我认为我们现在准备好学习一些暗反应相关的知识
但是要记住我们在光合作用整个环节的位置
光子进来 在光反应中激活叶绿素中的
电子
在那些光子能量逐渐降低时
上个视频中我们在这里看到过这个过程
那些光子进入越来越低的能态时
这个过程所有反应都在这里的类囊体膜上进行
你可以想象- 我用不同的颜色画出来
你可以想象它在这里发生
当光子进入越来越低的能态时 两个事情发生了
一是释放的能量能够
使产生的氢原子越过这个薄膜
然后这里会聚集大量氢原子
那些回到ATP合酶处
驱动ATP合酶产生ATP
然后最后的电子受体或者是氢受体
这取决于你怎样看待
NAD+与整个氢原子结合
两个副产物就是
在光合反应的光循环中继续使用的两个副产物
我想是在光反应中
我不应该称它为光循环-
我写在这里 ATP和NADPH
副产物产生是因为我们需要电子来代替第一个被激活的电子
我们从水中得到电子 我们也产生氧气
这是这个反应中非常有价值的副产物
现在有ATP和NADPH
我们准备好进入暗反应
我想要再次强调
即使称为暗反应
并不意味着发生在晚上
它实际上和光反应同时发生
它在太阳出来的时候发生
被称为暗反应的原因是
它们与光无关 它们不需要光子
它们只需要ATP NADPH 二氧化碳
让我们更好地理解一下这里发生的过程
我往下 到下面这里空白的地方
有光反应
它们产生- 我刚才回顾过这个
产生一些ATP 产生一些NADPH
从大气中吸收一些二氧化碳
这个过程的所有反应在-
我称之为不依赖光的反应
暗反应是令人误解的
不依赖光的反应
实际的机制被称为卡尔文循环
这正是这个视频真正关注的地方
反应进入卡尔文循环 会产生-
无论你是否想要称之为PGAL-
我们在第一个视频中讲解过 或是G3P
这是 甘油醛-3-磷酸
这是磷酸甘油醛 它们是同样的分子
不同的名字
你可以把它视为带一个磷酸基的3碳链
这个可以被用来形成其他的碳水化合物
两个放在一起 形成葡萄糖
你可能记得在糖酵解的第一阶段
或第一次我们分解葡萄糖分子
最后得到两个磷酸甘油醛分子
葡萄糖有六个碳原子 这个有3个
我们更详细地来学习一下卡尔文循环
假设完成光反应后 假设我们有-
开始是6个二氧化碳分子
这个过程是独立于光反应的
我会告诉你为什么我使用这些数字
我不必用这些精确的数字
假设开始时是6个二氧化碳分子
我可以只写一个二氧化碳分子
因为我们真正关注的是碳原子发生的事情
我们可以把它写为有两个氧原子的单个碳原子
我可以画出来 但我不打算马上画
因为我想要让你看看碳原子那里发生的过程
或许我应该用黄色画出这个过程
只让你看碳原子
这里我不会画出氧原子
发生的过程是二氧化碳 6个二氧化碳分子实质上-
我一会就稍微讲解一下这个反应
它们和六个分子发生反应
这对你来说看起来有些奇怪
你可以称这个分子为RuBP
那是二磷酸核酮糖的简称
有时称为1 5-二磷酸核酮糖
被称为这个名字的原因是
因为它是一个5碳分子 所以三 四 五
在第一个和第五个碳上有一个磷酸
它是二磷酸核酮糖
有时核酮糖 第一个碳原子 我写下这个 那是第一个碳原子
第五个碳原子 二磷酸 我们有两个磷酸
那是1 5-二磷酸核酮糖
奇特的名字 它只是带有两个磷酸的5碳链
这两个一起反应 这是一个简化
这两个一起反应 这里有更多的反应在发生
我想要你了解总体的情形 12个PGAL分子
PGAL是磷酸甘油醛或者甘油醛3-磷酸的简称
你可以把它看作
有3个碳原子和一个磷酸基
只是为了确保我们正在正确地解释碳原子
想一下发生的过程 有12个这样的分子
想一下我们有- 12乘以3 我们有36个碳原子
开始时是36个碳原子 我们有6乘以5个碳原子
那是30 加上这里的6个 我们有36个碳原子
它们相互反应形成这个PGAL分子
这个分子里的键或者电子
比这个分子里的电子处于更高的能态
为了能使反应发生必须添加能量
这不会自动发生 如果我们使用数字6和这里的6
这个反应的能量
这个反应的能量来自于12个ATP分子
你可以认为每一个碳原子和二磷酸核酮糖
对应2个ATP分子 12个NADPH分子
我不想要你混淆-
它和NADH非常相似 但是我不想要你和
呼吸作用发生的过程相混淆
然后这些产生12个ADP分子加上12个磷酸基
然后还有12个NADP+
这作为能量源的原因是
NADPH的电子或者你可以说
NADPH中带电子的氢原子处于更高的能态
当它回到低能态时 它可以推动反应发生
当然ATP失去磷酸基时
这些电子在非常高的能态
它们进入一个较低的能态 推动反应发生
将能量注入反应中 然后就产生了12个PGAL分子
被称为卡尔文循环的原因是- 你可以想出来
我们学习过克雷布斯循环 循环重复使用东西
被称为卡尔文循环的原因是因为
我们确实重复使用大多数的PGAL
我们会使用12个PGAL分子中的10个-
我用这种方式画出来 我们会有10个PGAL分子
10个磷酸甘油醛 10个PGAL分子
我们会使用并重新产生二磷酸核酮糖
因为我们有10个3碳分子
是30个碳原子 那么我们有6个五碳分子 30个碳原子
但是这个反应需要能量
这会从6个ATP中获取能量
所以需要6个ATP
实质上失去它们的磷酸基
电子进入较低的能态 推动反应发生
会得到6个ADP分子加上6个被释放掉的磷酸基
你可以将它看做循环
问题是我使用了所有这些
我获得了什么？我只是用了12个中的10个
剩下两个PGAL分子
这些可以被用来-
我使用6和6的原因是以便这里我得到12
这里我得到2 这里我得到2的原因是
2个PGAL分子可以被用来形成葡萄糖
这是一个6碳分子
我们以前看过 它的分子式是C6H12O6
记住 最终产物不必只有葡萄糖是重要的
它然后可以反应产生更长链的碳水化合物
和淀粉 生成有碳链的任何东西 这是整个过程
这是暗反应
我们可以使用光反应的副产物
ATP和NADH 那里有更多的一些ATP
使用它去固定碳 这被称为固碳作用
以气态形式获取碳
把它放在固态结构中 被称为碳固定
通过这个卡尔文循环 我们能够固定碳
能量来自于
光反应产生的这些分子
当然被称为循环的原因是我们产生这些PGAL分子
它们中的一些实际上用来产生葡萄糖
或者其他的碳水化合物
大多数却继续被循环使用生成二磷酸核酮糖
再一次和二氧化碳反应
然后这个循环重复发生
我们说过它并不在真空中发生
实际上如果你想要知道这个过程发生的实际位置
这全部都发生在基质中
类囊体外叶绿体中的液体中
在基质中
这是不依赖光的反应发生的位置
它不是只和ADP NADPH反应
实际上一个相当大的酶 就是蛋白质
在促进反应
那个酶允许二氧化碳在特定的时刻结合
允许二磷酸核酮糖和ATP在特定的时刻发生反应
实质上推动这两个家伙一起反应
那个酶有时被称为RuBisCo
我会告诉你为什么被称作RuBisCo 所以这是RuBisCo
我用大写
二磷酸核酮糖 rub bis co 羧化酶
这是它的样子
它是一个相当大的蛋白质酶分子
可以想象二磷酸核酮糖连接在一点
二氧化碳连接在另一点
我不知道它们是什么点 ATP连接在另一点
反应发生
那使这个东西以特定的方式弯曲转动
使二磷酸核酮糖和二氧化碳反应
NADPH可能在其他部分发生反应
那是促进整个卡尔文循环的东西
你可能- 我这里告诉过你 这个RuBP分子
这是1 5二磷酸核酮糖
RuBisCo 这是1 5二磷酸核酮糖羧化酶的简称
我不会全部写下来 你可以查找一下
只是告诉你它是用来催化二氧化碳和1 5二磷酸核酮糖
进行反应的酶 现在我们已经讲完了
我们讲解完光合作用了
我们以光子和水产生ATP和NADPH开始
因为我们有那些被激活的电子
整个化学渗透推进-
允许ATP合酶产生ATP
NADPH是最后的电子受体
这些然后在卡尔文循环中作为能源
在暗反应中 这个名字并不是很好
它应该被称为不依赖光的反应
因为它实际上在光下发生
从光反应中获得能源
你可以固定一些二氧化碳
我想要称它为- 卡尔文循环中的二磷酸核酮糖羧化酶
最后得到磷酸甘油醛
也可以被称为甘油醛3-磷酸
然后可以被用来产生葡萄糖
我们都用来吃并且为身体提供能量
或者我们在细胞呼吸作用中学到
它们之后会在需要时可以被转化为ATP