关于卡尔文循环的总反应式

在不同的教科书或专著中,卡尔文循环总反应式的写法多有不同,笔者见到的有: 1 3CO_2+9ATP+6NADPH→ GAP+9ADP+8Pi+6NADP 2 3CO_2+9ATP+6NADPH+6H^+→ GAP+9ADP+6NADP^++8Pi[10] 3 CO_2+3H_2O+3RuBP+9ATP+6NADPH→ GAP+6NADP^++9ADP+9Pi 4

卡尔文循环的数学模型

本文运用常微分方程组的数学方法，建立了卡尔文循环的数学模型。

植物生理学中“卡尔文循环”教学探讨

"光合作用是绿色植物吸收光能,同化二氧化碳和水,制造有机物质并释放氧气的过程,无论是从能力代谢还是物质代谢来看,光合作用都处于植物代谢的重要地位。"(李合生,2010)"卡尔文循环"部分的教学是想让学生了解小分子的无机物CO2转变成大分子有机物的过程,

简述“卡尔文循环”——关于光合作用暗反应阶段中碳原子的转移途径

中学生物教材中在具体阐述暗反应阶段CO2分子中碳原子的转移途径时,说法较模糊,易形成误解。对此,特引入"卡尔文循环"的概念并对碳原子的转移途径进行概要阐述。

对卡尔文循环调控机理的数学模型研究

对于卡尔文循环的调控机理,多数学者认为:①FDPase,SDPase 和 Ru5PK 是ATP 和 NADPH 产生驱动作用的位点;②[CO_2]/[O_2]通过增强 Rubjsco 的羧化活性而促进CO_2同化。本文用数学模型证明第一个假设是错误的,而仅由后一个假设也不能解释 CO_2对卡尔文循环的促进作用。作者根据对数学模型的分析补充两个假设:①ATP 的驱动位点是在输出反应之中而不在循环内部;②RuBP 对输出反应有反馈抑制。据此计算出的调控规律与实验相符。这说明在卡尔文循环中尚有未被发现的调控机理。

卡尔文循环的Petri网模型研究

介绍了基本的Petri网模型,并建立了生化反应模型的时延Petri网,再运用Petri网建立了卡尔文循环的Petri网模型,最后分析了卡尔文循环的总反应式,并说明了此模型的可达性。

高中生物教学中学生科学思维的培养——以“卡尔文循环”为例

科学思维是我国中学生物学科课程目标的重要组成部分,也是培养学生学科核心素养的关键。卡尔文循环及其发现历程富含科学思维,是发展学生科学思维的良好载体。文章通过卡尔文循环的发现历程培养学生的推理思维和演绎思维,通过卡尔文循环的概念模型培养学生的建模思维和创造性思维。

卡尔文-本森-巴萨姆循环的调节

光合碳还原循环或卡尔文-本森-巴萨姆(CBB)循环是光合自养生物的核心碳反应,每年固定约百亿吨的CO_(2),是无机碳转变为有机碳的主要途径。提高这个循环的固碳效率是提高作物产量的有效途径之一。该循环是由11个酶催化的13步反应构成的代谢网络,循环每进行一次固定一分子CO_(2)。在过去的几十年里,构建的反义与过表达转基因植株揭示了关键酶对循环的调控作用,成为光合作用研究领域的前沿热点与重要改造靶点。本文系统综述该循环途径以及中间代谢物与产物的利用,以及11个反应酶和非酶因素对循环的调控作用,重点阐述核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)对循环及自身活性的调控,最后展望和讨论了CBB循环未来的研究。

化能自养细菌Calvin循环相关基因的组织和调节研究进展

Calvin循环是化能自养细菌同化CO2的主要途径.该循环大多数酶由cbb基因编码.除保守的内在基因排列次序外,不同化能自养细菌cbb基因簇在基因大小和操纵子结构上存在差异.兼性化能自养菌cbb操纵子比专性化能自养菌受到更严格的调控,其调控作用主要由位于cbb操纵子上游编码LysR家族转录激活蛋白的cbbR基因执行.最近的研究表明,另外一些蛋白因子也可能参与cbb基因调控.尽管操纵子调控元件接收到的代谢信号仍是未知的,但一般认为细胞的氧化还原状态起着关键作用.推测cbb操纵子的表达调控整合于一个调控网络中.

南海表层海水参与卡尔文循环的固碳基因多样性研究

为揭示南海北部表层海水中参与卡尔文循环的固碳基因多样性及其与环境因子的关系,本研究以卡尔文循环中的关键酶核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubis CO)的Ⅰ、Ⅱ型基因(cbbL、cbbM)作为分子标记,采用Illumina Miseq高通量测序技术对海水中的固碳基因多样性进行分析,并结合多元统计分析的方法,探讨了固碳基因多样性与环境因子的关系.结果显示,在南海北部表层海水中,含cbbL基因固碳基因主要归属于变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),其中,优势亚群分别是γ-变形菌亚门(45.3%)、蓝细菌(30.9%)和β-变形杆菌亚门(23.8%);而含cbbM基因的固碳菌群未检测到;近岸的A9站位与其他站位物种组成有一定的差异,异着色菌属(Allochromatium)、硫杆菌属(Thiobacillus)和硫单胞菌属(Thiohalomonas)为其特有菌属.相关性和冗余分析(RDA)结果显示,含cbbL基因的固碳基因丰度与水温、盐度呈显著负相关(p<0.01),与硝酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐呈显著正相关(p<0.01).

卡尔文循环中的细节问题

从卡尔文循环的总反应方程式入手,分析生物化学、植物生理学等教材中关于卡尔文循环相关内容存在的细节问题。主要讨论了以下4个方面:H2O的消耗和生成;H+的消耗与生成;NADP的电荷;Pi的电荷及形式。推导出了卡尔文循环总方程式的4种合理写法。

卡尔文循环中的碳代谢研究进展

为了研究高等植物中的光合碳流入对光合的调控作用,研究者利用转基因方来减少或者增加参与卡尔文循环或者碳水化合物代谢中单个酶的活性。通过改变一些酶和1,7-二磷酸景天庚酮糖磷酸酶(SBFase)的活性已经成功提高了光合碳同化能力。本综述讨论了卡尔文循环中一些酶对控制代谢流入和碳水化合物代谢和植物生长的贡献,以期为通过生物工程的方法增加作物生产率提供参考。

甲烷氧化菌分类及代谢途径研究进展

甲烷作为仅次于二氧化碳的第2号温室气体,是全球温室效应的主要"贡献者"之一。甲烷氧化菌是一类可以直接以甲烷作为能源和碳源的微生物,不仅能减少土壤甲烷排放量,在含水量不饱和的土壤中还能利用空气中的甲烷,对于减缓全球温室效应具有显著效果。甲烷氧化菌可分为好氧甲烷氧化菌和厌氧甲烷氧化菌2大类,均在环境中分布广泛。本文总结了近年来有关甲烷氧化菌分类及其代谢途径2个方面的最新研究进展,以期为甲烷氧化菌在环境中的生态分布研究及甲烷氧化菌在工程中的应用提供参考。

桑树景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶基因的遗传转化及生物学功能分析

景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(SBPase)在植物光合作用卡尔文循环过程中控制着碳的流入和再生,在碳固定的基本途径中起着重要作用。利用已克隆到的桑树景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶基因(MSBPase)cDNA全长序列,构建其植物表达载体转化拟南芥,检测结果表明转基因植株中MSBPase在转录水平和蛋白质水平上成功表达。对转基因拟南芥植株的表型观察发现,转基因植株与野生型植株相比叶色较绿,叶片数较多,株型较大,生长旺盛,且营养生长期明显缩短,呈现早花现象;对转基因拟南芥植株的生理生化特性分析发现,转基因株系叶片中SBPase的活性和净光合速率显著增强,叶片中的淀粉和可溶性糖含量及植株干质量增加。因此,MSBPase具有提高植株光合固定CO2的效率和光合能力,促进植株生长的作用,可以作为桑树基因工程育种的候选基因。研究结果也为进一步研究MSBPase的代谢调控机制奠定了基础。

超表达杨树RPEase基因促进了拟南芥的生长发育

卡尔文循环是光合作用CO_2同化的重要途径,在植物生长发育过程中起着重要作用。磷酸核酮糖3-差向异构酶(RPEase:EC 5.1.3.1)是卡尔文循环再生阶段的一种重要酶类。本文从速生欧美杂交黑杨NE-19中克隆得到RPEase基因,构建植物表达载体,利用农杆菌花序侵染法转化野生型和突变体拟南芥,通过普通PCR检测和绿色荧光蛋白(GFP)观测进一步鉴定得到Ca MV35S:PdRPE:GFP超表达株系,然后对野生型、超表达株系、突变体和回补株系的生理指标进行测定。结果显示,超表达株系RPEase活性显著升高(P<0.05)。在正常浇水的生长条件下,超表达株系相比于其他3个株系(野生型、突变体、回补株系),气孔数目减少,气孔变大,提高了植物的水分利用效率以及净光合速率,使得超表达株系有更好的生长优势,积累更多的淀粉。在10 d的短期干旱条件下,超表达株系的净光合速率和水分利用效率依然显著高于其他3个株系(P<0.01)。因此,研究表明超表达RPEase基因会提高植物生物量的积累以及对短期干旱的抵抗能力。

红假单胞菌Rhodop seudomonas rutila自养固定CO_2特性研究

采用分批培养,初始气相CO2体积分数为10%,血色红假单胞菌Rhodopseudomonasrutila固定CO2的最佳培养条件是:NH4Cl0.5g.L-1,K2HPO4.3H2O5g.L-1,MgSO4.7H2O0.2g.L-1,生长因子10mL.L-1,微量元素10mL.L-1,pH8.5,转速100～150r/min,不添加NaCl.在此条件下培养5d,CO2固定率能够达到56%.培养24h后,其固定CO2主要是通过卡尔文循环,该循环关键酶1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)的活性不断提高,在菌体生长到对数中期时达到最大.