Какая связь между световой и темновой реакциями фотосинтеза?

Меня больше всего беспокоит, зачем нужны темные реакции (те, которые производят гексозу)? Насколько я понимаю, единственной целью фотосинтеза является синтез углеводов, которые используются только для хранения энергии. Так почему же растения не запасают энергию непосредственно в виде АТФ (путем фотофосфорилирования), а не в виде углеводов? (Конечно, это было бы слишком плохо для других существ.)

Разрабатывая мой вопрос:

  1. Растения используют хлорофилл для преобразования энергии света в химическую энергию АТФ и НАДФН путем фотофосфорилирования и хемиосмоса.

  2. Затем растения используют АТФ и НАДФН для синтеза глюкозы в цикле Кальвина.

Итак, для чего нужен шаг 2? Почему бы растениям просто не использовать эти АТФ и НАДФН для своего метаболизма?

PS: хотя @David дал хороший ответ на текущую форму вопроса, выбранный ответ @christian по-прежнему остается выбранным, поскольку он ответил на мой первоначальный вопрос, например, почему избыток АТФ невозможен для растений, а не почему важен синтез углеводов. . Любые дальнейшие ответы/комментарии должны относиться к последнему, хотя ни один из них не может быть выбран как правильный, поскольку последний запрос не является исходным.

Нет, фотосинтез используется для ассимиляции неорганического углерода, чтобы использовать его в биосинтезе (вот что означает «синтез»). Это имеет мало общего с энергией. Существуют квазифотосинтетические бактерии, которые используют свет только для сбора энергии, поэтому они зависят от производителей органического углерода первого уровня (организмы с функционирующим циклом Кальвина, циклом Арнона и т. д.). Вам нужен органический углерод для производства белков, нуклеиновых кислот и липидов.
спасибо, я на самом деле был введен в заблуждение тем фактом, что углеводы синтезируются только для хранения энергии, и совершенно забыл, что все наше тело основано на углероде, который мы в основном получаем из углеводов и их производных ;-)
Растения являются эукариотами и имеют митохондрии, поэтому они также выполняют гликолиз и окислительное фосфорилирование. Животные запасают энергию в АТФ не больше, чем растения. Мы храним его в гликогене и жирах.
Да, сэр @AMR. Я понял это сейчас, поэтому я выбрал ответ ниже как правильный и поблагодарил Эли за комментарий ;-)
Углеводы не так легко выделяют энергию, поэтому их можно использовать для хранения и транспортировки на большие расстояния. Подобно листу бумаги (пусть и целлюлозному), воспламеняется только при прикосновении к пламени, хотя реакция экзотермическая.
Почему многие биологические процессы излишне сложны. Все (структура/функция), встречающееся в природе, является результатом случайности. Ничего не произошло «намеренно». В случайных событиях мутаций и т. д., которые становятся полезными для определенного небольшого контекста; выбирается.
В ответ на ваш ПС. Если то, что вы говорите, действительно было вашим намерением, зачем ковыряться в растениях? Животные также не хранят энергию в виде АТФ. И ваше первоначальное название «Почему фотосинтез так сложен?» фокусировался на фотосинтезе, как будто вы только что познакомились с предметом и могли видеть важность световой реакции (возможно, рассмотренной в одной из глав книги, такой как Берг и др., и были озадачены дополнительной сложностью отдельная глава о темной реакции, которую вы предполагали для хранения — как вы признали в своем ответе @EliKorvigo.
@ Дэвид, ты слишком много на себя берешь. Я выбрал растения, потому что животные не синтезируют глюкозу (ну, с нуля). И мой заголовок вопроса был посвящен фотосинтезу, потому что световые и темновые реакции находятся в (совершенно) прямой зависимости, но такой связи нет нигде (особенно у животных). Опять же, почему был задан этот вопрос, это длинная история, которую я не хочу касаться.
@another'Homosapien' Относительно: «животные не синтезируют глюкозу» — на самом деле мы это делаем, это называется глюконеогенезом.
@eli ах, мой друг! Вот почему я сказал "с нуля". Комментарии, имеющие ограничение по размеру, на самом деле не место для написания с правильной семантикой, вам просто нужно понимать некоторые вещи. Ладно, позвольте мне рассказать вам историю: этот аккаунт принадлежал моему сыну, он задал этот (и еще несколько) вопросов. Я, не желая делать новое удостоверение личности, начал пользоваться его аккаунтом и отвечать на вопросы. Он почти не пользуется этим сайтом. Так что не думайте, что я новичок ;)
@WYSIWYG этот вопрос был задан раньше, чем другой, так что... :D
@another'Homosapien' я понял после пометки. Я попросил модов объединить другой вопрос с этим, если это возможно.

Ответы (2)

АТФ — плохая среда для хранения энергии, как подробно описано здесь .

  • АТФ имеет молекулярную массу 507 Да.
  • Глюкоза имеет молекулярную массу 180 Да и содержит такое же количество энергии, как 31 молекула АТФ.
Этот ответ касается одного аспекта вопроса «Почему запасать энергию в виде углеводов, а не АТФ?» Он мог бы также учитывать фактические формы хранения (полимеризованные гексозы) и такие факторы, как их нейтральность и осмотические свойства. Однако это не оспаривает утверждения вопроса о том, что единственной целью синтеза углеводов в темновой реакции является их хранение. Это не так и даже не является основной целью, как объясняется в моем собственном ответе.

извинения

На этот вопрос есть очень простой ответ, который был предоставлен в комментарии @EliKorvigo (и подтвержден автором) за два года до написания этого ответа. Однако комментатор не опубликовал ответ, поэтому автор вместо того, чтобы отозвать свой вопрос, принял ответ, который, хотя и не является фактически неверным, не является полным ответом на вопрос. Я считаю, что фотосинтез — достаточно важная тема, и на нее следует дать более исчерпывающий ответ.

Заблуждение

Плакат пишет в своем вопросе:

«Единственной целью фотосинтеза является синтез углеводов, которые используются только для хранения энергии ».

На самом деле, как подчеркивается в более простых отчетах , чем раздутые учебники по биохимии ,

«Основной целью фотосинтеза является синтез углеводов — а из них и других органических соединений, — из которых состоят сами живые организмы (растения и фотосинтезирующие бактерии)».

Цель двух реакций фотосинтеза

Темновая реакция: превращает CO 2 в углеводные соединения.

Световая реакция: Преобразует световую энергию в химическую энергию для обеспечения синтеза углерод-углеродных и других связей углеводов, а также НАДФН, необходимого для восстановления CO 2 .

(Для получения дополнительной информации см ., например , гл. 20 и гл. 19 соответственно Берга и др.)

Распределение углеводов в растениях и другие функции

Фотосинтез происходит в тех (зеленых) тканях растений, которые содержат хлоропласты. Углеводный продукт должен распределяться по тем другим тканям, которые не содержат хлоропластов. Этот транспорт осуществляется через флоэму, при этом глюкоза 6-Ф и фруктоза 6-Ф сначала превращаются в нейтральную транспортную форму, сахарозу. ( см. SparkNotes для простого резюме или Liu et al. (2012) для более продвинутого рассмотрения.)

Хотя большая часть сахарозы будет метаболизироваться, чтобы обеспечить структурные компоненты, из которых состоят ткани (особенно целлюлоза), некоторая ее часть будет использоваться для образования АТФ и НАДФН, необходимых для метаболизма.

Запас углеводов в растениях

Принятый ответ может быть воспринят как признание ошибки в вопросе о том, что целью производства гексозы в фотосинтезе является хранение, и, кроме того, подразумевается, что глюкоза является формой хранения углеводов в растениях. Конечно, полимерные гексозы, крахмал и сахароза являются основными запасными формами углеводов в растениях вместе с некоторыми жирами и маслами , особенно в семенах.

Это хороший ответ, но я выбрал более ранний ответ, потому что он был по делу. У меня нет проблем с измененной формой вопроса (которая, действительно, ведет его в другом направлении), поскольку это также хороший вопрос для сайта, но я не могу принять ваш ответ сейчас, потому что он не отвечает на исходный запрос. (как я пришел к этому вопросу - долгая история). В любом случае, +1 за старание :)
@another'Homosapien' — Нет проблем с тем, какой ответ будет принят. Просто случайно наткнулся на этот вопрос и почувствовал, что требуется ответ, касающийся цели темной реакции, в дополнение к ответу, касающемуся только накопления энергии.
Какая связь между световой и темновой реакциями фотосинтеза?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v