Tamna faza karakteristika fotosinteze, mehanizam i proizvodi



tamna faza fotosinteze je biokemijski proces kroz koji se organske tvari (na temelju ugljika) dobivaju iz anorganskih tvari. Također je poznat kao faza fiksacije ugljika ili Calvin-Benson ciklus. Taj se proces odvija u stromi kloroplasta.

U tamnoj fazi, kemijsku energiju dobivaju proizvodi koji nastaju u svjetlosnoj fazi. Ovi proizvodi su energetske molekule ATP (adenozin trifosfat) i NADPH (reducirani prijenosnik elektrona).

Temeljna sirovina za proces u tamnoj fazi je ugljik, koji se dobiva iz ugljikovog dioksida. Krajnji proizvod su jednostavni ugljikohidrati ili šećeri. Dobiveni ugljikovi spojevi temeljna su osnova organskih struktura živih bića.

indeks

  • 1 Opće karakteristike
  • 2 Mehanizmi
    • 2.1 Calvin-Benson ciklus
    • 2.2 - Ostali fotosintetski metabolizmi
  • 3 Konačni proizvodi
  • 4 Reference

Opće karakteristike

Ova faza fotosinteze naziva se tamna, jer ne zahtijeva izravno sudjelovanje sunčeve svjetlosti u njenom razvoju. Ovaj se ciklus događa tijekom dana.

Tamna faza razvija se uglavnom u stromi kloroplasta u većini fotosintetskih organizama. Stroma je matrica koja ispunjava unutarnju šupljinu kloroplasta oko tilakoidnog sustava (gdje se provodi svjetlosna faza)..

Enzimi potrebni za pojavu tamne faze nalaze se u stromi. Najvažniji od tih enzima je rubisco (ribuloza bisfosfat karboksilaza / oksigenaza), najobilniji protein koji predstavlja između 20 i 40% svih postojećih topljivih proteina.

mehanizmi

Ugljik potreban za proces je u obliku CO2 (ugljični dioksid) u okolišu. U slučaju algi i cijanobakterija CO2 otapa se u vodi koja ih okružuje. U slučaju biljaka, CO2 dolazi do fotosintetskih stanica kroz puči (epidermalne stanice).

-Calvin-Benson ciklus

Ovaj ciklus ima nekoliko reakcija:

Početna reakcija

CO2 fiksiran je u spoju akceptora s pet ugljika (ribuloza 1,5-bisfosfat ili RuBP). Ovaj proces katalizira Rubisco enzim. Dobiveni spoj je molekula od šest ugljika. Brzo se lomi i tvori dva spoja od tri ugljika svaki (3-fosfoglicerat ili 3PG).

Drugi proces

U tim reakcijama koristi se energija koju daje ATP iz svjetlosne faze. Fosforilaciju potiče energija ATP-a i proces redukcije posredovanog NADPH-om. Tako se 3-fosfoglicerat reducira u gliceraldehid 3-fosfat (G3P).

G3P je fosfatni šećer s tri ugljika, koji se također naziva trioza fosfat. Samo jedna šestina gliceraldehid 3-fosfata (G3P) pretvara se u šećer kao proizvod ciklusa.

Ovaj fotosintetski metabolizam naziva se C3 jer je osnovni proizvod koji dobivate ugljični šećer.

Završni proces

Dijelovi G3P koji se ne pretvaraju u šećere, prerađuju se u ribulozni monofosfat (RuMP). RuMP je međuproizvod koji se pretvara u ribuloza 1,5-bisfosfat (RuBP). Na taj način se dobiva akceptor CO2 i ciklus Kelvin-Benson se zatvara.

Od ukupnog RuBP proizvedenog u ciklusu u tipičnom listu, samo jedna trećina postaje škrob. Ovaj polisaharid se pohranjuje u kloroplastu kao izvor glukoze.

Drugi dio se pretvara u saharozu (disaharid) i transportira u druge organe biljke. Nakon toga, saharoza se hidrolizira kako bi nastala monosaharida (glukoza i fruktoza)..

-Ostali fotosintetski metabolizmi

U određenim uvjetima okoline, proces fotosinteze biljaka je evoluirao i postao učinkovitiji. To je dovelo do pojave različitih metaboličkih putova za dobivanje šećera.

Metabolizam C4

U toplim sredinama puči stabla su zatvoreni tijekom dana kako bi se izbjegao gubitak vodene pare. Stoga je koncentracija CO2 u listu se smanjuje u odnosu na kisik (O2). Rubisco enzim ima dvostruki afinitet za supstrat: CO2 i O2.

Pri niskim koncentracijama CO2 i O highs2, rubisco katalizira kondenzaciju O2. Ovaj proces naziva se fotospiracija i smanjuje fotosintetsku učinkovitost. Neke biljke u tropskim sredinama razvile su određenu fotosintetsku anatomiju i fiziologiju kako bi se suprotstavile fotospiranju.

Tijekom metabolizma C4 ugljik je fiksiran u mezofilnim stanicama i Calvin-Benson ciklus se pojavljuje u stanicama klorofilinskog omotača. Fiksiranje CO2 To se događa tijekom noći. Ne pojavljuje se u stromi kloroplasta, nego u citosolu mezofilnih stanica.

Fiksiranje CO2 Pojavljuje se reakcijom karboksilacije. Enzim koji katalizira reakciju je fosfoenolpiruvat karboksilaza (PEP-karboksilaza), koja nije osjetljiva na niske koncentracije CO2 u ćeliji.

Molekula akceptora CO2 To je fosfoenolpiruvačna kiselina (PEPA). Dobiveni međuprodukt je oksaloctena kiselina ili oksaloacetat. Oksaloacetat se u nekim biljnim vrstama reducira na malat ili na druge aspartate (aminokiseline).

Nakon toga, malat se prenosi na stanice vaskularnog fotosintetskog omotača. Ovdje se dekarboksilira i proizvodi piruvat i CO2.

CO2 ulazi u Calvin-Benson ciklus i reagira s Rubisco da formira PGA. Sa svoje strane, piruvat se vraća u mezofilne stanice gdje reagira s ATP-om kako bi regenerirao akceptor ugljičnog dioksida.

CAM metabolizam

Kiselinski metabolizam crasulasa (CAM u akronimu na engleskom) još je jedna strategija za fiksaciju CO2. Taj je mehanizam neovisno evoluirao u različitim skupinama sukulentnih biljaka.

CAM postrojenja koriste i C3 i C4 putove, kao i C4 biljke. Ali odvajanje oba metabolizma je privremeno.

CO2 fiksira se noću djelovanjem PEP-karboksilaze u citosolu i nastaje oksaloacetat. Oksaloacetat se reducira u malat, koji se čuva u vakuolu kao jabučna kiselina.

Nakon toga, u prisutnosti svjetla, iz vakuole se dobiva jabučna kiselina. On je dekarboksiliran i CO2 se prenosi na RuBP Calvin-Benson ciklusa unutar iste stanice.

CAM biljke imaju fotosintetske stanice s velikim vakuolama u kojima se pohranjuje jabučna kiselina i kloroplasti gdje je CO2 dobivena od jabučne kiseline pretvara se u ugljikohidrate.

Konačni proizvodi

Na kraju tamne faze fotosinteze nastaju različiti šećeri. Saharoza je međuproizvod koji se brzo mobilizira iz lišća u druge dijelove biljke. Može se koristiti izravno za dobivanje glukoze.

Škrob se koristi kao rezervna tvar. Može se akumulirati na listu ili prenijeti na druge organe kao što su stabljike i korijenje. Tamo se održava sve dok se ne zahtijeva u različitim dijelovima postrojenja. Čuva se u posebnim plastidama, nazvanim amiloplasti.

Proizvodi dobiveni iz ovog biokemijskog ciklusa su vitalni za biljku. Proizvedena glukoza se koristi kao izvor ugljika za dobivanje spojeva kao što su aminokiseline, lipidi, nukleinske kiseline.

S druge strane, produkt šećera iz tamne faze stvara bazu hranidbenog lanca. Ovi spojevi predstavljaju pakete solarne energije pretvorene u kemijsku energiju koju koriste svi živi organizmi.

reference

  1. Alberts B, Bray D, Lewis J, Raff M, Roberts K i JD Watson (1993) Molekularna biologija stanice. 3. izdanje Ediciones Omega, S.A. 1387 str.
  2. Purves WK, D Sadava, GH Orians i HC Heller (2003) Život. Znanost o biologiji. 6. Edt. Sinauer Associates, Inc. i WH Freeman and Company. 1044 str.
  3. Raven PH, RF Evert i SE Eichhorn (1999) Biologija biljaka. 6. Edt. WH Freeman i tvrtka Worth Publishers. 944 str.
  4. Solomon EP, LR Berg i DW Martin (2001) Biologija. 5. izd. McGraw-Hill Interamericana. 1237 str.
  5. Stern KR. (1997). Uvodna biljna biologija. Wm. Izdavači C. Brown. 570 str.