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­Bio 14 Lecture 14 Notes If the plant is going to grow, it needs to pull out glucose from the Calvin cycle • Don’t get straight glucose from the Calvin cycle, but you do get a 3­carbon sugar  molecule (G3P) out of each run through of the cycle • To pull out a 6 carbon sugar, the plant needs the carboxylation event aka when  CO 2 ter the cycle o CO  can only enter the system one molecule at a time 2 • Plants use this 3 carbon molecule, and in essence 6 carbon molecule, to make  starch, cellulose, sucrose • Rubisco = RuBP carboxylase – carbon fixation o The process is that RuBP is the acceptor for CO 2 o Rubisco allows the CO  mol2cule to come out of the atmosphere and be  sequestered to the glucose Rubisco • The most prevalent protein on earth • Extremely abundant  • Why so much? o Rubisco has maladaptive inefficiency o It’s job is to combine CO  w2th RuBP to make a 6 carbon sugar in order to  make two 3­PGA molecules o However, there is an competitive inhibitor for the active site of of Rubisco  OXYGEN • Photosynthesis goes CO  2 RuBP (with the help of Rubisco)  ▯2 3­ phosphoglycerate molecules o A little bit of CO  2oes a long way • Photorespiration o Competes against photosynthesis o Occurs in the absence of CO 2 o Oxygen competes with CO  for t2e active site of Rubisco o This is a big deal because there is only .03% of CO  in2the air compared to  the 20% of oxygen that is in the air  Seems like a very unfair competition – numerically oxygen has  such a high advantage o RuBP combines with Oxygen o Creates one 3­PGA, phosphglycolate, and releases CO  into 2he  atmosphere o Photorespiration is a futile reaction, because it releases carbon instead of  fixating, which is what it needs to do in order to make food o This happens in the lack of CO  an2 at high temperatures (above 85  degrees) o Makes plants lose about 25% of its carbon • Rubisco can both carboxylase and oxygenase We prefer that photorespiration doesn’t happen • It makes practical sense that RuBP just doesn’t oxygenase This makes it really inefficient • But when there is a lot of inefficiency in a population, there is a natural selection  push towards efficiency • If most of the population is only running at 75% efficiency, due to  photorespiration, there is room for a plant with higher efficiency to come in and  evolve the other plants along with it • There has been a group of plants that have evolved through 50 steps o Happened in different plant families, independent of each other • Some plants have modified an enzyme that is similar to one used in respiration • In C­4 plants, there is this enzyme PEP carboxylase that actually picks up carbon  dioxide – C4 plants have used a different enzyme to pull out CO 2 o Beauty of PEP carboxylase is that it will not compete with oxygen for an  active site o No matter how low the concentration of oxygen is, PEP carboxylase still  picks up  • C4 Cycle o PEP Carboxylase binds to the CO and att2 hes it to a 3C molecule o The 4C molecule then gets its CO  rippe2 off which is then transferred to  the Calvin Cycle o The C4 cycle happens between the mesophyll and bundle­sheath cells o After the CO  is 2ipped off, the 3C molecule is then transformed back into  PEP so it can get a CO  f2xated to it again o The CO  is 2hoved directly into Rubisco o This cycle is seen as a way to directly transport CO  to R2bisco • Deep inside the leaf, the Calvin cycle is happening o Rubisco still loses some CO  beca2se there is still oxygen in the bundle­
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