Обсуждение растений

[Наблюдатель 15 203]

В этой теме обсуждаем "растительные" вопросы, не связанные с определением:

айва, бальтракан, бузина, земляника и клубника (часть1, часть2), ива, камыш и рогоз, кедр и сосна (часть1, часть2), орляк и другие папоротники, тульская пихта, ясенец

[vsh 6 059]

1 час назад, =SM= сказал:

Я думаю, там описка вышла, все же 8-10 фотонов на одну CO2, а не на одну глюкозу.

Все же загляните по ссылке! Уверен, способ Вы найдете. Там описАться нужно было сразу несколько раз подряд (причем по-разному), во что совсем уж трудно поверить.

 

Меня настораживает во-первых, использование калорий - от них во всех сферах кроме питания-похудения отказались вскоре после введения в обиход системы СИ (редакторы журналов сразу вычеркивали). Во вторых, использование сочетания "моль фотонов": хоть понять и нетрудно, но звучит на мой вкус диковато. И еще, 11% (а не 10-12) намекает на высокую точность, хотя ей тут и не пахнет и даже пахнуть не может.

 

В сумме все это наводит на мысль, что цепь рассуждений в обоих источниках слизана из какой-то старой монографии (или даже учебника) и немного "подправлена" в меру понимания авторов.

 

Выяснил у Гугла, что "моль фотонов" называется Эйнштейном и якобы очень удобен для расчетов в теме фотосинтеза. Ну да, "величайший ум в истории человечества", а именной единицы-то и нет! ))

[=SM= 39 970]

@vsh 

Насчет моля - это нормально, любые частицы молями допустимо измерять, когда это удобно.

 

Насчет фотонов... Там речь про гексозу, а не глюкозу (которая декстроза иначе). А гексоза получается вот так по описанию цикла Калвина, который кстати фотонезависимый, хотя и происходит в хлоропластах - он работает и в темновой фазе тоже.

 

"Цикл состоит из трёх стадий: на первой под действием фермента рибулозобисфосфат-карбоксилаза/оксигеназа происходит присоединение CO2 к рибулозо-1,5-бисфосфату и расщепление полученной гексозы на две молекулы 3-фосфоглицериновой кислоты (3-ФГК) ..."

 

И вот выход синтеза этого цикла - одна молекула 3-ФГК из двух, на которые развалилась эта гексоза, а вовсе не глюкоза (вторая молекула 3-ФГК  идет обратно в цикл по кругу). На это расходуется одна молекула CO2, три АТФ (дефосфорилируются до АДФ) и две НАДФН (отдает водород, становится НАДФ+) (вроде как, могу ошибиться в количествах). А вот чтобы сделать АТФ (фотофосфорилируется изАДФ) и НАДФН (восстанавливается из НАДФ+ под действием света) - как раз и нужны фотоны. Чтобы сделать глюкозу, как я понял, надо 6 штук 3-ФГК, и, возможно, еще сколько-то АТФ/НАДФН (не знаю точно нужны или нет) - это делается не в этом цикле, а где-то еще. То есть никаких ошибок нет - количество фотонов указано на одну гексозу (т.е. на выход одной 3-ФГК из цикла с захватом одной CO2), а фотоны тут не напрямую используются, а через энергию, запасенную в АТФ  и НАДФН в процессе собственно световой фазы.

[vsh 6 059]

Гек

47 минут назад, =SM= сказал:

речь про гексозу, а не глюкозу (которая декстроза иначе)

Гексоза - собирательное название всех С-6 сахаров (глюкоза + фруктоза + ?), а декстроза - синоним глюкозы.

 

То что я усвоил про цикл Кальвина (ссылка у меня выше), это что одна молекула ФГК (С-3) из СО2 требует затраты одной NADPH. А потом две С-3 дают гексозу уже без большого расхода энергии. У меня от биохимических названий мозги встают дыбом, поэтому могу аргументировать только косвенно. Восстановление CO2 даже до муравьиной кислоты (она, вероятно, уже горит) требует целую кучу энергии (а до формальдегида или метанола - еще больше). Ну а глюкоза С-6 из глицерина С-3 или наоборот - это уже достаточно мирные процессы.

 

Все, я дальше вглубь не полезу - меня тема (грубоватой) ОЦЕНКИ энергетической эффективности фотосинтеза не задевает совершенно. Над прямым экспериментом я немного пораздумывал, но такого я не потяну. А если бы (лет 20 назад) даже придумал, блестящее провел и (о чудо!) опубликовал в читаемом журнале, профильная биологическая общественность отвергла бы это с громким треском.

[=SM= 39 970]

1 час назад, vsh сказал:

требует затраты одной NADPH.

Там условно нарисовано, что она одна. А вот по основной ссылке написано точнее -  Operating in the Calvin cycle, the resulting two molecules of NADPH can produce one hexose molecule. И во "второй фазе" нужно две АТФ, а не одна. Есть более точные картинки - вот "3 круга на 1 С3-сахар":

 

Чтобы получить С-6 сахар, надо 6 "кругов" (это логично - надо захватить 6 штук СО2). Куда девается еще два углерода из 3-ФГК, если только один отцепляется в сахар, я не знаю, как-то дальше где-то метаболизируются наверное. Или две 3-ФГК с 6 кругов уходят в глюкозу, а остальные 4 - в регенерацию в цикле, как вариант.

 

Ну и по логике - я не вникал сильно, но если в цикле захватилась одна СО2, а отцепился 3-ФГК с тремя С, то должно при регенерации вернуться в цикл два углерода откуда-то, на картинках это не ясно, откуда.

[=SM= 39 970]

1 час назад, vsh сказал:

У меня от биохимических названий мозги встают дыбом

Вот, чтобы совсем дыбом-дыбом. Накопалось в интернете.

general-plant-physiology-MP9.pdf

 

Да, вторая версия, что две 3-фгк с 6-ти кругов в глюкозу, остальные в регенерацию оказалась правильной.

[vsh 6 059]

@=SM= Общую физиологию растений даже скачивать не стал! Читайте сами, если по вкусу.

 

Если вы для себя разобрались, как с помощью 6х8=48 фотонов из 6 CO2 получается одна глюкоза - это замечательно!. Но значит в Университете Джорджии в Атланте студентам впаривают откровенную чушь:

 

The energy derived from light absorption is used in particular pathways to achieve the final result of synthesis of sugars. Since the pathways are known, a theoretical maximum efficiency can be calculated. It is known that a total of 8 photons of light must be absorbed to reduce two molecules of NADP+. Operating in the Calvin cycle, the resulting two molecules of NADPH can produce one hexose molecule.

 

Чушь, конечно, нельзя исключить и меня это особо не огорчает. Но оттуда же следует, что с эфективностью фотосинтеза дело обстоит вовсе не так просто, как вы зачем-то заявили в самом начале этого обсуждения. На него я потратил немало времени и нервов, причем совершенно попусту.

[=SM= 39 970]

1 час назад, vsh сказал:

Чушь, конечно, нельзя исключить и меня это особо не огорчает.

Да не чушь - я же выше писал, Вы просто не поняли. Это не глюкоза имеется в виду под гексозой в этой фразе, а та гексоза, которая получается в цикле Калвина захватом одной СО2, и которая разваливается на 2 шт. 3-ФГК, и которая как раз использует эти 2хНАДФН в одном круге цикла. А для синтеза глюкозы это 6 раз надо повторить - синтез "той" гексозы, о которой речь, её развал на 2 шт. 3-ФГК, и забор оттуда с этих 6-ти кругов 2-х штук 3-ФГК на глюкозу. Итого эти 6х8 и будут. 

Я считаю, что тут все просто и понятно, просто надо внимательнее изучить вопрос этого цикла. И не путать ту гексозу, которая в каждом круге цикла производится из одной СО2, с глюкозой, которая вообще вне цикла делается, и требует 6 синтезов "той" гексозы.

 

PS

и да, про 8-10 тоже объяснимо, так как там (в растении) есть регуляция между синтезом глюкозы и другими процессами, в каких-то случаях растение будет синтезировать меньше глюкозы, но больше дышать (потреблять О2 и выдыхать СО2), в каких-то наоборот, больше потреблять СО2 и синтезировать сахара и пр. В обоих путях одинаковое количество энергии расходуется, но синтезирует глюкозу только один путь.

[vsh 6 059]

7 минут назад, =SM= сказал:

Я считаю, что тут все просто и понятно, просто надо внимательнее изучить вопрос этого цикла.

Фокус в том, что в Wiki худо-бедно справились с оценкой, не залезая в дебри этого цикла и даже не упоминая его.

 

А если честно пройти весь путь от поглощения фотона антенной до НАДФН (через хлорофилл реакционного центра, перенос электрона, хиноны, мембраны и черта в ступе) и закончить Кальвином, то лучше заранее вызвать санитаров.

 

Но а вы конечно, правы, разумеется!

 

P.S. За мои страдания, уж откройте секрет (можно в ЛС), куда уйдут ваши 10+ литров консервированных сморчков? Мы с женой заготавливаем за год где-то 10 литров соленых грибов, но и то львиную долю пристраиваем на сторону (постящимся и закусывающим).

[=SM= 39 970]

13 минут назад, vsh сказал:

куда уйдут ваши 10+ литров консервированных сморчков?

Я их жарю и не дожариваю, ну как бы тушу - выпариваю в сковородке, но не до конца, добавляю туда жареные лук-морковь, раскладываю горячими по банкам, и стерилизую в автоклаве. На выходе получается банка, открыв которую, можно дожарить грибы, или сразу сварить грибной суп. Так еще делаю шапки, лисички, опята. Потом  весь безгрибный сезон расход в среднем 1-2 банки в неделю, ну и что-то раздается.

[vsh 6 059]

2 минуты назад, =SM= сказал:

Потом  весь безгрибный сезон расход в среднем 1-2 банки в неделю, ну и что-то раздается.

Мы столько не съедим!

 

Про 8-10 фотонов у меня как раз не возникало вопросов. Дело а том, что у первичных пико- и наносекундных процессов вовсе не единичная эффективность. Сказываются и безызлучательные потери возбуждения и рекомбинация первичных разделенных зарядов. Вот тут я неплохо ориентируюсь!

 

Как обстоят дела в ферментативных циклах - не знаю. Вроде бы их долго шлифовала эволюция. Но вот 0.95 - вроде бы отлично, а в шестой степени будет уже всего 0.73.

 

А в довершение всего и хлорофилл и первичные участники переноса электрона неминуемо "выгорают" (разрушаются) и их приходится синтезировать заново (или штопать?). И это тоже требует ресурсов. Из-за того, что фотоэлектрические системы на органической основе сами себя штопать не могут, они и живут совсем недолго. Продемонстрируют рекордную эффективность и "скиснут".

 

 

[=SM= 39 970]

17 минут назад, vsh сказал:

А в довершение всего и хлорофилл и первичные участники переноса электрона неминуемо "выгорают" (разрушаются) и их приходится синтезировать заново (или штопать?). И это тоже требует ресурсов.

А на это (в том числе) как раз глюкоза и расходуется, поэтому эти потери уже не считаются - они вне пути от фотона до глюкозы. Это не потери фотонов/электронов или АТФ/НАДФН, это уже потери готовой глюкозы. Причем большая часть глюкозы идет на рост и "штопание", а меньшая перерабатывается во всякие крахмалы, фруктозы и сахарозы, которые накапливаются в растении.

[vsh 6 059]

Тут можно поспорить, но как-то уже не хочется.

 

Почему-то АТФ, как "универсальный клеточный энергентческий субстрат" сменился на глюкозу. Крахмал или целлюлоза - эти точно из нее. А для ремонта скорей уж потребуется АТФ. Его тоже можно получить через глюкозу, но выгодней сберечь, произведя чуть меньше глюкозы.

 

Неиссякаемая дискуссия началась с вопроса: какая часть энергии поглощенного света уходит в тепло, а какая запасается в продуктах фотосинтеза? То, что ушло (через фотосинтез) на бесконечный ремонт (хоть через глюкозу, хоть через АТФ) - это тоже ушло в тепло (ничего не запаслось).

[=SM= 39 970]

10 минут назад, vsh сказал:

Почему-то АТФ, как "универсальный клеточный энергентческий субстрат" сменился на глюкозу.

Глюкоза это не субстрат, это "строительный материал".  АДФ/АТФ делается "de novo" тоже из глюкозы - рибозо-5-фосфат - образование пуринового кольца - ИМФ - АМФ - АДФ - АТФ. Целлюза - клеточная стенка - это вообще её полимер. НАДФ+ тоже делается из глюкозы (окислительная ветвь пентозофосфатного пути). Ну и т.д.

 

10 минут назад, vsh сказал:

То, что ушло (через фотосинтез) на бесконечный ремонт (хоть через глюкозу, хоть через АТФ) - это тоже ушло в тепло (ничего не запаслось).

Это конечно так. Но я бы не утверждал, что "жизнеобеспечение" растения - это уход в тепло. Оно ничего не запасает в растении, но поддерживает его рост и развитие - без него растение просто погибнет.

[vsh 6 059]

9 часов назад, =SM= сказал:

 я бы не утверждал, что "жизнеобеспечение" растения - это уход в тепло. Оно ничего не запасает в растении, но поддерживает его рост и развитие - без него растение просто погибнет.

 

Поскольку ничего не запасается (сохраняется состав), то для соблюдения закона сохранения энергии остается только выделить тепло. Еще можно залезть вверх или испустить квант.  Ну а рост, развитие, гибель - с точки зрения физики (в лице закона сохранения) просто слова. В биологии они царят, ну и что с того?

 

Ну хватит уже спорить!

[=SM= 39 970]

59 минут назад, vsh сказал:

ничего не запасается (сохраняется состав)

Состав не сохраняется - на место одной "сломанной" молекулы встает другая, а "старая" метаболизируется, разваливается на какие либо другие соединения (например на аминокислоты, если это был белок) и используется для создания третьих молекул. Физически, может быть, при этом какое-то тепло и выделяется, а может и наоборот, на это расходуется запасенная энергия. Этого я не знаю. Если оставаться в рамках темы - то растению как организму проще пересоздать целый тилакоид, или целую фотосистему, взамен "сломанных", синтезом по ДНК/РНК,  а старый уничтожить и пустить на запчасти. А то и просто отрастить новый лист, а старый отомрет апоптозом. В строгом физическом смысле тут есть "запасание" - новая молекула синтезирована, а старая молекула никуда из растения не делась, из её частей будут созданы следующие. Либо, в случае апоптоза, клетка просто высохнет, вода испарится, остальное останется, пока это не сожрут микроорганизмы.

 

Еще есть уже упомянутое дыхание. Это, насколько я понял, используется для ликвидации лишней запасенной энергии, и вот тут да, тепло выделяется, потому что органика окисляется кислородом атмосферы до СО2, который обратно выделяется в атмосферу (отсюда и нечеткие 8-10 фотонов, если я верно понимаю, интенсивность дыхания может быть разной, а может и вообще отключаться).

 

Мы опять в разных терминологиях, поэтому это нельзя называть спором - каждый о своем в своем смысле. Под "запасается" я подразумеваю не строгий физический смысл, а биологический - запас углеводов, жиров, белков, клетчатки (целлюлозы) и прочих веществ в плодах, корнеплодах, корневищах и т.п., которые позволяют растению продолжить жизнь после отмирания и/или размножиться.

[vsh 6 059]

"Живая сила" отменяет законы сохранения, как досадную помеху.

[=SM= 39 970]

4 минуты назад, vsh сказал:

"Живая сила" отменяет законы сохранения, как досадную помеху.

Не пойму. В чем отмена, если ничего не пропало и не появилось ниоткуда? Попорченная структура развалилась на "детали", из которых потом соберут другие структуры, либо она отомрет и пойдет на корм бактериям.

[vsh 6 059]

Спор глухого со слепым истины родить не может. Да и кому она нужна на форуме потребителей грибов? Стоило бы попросить модератора удалить весь этот пустопорожний треп! Или продолжайте его с третьей участницей (на общем языке), но я ухожу!

[=SM= 39 970]

3 часа назад, vsh сказал:

Спор глухого со слепым истины родить не может.

Я, к слову, ни в каком споре не участвовал изначально, и спора в планах не было и нет. Я лишь пересказал прописные истины, доказанные биохимиками ранее, известные из бесчисленных источников. За которые даже Нобелевку по химии выдали.  И немного пояснил своими словами. И, собственно, всё рассказал, что хотел. Про нарушения законов сохранения ничего не понял. Какой может быть спор при полном непонимании? Никакой. Собственно, одно и тоже перемалывать по кругу второй-третий раз мне тоже не интересно. А вот про нарушение законов сохранения в биохимии растений не отказался бы от какой нибудь ссылочки, где было бы понятнее, чем с Ваших слов.

[vsh 6 059]

59 минут назад, =SM= сказал:

спора в планах не было и нет

 

А уж у меня-то до какой степени не было желания вступать в спор с профессионалом в этом деле! 

 

Про нарушение законов сохранения с участием "живой силы" - это был сарказм. Я имел в виду представления, бытовавшие 200+ лет назад, когда получение мочевины in vitro из неорганических веществ произвело переворот в науке. Автору даже памятник воздвигли по месту работы (Гетинген).

 

Думаю, в серьезных биохимических публикациях нарушения закона сохранения энергии не найти: дотошные рецензенты заклевали бы, а редактор зарубил. А вот в каком-нибудь узкопрофильном российском журнале в работе из захолустного ВУЗа такое найдется практически наверняка. Мне лет 5(?) назад попалось на глаза откровенное нарушение второго начала термодинамики в одном из Сколковских проектов (уже получившем финансирование!).