8.E: פוטוסינתזה (תרגילים)

Last updated

Oct 31, 2023
Page ID
205702
Save as PDF
- 8.3: שימוש באנרגיית אור לייצור מולקולות אורגניות
- 9: תקשורת סלולרית

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

8.1: סקירה כללית של פוטוסינתזה

פוטוסינתזה חיונית לכל החיים על פני כדור הארץ; גם צמחים וגם בעלי חיים תלויים בכך. זהו התהליך הביולוגי היחיד שיכול ללכוד אנרגיה שמקורה בחלל החיצון (אור השמש) ולהמיר אותה לתרכובות כימיות (פחמימות) שכל אורגניזם משתמש בהן בכדי להניע את חילוף החומרים שלו. בקצרה, האנרגיה של אור השמש נלכדת ומשמשת להמריץ אלקטרונים, המאוחסנים אז בקשרים הקוולנטיים של מולקולות הסוכר.

סקירת שאלות

איזה מהמרכיבים הבאים אינו משמש הן את הצמחים והן את הציאנובקטריה לביצוע פוטוסינתזה?

כלורופלסטים
כלורופיל
פחמן דו חמצני
מים

תשובה: א

אילו שני מוצרים עיקריים נובעים מפוטוסינתזה?

חמצן ופחמן דו חמצני
כלורופיל וחמצן
סוכר/פחמימות וחמצן
סוכר/פחמימות ופחמן דו חמצני

תשובה: ג

באיזה תא של תא הצמח מתרחשות התגובות הבלתי תלויות באור של פוטוסינתזה?

תילקואיד
סטרומה
קרום חיצוני
מזופיל

תשובה: ב

איזו אמירה לגבי תילקואידים באוקריוטים אינה נכונה?

תילקואידים מורכבים לערימות.
תילקואידים קיימים כמבוך של ממברנות מקופלות.
החלל המקיף את התילקואידים נקרא סטרומה.
תילקואידים מכילים כלורופיל.

תשובה: ב

תגובה חופשית

מהי התוצאה הכוללת של תגובות האור בפוטוסינתזה?

תשובה: התוצאה של תגובות אור בפוטוסינתזה היא הפיכת אנרגיית השמש לאנרגיה כימית שהכלורופלסטים יכולים להשתמש בה כדי לבצע עבודה (בעיקר ייצור אנבולי של פחמימות מפחמן דו חמצני).

מדוע טורפים, כמו אריות, תלויים בפוטוסינתזה כדי לשרוד?

תשובה: כי אריות אוכלים בעלי חיים שאוכלים צמחים.

מדוע נושאי אנרגיה נחשבים "מלאים" או "ריקים"?

תשובה: נושאי האנרגיה הנעים מהתגובה התלויה באור לתגובה הבלתי תלויה באור הם "מלאים" מכיוון שהם מביאים אנרגיה. לאחר שחרור האנרגיה, נושאי האנרגיה ה"ריקים "חוזרים לתגובה התלויה באור כדי להשיג יותר אנרגיה. אין הרבה תנועה ממשית מעורבת. ^{גם ATP וגם NADPH מיוצרים בסטרומה שם הם משמשים גם ומומרים מחדש ל- ADP, Pi ו- NADP +.}

8.2: התגובות תלויות האור של הפוטוסינתזה

כמו כל צורות האנרגיה הקינטית האחרות, האור יכול לנוע, לשנות צורה ולהירתם לעבודה. במקרה של פוטוסינתזה, אנרגיית האור מומרת לאנרגיה כימית, בה משתמשים פוטואוטוטרופים לבניית מולקולות פחמימות. עם זאת, אוטוטרופים משתמשים רק בכמה מרכיבים ספציפיים של אור השמש.

סקירת שאלות

איזה מהמבנים הבאים אינו מרכיב של מערכת צילום?

סינתאז ATP
מולקולת אנטנה
מרכז תגובה
מקבל אלקטרונים ראשוני

תשובה: א

כמה פוטונים צריך כדי להפחית באופן מלא מולקולה אחת של ^NADP+ל - NADPH?

תשובה: ב

איזה קומפלקס אינו מעורב בהקמת תנאים לסינתזת ATP?

מערכת צילום I
סינתאז ATP
מערכת צילום II
קומפלקס ציטוכרום

תשובה: ג

מאיזה מרכיב בתגובות תלויות האור נוצר NADPH בצורה הישירה ביותר?

מערכת צילום II
מערכת צילום I
קומפלקס ציטוכרום
סינתאז ATP

תשובה: ב

תגובה חופשית

תאר את מסלול העברת האלקטרונים ממערכת הצילום II למערכת הצילום I בתגובות תלויות אור.

תשובה: פוטון של אור פוגע במולקולת אנטנה במערכת הצילום II, והאנרגיה המשתחררת על ידה עוברת דרך מולקולות אנטנה אחרות למרכז התגובה. האנרגיה גורמת לאלקטרון להשאיר מולקולה של כלורופיל a לחלבון מקבל אלקטרונים ראשוני. האלקטרון עובר דרך שרשרת הובלת האלקטרונים ומתקבל על ידי מולקולת פיגמנט במערכת הצילום I.

מהם התפקידים של ATP ו-NADPH בפוטוסינתזה?

תשובה: שתי המולקולות הללו נושאות אנרגיה; במקרה של NADPH, יש לו כוח מפחית המשמש לדלק את תהליך ייצור מולקולות הפחמימות בתגובות בלתי תלויות באור.

8.3: שימוש באנרגיית אור לייצור מולקולות אורגניות

לתוצרים של התגובות התלויות באור, ATP ו-NADPH, יש תוחלת חיים בטווח של מיליוניות השניות, בעוד שתוצרי התגובות הבלתי תלויות באור (פחמימות וצורות אחרות של פחמן מופחת) יכולים לשרוד מאות מיליוני שנים. למולקולות הפחמימות שייווצרו יהיה עמוד שדרה של אטומי פחמן. מאיפה מגיע הפחמן? זה מגיע מפחמן דו חמצני, הגז שהוא תוצר פסולת של נשימה בחיידקים, פטריות, צמחים ובעלי חיים.

סקירת שאלות

איזו מולקולה חייבת להיכנס למחזור קלווין ללא הרף כדי שהתגובות הבלתי תלויות באור יתקיימו?

רוביסקו
RuBP
3-PGA
CO ₂

תשובה: ד

איזה סדר של המרות מולקולריות נכון למחזור קלווין?

$\text{RuBP} + \text{G3P} \rightarrow \text{3-PGA} \rightarrow \text{sugar}$
$\text{RuBisCo} \rightarrow \text{CO}_2 \rightarrow \text{RuBP} \rightarrow \text{G3P}$
$\text{RuBP} + \text{CO}_2 \rightarrow \text{[RuBisCo]} \enspace \text{3-PGA} \rightarrow \text{G3P}$
$\text{CO}_2 \rightarrow \text{3-PGA} \rightarrow \text{RuBP} \rightarrow \text{G3P}$

תשובה: ג

היכן בתאים איקריוטיים מתרחש מחזור קלווין?

קרום תילקואיד
לומן תילקואיד
סטרומה כלורופלסט
גראנום

תשובה: ג

איזו אמירה מתארת נכון את קיבוע הפחמן?

ההמרה של CO ₂ לתרכובת אורגנית
השימוש ברוביסקו ליצירת 3-PGA
ייצור מולקולות פחמימות מ-G3P
היווצרות RuBP ממולקולות G3P
_{השימוש ב- ATP ו- NADPH להפחתת CO 2}

תשובה: א

תגובה חופשית

מדוע השלב השלישי של מחזור קלווין נקרא שלב ההתחדשות?

תשובה: מכיוון ש-RuBP, המולקולה הדרושה בתחילת המחזור, מתחדשת מ-G3P.

איזה חלק מהתגובות הבלתי תלויות באור יושפע אם תא לא יוכל לייצר את האנזים RuBisCO?

תשובה: אף אחד מהמחזור לא יכול להתקיים, מכיוון ש- RuBisCO חיוני בתיקון פחמן דו חמצני. באופן ספציפי, RuBisCO מזרז את התגובה בין פחמן דו חמצני ל- RuBP בתחילת המחזור.

מדוע נדרשות שלוש סיבובים של מחזור קלווין כדי לייצר G3P, התוצר הראשוני של הפוטוסינתזה?

תשובה: מכיוון של- G3P יש שלושה אטומי פחמן, וכל סיבוב במחזור לוקח אטום פחמן אחד בצורה של פחמן דו חמצני.