Темнова реакції фотосинтезу. Досліди Кальвіна » I-MEDIC

Медичні статті » Біологія » Темнова реакції фотосинтезу. Досліди Кальвіна

Темнова реакції фотосинтезу. Досліди Кальвіна

Темнова реакції протікають в стромі хлоропластів, не вимагають світла і контролюються ферментами. В результаті цих реакцій відбувається відновлення діоксиду вуглецю з використанням енергії (АТФ) і відновлює здібності (відновлений НАДФ), вироблених в ході світлових реакцій. Послідовність темнових реакцій була визначена в США Кальвіном, Бенсоном і Бессемом в 1946-1953 роках. За цю роботу в 1961 р. Кальвін був удостоєний Нобелівської премії.

Схема, що показує принцип пристрою апарату Кальвіна типу «льодяник на паличці». Він складається з тонкого прозорого посудини, в якому вирощується культура одноклітинних водоростей. В експериментах по визначенню відстані, яку проходить вуглецем в процесі фотосинтезу, через суспензію водоростей продували діоксид вуглецю, що містить радіоактивний вуглець.

Досліди Кальвіна

У своїй роботі Кальвін використовував ізотоп вуглецю 14 С (період напіврозпаду 5570 років, див. додаток 1), який став доступний для дослідників тільки в 1945 р.

Крім того, Кальвін використовував паперову хроматографію, яка в той час була відносно новим, але рідко вживаним методом. Культури одноклітинних зелених водоростей Chlorella вирощували в популярному в даний час апараті, за формою нагадує льодяник на паличці. Культуру хлорели витримували з 14 С0 2 протягом різних проміжків часу, а потім швидко вбивали, поміщаючи в гарячий метанол. Розчинні продукти фотосинтезу екстрагували, концентрували і розділяли за допомогою двовимірної паперової хроматографії (рис. 7.16 та додаток 1). Мета даного експерименту полягала в тому, щоб простежити маршрут, по якому мічений вуглець через ряд проміжних сполук включається в кінцевий продукт фотосинтезу.

Ідентифікація продуктів фотосинтезу в водоростях після короткого періоду освітлення в присутності радіоактивного діоксиду вуглецю | 4С02. Для поділу продуктів використовується паперова хроматографія. Розташування з'єднань на папері дозволяє їх ідентифікувати. Присутність синтезованих речовин на хроматограмі виявляли за допомогою фотоплівки. Вона темніла там, де знаходилися радіоактивні сполуки.

З'єднання на хроматограмі виявляли за допомогою радиоавтографии. Для цього використовувалася фотоплівка, чутлива до випромінювання 14 С0 2. Фотоплівку накладали на хроматограму і вона темніла там, де знаходилися радіоактивні сполуки.

Вже після 1 хв інкубації з 14 С0 2 синтезувалися багато цукру і органічні кислоти, у тому числі амінокислоти. Використовуючи короткострокові витримки (протягом 5 с і менше), Кальвінові вдалося ідентифікувати перший продукт фотосинтезу - кислоту, яка містить 3 атома вуглецю (3С-кислота) - фосфогліцеріновую (ФГ). Надалі дослідник визначив всю послідовність проміжних сполук, в які включається мічений вуглець (стадії цього процесу будуть розглянуті нижче). З тих пір послідовність цих реакцій носить назву цикл Кальвіна.

...