယ်ကူချောမွေ့စေပြီး ကာဗွန်ခြောက်လုံးပါ ဒြပ်ပေါင်းကို ထုတ်လုပ်ပေးပြီး 3-phosphoglycerate (3-PGA) မော်လီကျူးနှစ်ခုအဖြစ် ချက်ချင်းပြိုကွဲသွားသည်။

၂။ လျှော့ချခြင်း

နောက်တစ်ဆင့်ကတော့ reduction ဖြစ်ပြီး 3-PGA မော်လီကျူးတွေဟာ glyceraldehyde-3-phosphate (G3P) ဖွဲ့စည်းဖို့အတွက် reduction ဓာတ်ပြုမှုတစ်ခုကို ခံယူကြပါတယ်။ ဒီလုပ်ငန်းစဉ်ဟာ အလင်းဓာတ်ပြုမှုတွေကနေ ထုတ်လုပ်တဲ့ ATP နဲ့ NADPH လိုအပ်ပါတယ်။ အင်ဇိုင်းဓာတ်ပြုမှုတွေ အများအပြားကတစ်ဆင့် 3-PGA ဟာ ATP ကနေ phosphate အုပ်စုနဲ့ NADPH ကနေ အီလက်ထရွန်တွေကို လက်ခံပြီး G3P ကို ​​ထုတ်လုပ်ပေးပါတယ်။ G3P မော်လီကျူးအချို့ကို ဂလူးကို့စ်ပေါင်းစပ်မှုအတွက် အသုံးပြုပြီး ကျန်တာတွေကို ပြန်လည်ဖွဲ့စည်းတဲ့အဆင့်မှာ အသုံးပြုပါတယ်။

၃။ ပြန်လည်ထူထောင်ခြင်း

ကယ်လ်ဗင် သံသရာ၏ နောက်ဆုံးအဆင့်မှာ ပြန်လည်ဖြစ်ပေါ်ခြင်း ဖြစ်သည်။ ဤအဆင့်တွင် ဂလူးကို့စ်ဖွဲ့စည်းမှုအတွက် အသုံးမပြုသော G3P မော်လီကျူးများသည် RuBP ကို ​​ပြန်လည်ဖြစ်ပေါ်စေရန် အင်ဇိုင်းဓာတ်ပြုမှုများ ဆက်တိုက်ပြုလုပ်ပြီး သံသရာကို ပြန်လည်လုပ်ဆောင်စေသည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် နောက်ထပ် ATP လိုအပ်ပြီး ATP နှင့် NADPH များ စုပုံလာခြင်းသည် သံသရာ ဆက်လက်တည်တံ့ရေးအတွက် အဓိကသော့ချက်ဖြစ်သည်။

မှောင်မိုက်သောတုံ့ပြန်မှုများ၏ အရေးပါမှု

မှောင်မိုက်ဓာတ်ပြုမှုများ၏ အဓိကလုပ်ဆောင်ချက်များထဲမှတစ်ခုမှာ CO2 ကို အော်ဂဲနစ်ဒြပ်ပေါင်းများအဖြစ် ပြောင်းလဲပြီး နောက်ဆုံးတွင် ဂလူးကို့စ်ကို ထုတ်လုပ်ခြင်းဖြစ်သည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် အော်တိုထရပ်ဖစ်သက်ရှိများအတွက် အဓိကအစားအစာအရင်းအမြစ်ကို ပံ့ပိုးပေးသောကြောင့် ဂေဟစနစ်၏ အစားအစာကွင်းဆက်၏ အခြေခံအုတ်မြစ်ဖြစ်သည်။ ထို့အပြင်၊ မှောင်မိုက်ဓာတ်ပြုမှုများသည် လေထု CO2 အဆင့်ကို ထိန်းညှိရန်လည်း ကူညီပေးပြီး ၎င်းသည် ကမ္ဘာ့ရာသီဥတုဟန်ချက်ညီမှုအတွက် သက်ရောက်မှုရှိသည်။ ရေရှည်တွင်၊ ဤဓာတ်ပြုမှုများသည် အပင်၏သက်တမ်းတစ်လျှောက်လုံး စွမ်းအင်ဖွဲ့စည်းခြင်းနှင့် သိုလှောင်ခြင်းတွင် အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။

အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းနှင့် လိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း

Calvin သံသရာ၏ အမြန်နှုန်းနှင့် ထိရောက်မှုသည် အပူချိန်၊ အလင်းပြင်းအားနှင့် CO2 ပါဝင်မှုကဲ့သို့သော ပတ်ဝန်းကျင်အခြေအနေများပေါ် မူတည်၍ ကွဲပြားနိုင်သည်။ အပင်များသည် ဤလုပ်ငန်းစဉ်ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် လိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင် အမျိုးမျိုးသော လိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင် ပြုလုပ်ခဲ့ကြသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ C4 နှင့် CAM အပင်များသည် အပူချိန်မြင့်မားခြင်းနှင့် မိုးခေါင်ခြင်းကဲ့သို့သော အလွန်အမင်းပတ်ဝန်းကျင်အခြေအနေများတွင် ကာဗွန်ပြုပြင်ခြင်းကို ပိုမိုထိရောက်စွာ လုပ်ဆောင်ရန် တိုးတက်ပြောင်းလဲလာခဲ့သည်။

C4 အပင်များတွင်၊ မီဆိုဖီးလ်ဆဲလ်များတွင် ကနဦးကာဗွန်ပြုပြင်ခြင်း ဖြစ်ပေါ်ပြီး ကာဗွန် ၄ လုံးပါ အက်ဆစ်များကို ဖွဲ့စည်းပြီးနောက် ကယ်လ်ဗင်စက်ဝန်း ဖြစ်ပေါ်သည့် bundle sheath ဆဲလ်များထံ လွှဲပြောင်းပေးပါသည်။ ဤလိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းသည် အလင်းပြင်းအားများပြီး ရေရရှိနိုင်မှုနည်းပါးသော အခြေအနေများတွင် photorespiration ကို လျှော့ချပေးပြီး photosynthesis စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးပါသည်။

တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ CAM (Crassulacean Acid Metabolism) အပင်များသည် CO2 ကို စုပ်ယူရန် ညအချိန်တွင် မှောင်မိုက်သောတုံ့ပြန်မှုများကို လုပ်ဆောင်ကြသည်။ ထို့နောက် ဤကာဗွန်ကို အော်ဂဲနစ်အက်ဆစ်များအဖြစ် သိုလှောင်ထားပြီး နေ့ဘက်တွင် အလင်းရောင်ရရှိနိုင်ပြီး ၎င်းတို့၏ stomata ပိတ်သွားသည့်အခါ အသုံးပြုသည်။ ဤလိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းသည် cacti ကဲ့သို့သော CAM အပင်များအား ရေဆုံးရှုံးမှုကို အနည်းဆုံးဖြစ်စေစဉ် photosynthesis စွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိန်းသိမ်းနိုင်စေပါသည်။

သုတေသနနှင့် အသုံးချမှု

မှောင်မိုက်သော ဓာတ်ပြုမှုများကို လေ့လာခြင်းသည် အပင်ဇီဝဗေဒ၏ အခြေခံများကို နားလည်ရန်အတွက်သာမက စိုက်ပျိုးရေးနှင့် ဇီဝနည်းပညာတွင် လက်တွေ့ကျသော သက်ရောက်မှုများလည်း ရှိပါသည်။ ခေတ်သစ် စိုက်ပျိုးရေးတွင် စိန်ခေါ်မှုများထဲမှ တစ်ခုမှာ တိုးပွားလာနေသော ကမ္ဘာ့လူဦးရေ၏ လိုအပ်ချက်များကို ဖြည့်ဆည်းရန် အစားအစာသီးနှံများ၏ အလင်းစွမ်းအင်သုံး ဓာတ်ပြုမှု စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန်ဖြစ်သည်။ မှောင်မိုက်သော ဓာတ်ပြုမှုများနှင့် ကယ်လ်ဗင် သံသရာ၏ အသေးစိတ်အချက်အလက်များကို နားလည်ခြင်းဖြင့် သိပ္ပံပညာရှင်များသည် အလင်းစွမ်းအင်သုံး ဓာတ်ပြုမှု စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် သီးနှံထုတ်လုပ်မှုကို မြှင့်တင်ရန် ဗျူဟာများကို တီထွင်နိုင်ပါသည်။

စူးစမ်းလေ့လာနေသော ချဉ်းကပ်မှုတစ်ခုမှာ C4 အပင်များမှ C3 အပင်များထဲသို့ ဇီဝဖြစ်စဉ်လမ်းကြောင်းများကို မိတ်ဆက်ပေးရန် မျိုးရိုးဗီဇအင်ဂျင်နီယာပညာဖြစ်ပြီး ၎င်းသည် ရေနှင့် နိုက်ထရိုဂျင်အသုံးပြုမှု ထိရောက်မှုကို မြှင့်တင်ပေးပြီး အလင်းမှ အသက်ရှူခြင်းအန္တရာယ်ကို လျှော့ချပေးလိမ့်မည်ဟု မျှော်လင့်ရသည်။

ထို့အပြင်၊ RuBisCO အင်ဇိုင်းနှင့် ၎င်း၏ လုပ်ဆောင်ချက်ယန္တရားကို ပိုမိုနားလည်လာခြင်းက အင်ဇိုင်းကို ပိုမိုထိရောက်သော မျိုးကွဲများဖြင့် ပြုပြင်မွမ်းမံရန် သို့မဟုတ် အစားထိုးရန် အခွင့်အလမ်းများကို ဖွင့်လှစ်ပေးနိုင်ပြီး နောက်ဆုံးတွင် အလင်းစွမ်းအင်သုံး ဓာတ်ပြုမှု အထွက်နှုန်းကို တိုးတက်စေနိုင်သည်။

နိဂုံး

ဖိုတိုဆင့်သဆစ်၏ မှောင်မိုက်သော ဓာတ်ပြုမှုများသည် ကမ္ဘာမြေပေါ်ရှိ သက်ရှိများအတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော ရှုပ်ထွေးသော လုပ်ငန်းစဉ်များဖြစ်သည်။ ကယ်လ်ဗင် သံသရာမှတစ်ဆင့် အပင်များနှင့် အခြားအော်တိုထရိုဖစ် သက်ရှိများသည် လေထုကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်ကို စုပ်ယူပြီး အစားအစာနှင့် စွမ်းအင်အတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော အော်ဂဲနစ်ဒြပ်ပေါင်းများအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲပေးသည်။ မှောင်မိုက်သော ဓာတ်ပြုမှုများ၏ ယန္တရားများကို နားလည်ခြင်းနှင့် အသုံးချခြင်းသည် အပင်ဇီဝဗေဒအပေါ် ကျွန်ုပ်တို့၏ နားလည်မှုကို ပိုမိုနက်ရှိုင်းစေရုံသာမက စိုက်ပျိုးရေးနှင့် ဇီဝနည်းပညာတွင် ပိုမိုကျယ်ပြန့်သော အကျိုးကျေးဇူးများအတွက်လည်း တိုးတက်စေပါသည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်များသည် အပင်များ၏ အသက်ကိုသာမက အောက်ဆီဂျင်နှင့် အစားအစာအတွက် အပင်များအပေါ် မှီခိုနေရသော ကမ္ဘာပေါ်ရှိ သက်ရှိပုံစံအားလုံးကိုပါ ပံ့ပိုးပေးသောကြောင့် မှောင်မိုက်သော ဓာတ်ပြုမှုများ၏ အရေးပါမှုကို လွန်လွန်ကဲကဲ မပြောနိုင်ပါ။ မှောင်မိုက်သော ဓာတ်ပြုမှုများသည် အသက်ကို ထောက်ပံ့ပေးသော သဘာဝဖြစ်စဉ်များ၏ ပြီးပြည့်စုံမှုနှင့် အလှအပအတွက် အသက်ရှင်သော သက်သေတစ်ခုဖြစ်သည်။