Biology- Chapter 10 - Covers photosynthesis and Calvin Cycle PDF

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Covers photosynthesis and Calvin Cycle...

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` Ch a p t e r1 0 :Ph o t o s y n t he s i s 

Ph o t o s y n t h e s i sp e r f o r me db yp h o t o a u t o t r o ph s o Sy n t h e s i z eo r g a ni cf r o mi n o r g a n i c o Li gh te n e r g yc o n v e r t e di n t oc h e mi c a le n e r g y



Ph o t o s y n t h e s i sp r i ma r i l yc o n d u c t e di nme s o p h y l lc e l l s o Me s o p h y l lc e l l sp o s s e s sh i g hd e ns i t i e so fp h o t o s y n t h e t i co r g a n e l l e s=c h l or o pl a s t s 

Cha r a c t e r i s t i c s : 

Su r r o u n d e db yd o u b l eme mb r a n e



De n s ei n ne rflu i d=s t r o ma



Di s c s h a p e ds a c s=t h y l a k o i d s o Th y l a k o i d sc o n t a i nc hl o r o p h y l lp i g me n t s



St a c ko ft h y l a k o i d s=g r a n u m



Ph o t o s y n t h e s i s :l i g htr e a c t i on sa n dCa l v i nCy c l e



Th el i g h tr e a c t i o n s :s o l a re ne r g yc o n v e r t e di n t oATPa n dNADPH o Su n l i g ht=e l e c t r o ma g n e t i ce n e r g y 

Vi s i b l el i g h tv i t a lt ol i f eo ne a r t h 

Na r r o wwa v e l e n gt hr a n g e :3 8 0–7 5 0n m



En e r g yc a r r i e di np h o t on s o Ph o t o ne n e r g yi n v e r s e l yr e l a t e dt owa v e l e n g t h



Ph o t o n se i t h e rr e fle c t e d ,t r a n s mi t t e d ,o ra b s o r b e d

o Ch l o r o p l a s t sc o n t a i nv a r i e t yo fpi g me n t s : 

Chl o r o p h y l la :“ wo r kh or s e ”ofp h o t os y n t h e s i s( g r e e n )



Chl o r o p h y l lb :a c c e s s o r yp i g me n t( g r e e n )



Ca r ot e no i d s :a c c e s s o r yp i g me n t s( o r a n g e / y e l l o w)

o Ab s o r p t i o no fp h o t o n sb yp i g me n tb o os t si t se l e c t r on st oh i g he rs t a t eo fe n e r gy 

“ e x c i t e d ”s t a t emo me n t a r y e x c e s se n e r g yr e l e a s e da sh e a t

o Li gh tr e a c t i on sc o nd u c t e di np h o t o s y s t e mse mb e dde di nt h y l a k o i dme mb r a ne s 

Ea c hp h o t o s y s t e mc o n t a i ns : 

Li g h t h a r v e s t i n gc o mp l e x–a s s e mbl a g eo fpr o t e i n b ou ndp i g me n t s o Ab s o r bp ho t o nsa n dt r a ns f e re n e r g yt opi g me n t si nr e a c t i o n c e n t e rc o mpl e x



Re a c t i o n c e n t e rc o mp l e x–s i n g l ep r o t e i nb o u n dp a i ro fc h l o r o p h y l l amo l e c ul e s o Pi g me n tmol e c ul e st r a n s f e re n e r g yi n t oapr i ma r ye l e c t r o n a c c e pt o r



Li g h tr e a c t i o n s=Pho t o s y s t e mI Ia ndPh o t o s y s t e mI 



El e c t r o n ss h a r e dbe t we e np ho t o s y s t e msv i aETC

Ph o t o s y s t e mI I : 

Ph o t o n sa bs o r b e da n dt r a n s f e r r e db e t we e np i g me n t si nl i g h t h a r v e s t i n gc o mp l e x



Ch l o r o p h y l lp a i r( P6 8 0 )i nr e a c t i o n c e nt e re n t e r s“ e x c i t e d”s t a t e ; e l e c t r o nd o n a t e dt oe l e c t r ona c c e p t o r



Sp l i t t i n go fwa t e rr e p l a c e sP6 8 0 ’ se l e c t r o n s ;o x y g e ni sr e l e a s e d



El e c t r o na c c e p t o rc a r r i e se l e c t r o nt oPh o t os y s t e m Iv i aETC;f r e e e n e r g yr e l e a s e d



Fr e ee n e r gyh a r ne s s e db yc h e mi o s mo s i st oc r e a t eATP



Ph o t o s y s t e mI : 

Ph o t o n ss t i mu l a t ep i g me n t si nPSI ;e x c i t e se l e c t r oni nc h l o r o p h y l l p a i r( P7 0 0 ) ;P7 0 0a c c e p t sr e p l a c e me nte l e c t r o nsf r o m PSI I



Fe r r e d o x i nc a r r i e se l e c t r o nst h r o u g ha n o t h e rETC h i g h e n e r g ye l e c t r o n sl o a d e don t oNADP+NADPH( e l e c t r o n c a r r i e r )



ATPg e ne r a t e du s i n gs i mi l a rme c ha ni s msi nc e l lr e s p i r a t i o na n d p h o t o s y n t he s i s 

Sh a r e dme c h a n i s ms :b o t hpr o c e s s e si n v o l v et h ec h e mi o s mo s i so f H+a c r o s sme mb r a ne



Di ffe r e n tme c ha n i s ms :H+gr a d i e nte s t a b l i s h e df r o mdi ffe r e n t s o ur c e sofe ne r g y o Ph o t o s y n t he s i s :a c q u i r e sh i g he n e r gye l e c t r o nsf r o mt h e s p l i t t i n go fH2 O o Ce l lr e s pi r a t i o n :a c q ui r e sh i g h e n e r g ye l e c t r o n sf r o m o r g a n i cmo l e c u l e s( s u g a r s )

TheCa l v i nCy c l e : 

Ca r b onfix a t i o na n dr e d uc t i o ns y nt h e s i z e ss u g a r s



3ma i ns t e ps : o Ca r bo nfix a t i o n :CO2i n c o r p o r a t e di n t oCO2a c c e p t o r( s u g a r )v i ar u b i s c o ( e n z yme ) 

Mo l e c ul eu n s t a bl e ,b r e a ksa p a r ti n t os ma l l e r3c a r bo ns u g a r

o Re d u c t i o n:NADPHdo n a t e se -t os u g a r G3P( h i ghe n e r gy3 c a r b o ns u g a r )



On ec y c l e 2G3 P

o Re g e n e r a t i o n :CO2a c c e p t orr e g e ne r a t e du s i n ge x t r a ,r e a r r a n g e dG3 Pmo l e c ul e s 

Re q ui r e sATP



3c o mp l e t ec y c l e s=1Ne tG3 Pmo l e c u l e 2G3 Pmo l e c u l e s=1Gl u c o s e mol e c u l e



Me t a b o l i ca d a p t a t i o ns :mo di fie dmo d e sofc a r bo nfix a t i o na r ea d a p t i v ei na r i d e n v i r o n me n t s o C3p l a n t s :i n c l u d e smo s tp l a n t s ;c a r bo nfix a t i o nr e s ul t si n3c a r b o nc o mp ou n d s 

St o ma t amu s tc l o s eo nh o t , d r yd a y s n o ta d a p t e df o ra r i d / l o wCO2 e n v i r o n me n t s

o C4p l a n t s :s u g a r c a n ea n dc o r n ,c a r b o nfix a t i o nr e s u l t si n4c a r b o nc o mp o u n d s 

Ca r b o nfix a t i o na n dCa l vi nc y c l eoc c uri nd i ffe r e ntc e l l s



ATPp r o v i de sc o n t i n u ou ss u p p l yo fCO2t oCa l vi nCy c l ewh e ns t oma t a c l o s e d

o CAM pl a n t s :s uc c ul e nt , s t oma t ac l o s e dd u r i n gd a y ,op e na tn i gh t 

Or g a ni ca c i dp r o d u c e da tn i g h ts t o r e da n du s e dn e x td a yi nCa l v i nCy c l e...