Fotoğraflarynthesis, Dünya'daki yaşamın motorudur, bitkilerin, alglerin ve cyanobacteria'nın kimyasal enerjiye güneş ışığı dönüştürdüğü biyokimyasal süreç sadece onu gerçekleştiren organizmalara karşı koruma sağlamaz, aynı zamanda nefes aldığımız ve organik bileşikleri, yüzyıllardır modern moleküler biyolojinin temeli haline getiren bir dizi, derin enerji sınırlarımızı yeniden şekillendiren, yeni genetik manipülasyonlara ve tarıma yönelik yeni genetik manipülasyonlara yol açan yeni genetik manipülasyonlara yol açtı.

Erken Keşfetler: Fotoğraflarintez Araştırma Vakfı

Fotoğrafların bilimsel çalışması 17. yüzyılda başladı, ancak ilk açık deneyler, 1770'lerde İngiliz clergyman ve bilim adamı Joseph Priestley tarafından "zarar" olarak tanımlanabileceğini kanıtladı.Bu, bitkilerin bir ömür boyu yakılan bir gazla dolu bir hap koydu - birkaç gün sonra, oksijen olarak tespit edildiğini buldu.

Kısa bir süre sonra Hollandalı doktor Jan Ingenhousz, rahipley'nin çalışmasına genişletildi.Bir dizi deneyde, şimdi güneş ışığından gelen bitkilerin gerici etkisi olduğunu gösterdi.Sadece bitkilerin yeşil kısımları oksijen üretebiliyor ve bu sürecin karanlık bir temel prensibi olduğunu gördü.Ingenhousz da geceleri oksijen tüketiyor - şimdi yeniden dengeleniyoruz.

19. yüzyılda, İsviçre botanist Nicolas-Théodore de Saussure su ve karbondioksit rolünü ölçtü.Bitişte yetiştirilen bitkilerin kütlesini ölçerek, bakterilerden alınan karbon dioksitin ilk bağlantı olduğunu gösterdi.Bu fotoğraflar, organik maddeden organik madde inşa eden bir sentetik süreçtir.

20. yüzyılın başlarında yeni açıklamalar getirdi. Hollanda mikrobiyolog Cornelis van Niel, ışık tepkileri sırasında yeşil bitkilerdeki fotosentezleri karşılaştırdı.Bu keşif, oksijen ile serbest bırakmamızı önerdi ve 1940'larda test edilen ayrıntılı mekanik çalışmalar için sahneyi belirledi.

Moleküler Makine: Chloroplasts ve Pigments

Modern fotosentez anlayışı, kloroplastların incelenmesine dayanıyor, prosesin gerçekleştiği özel organelles. Chloroplasts, yaprakların ve yüzey alanını artıran, ışık absorpsiyonu denilen pigmentler ve protein kompleksleri olarak adlandırdı.

Işık yakalamanın birincil pigmenti klorphyllETHFLT:0)a) . . . . . ... ............................................................................................................................................................................................................................

Pigmentler ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürmek için organize edilir (LHCs) bu eğlenceli enerji reaksiyon merkezlerine doğru reaksiyon merkezidir. reaksiyon merkezi, enerji dönüşümlerini heyecanlandığında, PSI için P700'ye kadar şarj eden özel bir klorofil molekülüdür. Bitkilerde, bu fotosistemlerin iki farklı fotosistemi iki ayrı fotosistemi yanyana kadar takip edebilir ve Photosystem I (PSI) Her fotosisteminin ilk kez gelişmiş oksijeni gelişmiştir.

Işık-Dependent Reaksiyonları: Fotons'tan ATP ve NADPH'a

Işık bağlı reaksiyonlar güneş ışığının kimyasal enerjiye dönüştürüldüğü sahnedir. Bu reaksiyonlar seninlakoid membranlarda meydana gelir ve bir dizi protein komplekslerini içerir: PSII, cytokrob b6f kompleksi ve PSI, ATP sinthase ile birlikte.

Su Splitting ve Oksijen Evrimi

Işık PSII'yi vurduğunda, manganese içeren bir elektronu heyecanlandırır, kalsiyum ve oksijen atomları. o zaman oksitlenmiş P680, bir su molekülünü bölmek için bir elektron alır: 2 H2O → O2 + 4 H + 4 e-forum kompleksi (OEC) tarafından üretilen oksijen, tüm aerobik derslerine bağlı olarak, o da Olfötiklerin yapısını oluşturan oksijeni alır.

Elektron Transport Zinciri ve ATP Synthesis

PSII'den yüksek enerji elektronları, plastoquinone dahil olmak üzere bir dizi taşıyıcı boyunca geçiyor, ki bu gradient enzim ATP sininciazı ve plastocyanin. Bu arada, elektronlar protonları bonoyayayalı olmayan bir fotonla yeniden şarj ediyor.

Calvin Cycle: Karbonu Şekere Düzeltme

Calvin döngüsü – Amerikan Biyokimyacı Melvin Calvin ve 1950'lerde radyoaktif karbon-14 kullanarak meslektaşları tarafından keşfedildi – fotosentezin ikinci aşamasını oluşturuyor. klorplastiğin stroma ve NPH'nin organik moleküllerine doğrultması için ışık tepkilerini kullanıyor.

döngüsü üç aşamada devam eder: karbon düzeltmesi, azaltım ve CO2 ve RuBP arasındaki reaksiyon, hemen üçphoonlu moleküllerin iki molekülüne bölünmesini sağlamak için sabit bir şekilde azaltılır (Breb) RuBissCO (ribulose-1.5-bisfotofotofotofotofotozi) ve verimsiz olarak, yüksek miktarda enzimi tam olarak kabul edilir.

En düşük maliyetli aşamada, 3PGA, çikolata ve diğer organik bileşiklerin sentezinde kullanılan fosforludur ve NADPH tarafından her altı CO2 molekülü sabitlenmiş, bir Glokom molekülü (G3P) üretilir.

Fotorespiration: Maliyetli bir Side Reaksiyonu ve Evrimsel Adaptasyonlar

Fotorespirasyon, üçPGA molekülü üretmek yerine oksijen kullandığında ve bir fosforlu molekülü (2-fosphoglycolate) Bu verimsizlik birçok bitkide karbon-konuluşan yol mekanizmalarının evrimini tetikledi.

C4 fotoynthesis, 60 kattan fazla gelişti, RuBisCO'nun yerinde CO2 konsantre olmak için bir mekansal ayırma kullanır. C4 bitkiler (örneğin, şeker, şeker, C4 bitkilerinin yüksek sıcaklık ortamlarında gelişmesi için sabit bir şekilde sabitlenir.)

C4 ve CAM'ın moleküler temelini anlamak, bu yolların C3'e pirinç ve buğday gibi C3'e yönelik verimli ve verim geliştirmek için kullanılan modern fotosentez araştırmasının büyük bir odak noktasıydı.

Modern Breakthroughs ve Genetik Mühendisliği

Son iki yıl, fotosentezin moleküler anlayışı ve manipülasyonu konusunda olağanüstü ilerlemelere tanık oldu. genom sequencing, CRISPR-Cas9 gen düzenleme ve yüksek çözünürlüklü yapısal biyoloji, araştırmacılar artık fotosentez makinelerini daha önce basit bir şekilde değiştirebilirler.

RuBisCO Verimliliği

Daha iyi bir RuBisCO mühendisine yönelik çabaları yıllardır sürüyor.Lab'taki tarama RuBisCO farklı organizmalardan gelen farklı organizmalardan - kırmızı algler, cyanobacteria ve hatta bazı chemostik bakteriler – oksidatif yöntemler ile formlar tespit etmeyi umuyorlar ve daha düşük oksijen bağımlılığı ile ilgili çalışmalar.

Mühendislik Fotosör Pat yolları

Araştırmacılar Calvin döngüsünün kendisini yeniden tasarladılar. Örneğin, bilim adamları Tobias Erb tarafından yapılan alternatif karbon düzeltme yollarını diğer organizmalardan tanıttılar, örneğin redüktif glycine yolu veya sentetik “CETCH döngüsü” (bu algı çalışmaları metabolizmada yaratılan radikal yeniden motor için potansiyeli vurgulamaktadır).

Başka bir yaklaşım, ışık yakalama verimliliğini artırmaktır. Işık açma mekanizmasının boyutunu ve kompozisyonunu değiştirerek, araştırmacılar fotoinhibition olmadan yüksek ışık katlarını tolere edebilecek bitkileri yarattılar. "fotoğrafik gider" (NPQ) mekanizmasının belirlenmesi, saha denemelerinde verim artırmak için gösterilen aşırı enerjilerin% 20'ye kadar gösterdiği gibi.

Su kullanımı Verimliliği ve Stresi Keşfetmek

İklim değişikliği, su kaynakları, ısı ve yüksek CO2 seviyeleri ile üretkenliği artırmak için tehditler yaratıyor. Ayrıca, stoklama düzenlemeleri ile başa çıkmak için bitkilerin yeteneklerini artırmak için kullanılıyor.

Fotosentez ve İklim Değişikliği

Fotoğraflar anlamak iklim değişikliğini ele almak için kritiktir. Bir yandan, fotoğraflar, biyolojik organizmalar – özellikle de karasal bitkiler ve fitplankton – büyük karbon lavaboları etkileyen, antropojenik CO2 emisyonlarının% 30'unu – her yıl daha yüksek CO2 konsantrasyonunu korumak ve geliştirmek – iyi belgelenmiş ve büyüme ile ilgili olarak – iyi belgelenmiş, ancak CO2 seviyelerinin nasıl etkileyebileceğini araştırıyor.

Karbon yakalama ve depolama ile biyoenerji (BECCS) bu negatif emisyon teknolojisini üretmek için fotosentezlere dayanıyor ve CO2'nin doğrudan CO2'den elde edilen CO2'yi tasarlayan ve depolanan CO2'yi geliştirmek için, biyoenerji ürünlerinin fotosentezini geliştirmek (örneğin, poplar) doğrudan karbon-netral üretime giden bir yol sunmak için.

Future: Yapay Fotosentez ve Öteki

Fotosentez araştırmasının nihai hedefi, organik olmayan bir sistemde doğanın verimliliğini çoğaltmak veya hatta aşmaktır (örneğin, titanyum dioksit, kobalt bazlı su bazlı katalizörler) ilerlemeye veya CO2'yi sıvı yakıtlara ulaşmak, ancak doğal enerjilerin stabilitesine ve verimliliğini sağlamak, elektrocatatik tabakalarla entegre edilen son gelişmelerin azalmasına yardımcı olur.

Başka bir büyüleyici sınır, fotosentezdeki kuantum etkilerinin rolüdür. Deneyler, ışıklandırma kompleksleri içinde enerji transferinin kuantum koherensini içerebilir, enerji aynı anda reaksiyon merkezinde yerleşmeden önce birden çok yol boyunca hareket eder.

Son olarak, fotosentez çalışması, bir gezegendeki oksijen ve su buharının asgari ihtiyaçlarını anlayarak, su, ışık, CO2 ve bazı izler elementleri - yetersiz exoplanets aramalarını düzeltiyor.Bir gezegenin atmosferindeki oksijen ve su buharının spektral yaşamının varlığını anlayabilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Fotoğraflar anlamak için bilimsel yolculuk, genetik mühendislik ve sentetik biyoloji, büyüyen bir popülasyonu beslemek için eşsiz araçlardan biridir, iklim değişikliği ve sürdürülebilir yakıtlar üretmek. Ancak her atılım, fotosentez, bitki gelişimi ve çevre varyasyonu arasındaki en hassas oyunumuzu derinleştirir.

[FONT=0)Dönetici:[Dönemli)

  • [0]NASA: Fotoğraflarintez Dünya Üzerinde Yaşama Nasıl Destekliyor[Dönemli: 1 )
  • [FONT:0) Doğa: Mühendislik daha verimli bir Rubisco).
  • [0] BilimDaily: C4 fotosentez evrimi aydınlatılmış[Dönemli: 1 )
  • [FONT:0)PubMed: Fotosentez için Sentetik Biyoloji yaklaşımlar[Dönem: 1)
  • [FONT:0)IPCC: Arazi ve iklim değişikliği - karbon sequestrasyondaki fotosentez rolü).