Fotosynteesin tumma vaihe

Fotosynteesin tumma vaihe on biokemiallinen prosessi, jonka kautta kasvit muuntavat hiilidioksidin glukoosiksi

Mikä on fotosynteesin tumma vaihe?

Se fotosynteesin tumma vaihe Se on biokemiallinen prosessi, jolla kasvit muuntaavat hiilidioksidin glukoosiksi. Se on pimeä, koska valoa ei tarvita prosessiin. Se tunnetaan myös nimellä hiilen kiinnitysvaihe tai Calvin-Benson-sykli. Tämä prosessi tapahtuu Kloroplasti stroma.

Pimeässä vaiheessa kemiallinen energia saadaan valovaiheessa syntyneillä tuotteilla. Nämä tuotteet ovat ATP -energiamolekyylejä (adenosiinitrfosfaatti) ja NADPH (pelkistetty elektronien kantaja).

Pimeässä vaiheessa oleva prosessin perus raaka -aine on hiili, joka saadaan hiilidioksidista. Lopputuote on hiilihydraatteja tai yksinkertaisia ​​sokereita.

Nämä saadut hiiliyhdisteet ovat elävien olentojen orgaanisten rakenteiden perustana.

Fotosynteesin pimeän vaiheen ominaisuudet

- Sitä kutsutaan pimeäksi, koska se ei vaadi auringonvalon suoraa osallistumista sen kehitykseen. Tämä sykli tapahtuu päivällä tai yöllä.

- Tumma vaihe kehittyy pääasiassa kloroplastien stroomassa useimmissa fotosynteettisissä organismeissa. Strooma on matriisi, joka täyttää kloroplastien sisäisen onkalon talkoidijärjestelmän ympärillä (missä valofaasi suoritetaan).

- Stroomassa ovat entsyymit, jotka ovat välttämättömiä pimeän faasin esiintymiseksi. Tärkein näistä entsyymeistä on Rubisco (kylkiluun bifosfaattikarboksylaasi/oksygenaasi), runsain proteiini, joka edustaa 20–40% kaikista olemassa olevista liukoisista proteiineista.

Mekanismit

Prosessia varten vaadittava hiili on co₂: n muodossa (hiilidioksidi) ympäristössä. Levien ja syanobakteerien tapauksessa co₂ liuotetaan ympäröivään veteen. Kasvien tapauksessa co₂ saavuttaa fotosynteettiset solut stomata (epidermaaliset solut).

Voi palvella sinua: tuhka

Calvin-Benson-sykli

Tällä syklillä on useita reaktioita:

Alkuperäinen reaktio

Co₂ Siinä tarkastellaan viiden hiilihiilen apptoriyhdistettä (Ribulosa 1,5-bifosfaatti tai RUBP). Rubisco -entsyymi katalysoi tätä prosessia. Tuloksena oleva yhdiste on kuuden hiilimolekyyli.

Se rikkoutuu nopeasti ja muodostaa kaksi kolmen hiilen yhdistettä (3-fosfoglyseraatio tai 3PG).

Toinen prosessi

Näissä reaktioissa käytetään ATP: n tarjoamaa energiaa valovaiheesta. ATP -energian edistämä fosforylaatio ja NADPH: n välittämä pelkistysprosessi tapahtuu. Siten 3-fosfoglyseraatio pelkistetään glyseraldehydi 3-fosfaatiksi (G3P).

G3P on kolmen hiilen fospatada -sokeri, jota kutsutaan myös triosa -fosfaatiksi. Vain kuudes osa 3-fosfaattiglyseraldehydiä (G3P) muuttuu sokereiksi syklin tuotteena.

Tätä fotosynteettistä aineenvaihduntaa kutsutaan C3: sta, koska saatu perustuote on kolmen hiilen sokeri.

Lopullinen prosessi

G3P -osat, joita ei muuteta sokereiksi, prosessoidaan monofosfaatin kylkiluun muodostamiseksi (rump). Rump on välituote, joka muuttuu 1,5-bifosfaatiksi (RUBP). Tällä tavoin co₂ -vastaanottaja on palautettu Ja Kelvin-Benson-sykli sulkeutuu.

Syklissä tuotetusta kokonaismäärästä tyypillisellä arkilla vain kolmasosa tulee tärkkelys. Tätä polysakkaridia säilytetään kloroplastiin glukoosin lähteenä.

Toinen osa muunnetaan sakkaroosiksi (disakkaridiksi) ja kuljetetaan muihin kasvin elimiin. Myöhemmin sakkaroosi hydrolysoidaan monosakkaridien muodostamiseksi (glukoosi ja hedelmällinen).

Muut fotosynteettiset aineenvaihdut

Erityisesti ympäristöolosuhteet kasvien fotosynteettinen prosessi on kehittynyt ja on tullut tehokkaammaksi. Tämä on johtanut erilaisten aineenvaihduntareittien esiintymiseen sokerien saamiseksi.

Voi palvella sinua: Länsi -Tuja: Ominaisuudet, elinympäristö, homeopatia, viljely

C4 -aineenvaihdunta

Lämpimissä ympäristöissä lehden stomat ovat suljettuna päivän aikana vesihöyryn menetyksen välttämiseksi. Siksi CO₂: n pitoisuus lehdessä pienenee suhteessa happea (tai₂-A. Entsyymi Rubiscossa on kaksinkertainen substraatti: co₂ ja o₂.

Alhaisissa pitoisuuksissa ja korkeat₂, Rubisco katalysoi O: n tiivistymisen₂. Tätä prosessia kutsutaan fotorerspiraatioksi, ja se vähentää fotosynteettistä tehokkuutta. Valovalonhallinnan torjumiseksi jotkut trooppiset ympäristöt ovat kehittäneet erityisen fotosynteettisen anatomia ja fysiologia.

C4-aineenvaihdunnan aikana hiili on kiinnitetty mesofyylisoluihin ja Calvin-Benson-sykli tapahtuu klorofyllian vaippasoluissa. CO₂: n kiinnitys tapahtuu yön aikana. Sitä ei tapahdu kloroplastien stroomassa, vaan mesofyylisolujen sytosolissa.

CO₂: n kiinnitys tapahtuu karboksylointireaktiolla. Reaktiota katalysoiva entsyymi on fosfoenolypyruvaattikarboksylaasi (PEP-karboksylaasi), joka ei ole herkkä alhaisille CO₂-pitoisuuksille Solussa.

CO -vastaanottajamolekyyli on fosfoenolirpirivic happo (Pepa). Saatu välituote on oksaloetikkahappo tai oksalasetaatti. Oksalastaatti pelkistetään malatoksi joillakin kasvilajeilla tai aspartaatissa (aminohappo) muissa.

Myöhemmin paha siirtyy vaskulaarisiin fotosynteettisiin pod -soluihin. Tässä se on dekarboksyloitu ja pyruvaatti ja tapahtuu.

CO₂ tulee Calvin-Benson-sykliin ja reagoi Rubiscon kanssa PGA: n muodostamiseksi. Pyruvaatti palaa puolestaan ​​mesofyylisoluihin, missä se reagoi ATP: n kanssa hiilidioksidin vastaanottajan uudistamiseksi.

Nokka -aineenvaihdunta

Crrasulaceae (CAM) happama metabolia on toinen strategia co₂: n kiinnittämiselle. Tämä mekanismi on kehittynyt itsenäisesti erilaisissa mehevän kasvien ryhmissä.

Se voi palvella sinua: kaksisirkkainen

Cam -kasvit käyttävät sekä C3- että C4 -tietä, kuten C4 -kasveissa. Mutta molempien aineenvaihduntajen erottaminen on väliaikaista.

CO₂ asetetaan yöllä sytosolin Pep-karboksylaasin aktiivisuudella ja muodostaa oksalastaatin. Oksalastaatti pelkistetään malatoksi, joka säilytetään tyhjässä muodollisena happona.

Myöhemmin valon läsnä ollessa pahanhappo otetaan talteen tyhjästä. Se on dekarboksylooitu ja CO₂ siirretään Calvin-Benson-syklin rubpiin saman solun sisällä.

Cam -kasveissa on fotosynteettisiä soluja, joissa on suuria tyhjiöitä, joissa ricanihappoa varastoidaan, ja kloroplastit, joissa musiikillisesta haposta saatu yhteistyö muuttuu hiilihydraateiksi.

Lopputuotteet

Fotosynteesin tumman vaiheen lopussa tuotetaan erilaisia ​​sokereita. Sakkaroosi on välituote, joka mobilisoidaan nopeasti lehdistä muihin kasvin osiin. Sitä voidaan käyttää suoraan glukoosin saamiseksi.

Tärkkelystä käytetään varanto -aineena. Se voi kertyä arkkiin tai kuljettaa muihin elimiin, kuten varret ja juuret. Ylläpidetään, kunnes sitä vaaditaan kasvin eri osissa. Sitä säilytetään erityisissä plastideissa, nimeltään amyloplast.

Tästä biokemiallisesta syklistä saadut tuotteet ovat elintärkeitä kasvelle. Tuotettua glukoosia käytetään hiililähteenä yhdisteiden, kuten aminohappojen, lipidien tai nukleiinihappojen, muodostamiseksi.

Toisaalta tuotetun tumman vaiheen sokerit edustavat ruokaketjun pohjaa. Nämä yhdisteet edustavat aurinkoenergiapaketteja, jotka on muutettu kemialliseksi energiaksi, jota kaikki elävät organismit käyttävät.

Viitteet

1. Raven, P.H., R -.F. Evert ja s.JA. Eichhorn (1999). Kasvien biologia. Wh: n freeman ja yritys arvoiset kustantajat.
2. Salomon, E.P., Lens.R -. Berg ja D.W -. Martin (2001). biologia. McGraw-Hill-Amerikanvälinen.