Tamsioji fotosintezės charakteristikų, mechanizmo ir produktų fazė



The tamsus fotosintezės etapas yra biocheminis procesas, kurio metu organinės medžiagos (pagamintos iš anglies) gaunamos iš neorganinių medžiagų. Jis taip pat žinomas kaip anglies fiksavimo fazė arba Calvin-Benson ciklas. Šis procesas vyksta chloroplastų stromos.

Tamsoje fazėje cheminė energija tiekiama šviesos fazėje susidariusiems produktams. Šie produktai yra energijos molekulės ATP (adenozino trifosfatas) ir NADPH (sumažintas elektronų nešiklis)..

Pagrindinė žaliava tamsoje fazėje yra anglis, gaunama iš anglies dioksido. Galutinis produktas yra paprasti angliavandeniai arba cukrūs. Šie gauti anglies junginiai yra gyvų būtybių organinių struktūrų pagrindas.

Indeksas

  • 1 Bendrosios charakteristikos
  • 2 mechanizmai
    • 2.1 Calvin-Benson ciklas
    • 2.2 -Kiti fotosintetiniai metabolizmai
  • 3 Galutiniai produktai
  • 4 Nuorodos

Bendrosios charakteristikos

Šis fotosintezės etapas vadinamas tamsiu, nes tam nereikia tiesioginio saulės šviesos dalyvavimo jos vystymui. Šis ciklas vyksta per dieną.

Tamsiai fazė daugelyje fotosintetinių organizmų išsivysto daugiausia chloroplastų stromos. Stroma yra matrica, kuri užpildo chloroplasto vidinę ertmę aplink tylakoido sistemą (kur atliekama šviesos fazė).

Tam, kad atsirastų tamsioji fazė, randama stroma. Svarbiausias iš šių fermentų yra rubisco (ribulozės bisfosfato karboksilazė / oksigenazė), labiausiai gausus baltymas, kuris sudaro nuo 20 iki 40% visų esamų tirpių baltymų..

Mechanizmai

Procesui reikalinga anglis yra CO2 (anglies dioksidas). Dumblių ir cianobakterijų atveju CO2 ji ištirpsta juos supančiame vandenyje. Augalų atveju - CO2 į fotosintetines ląsteles per stomata (epidermio ląsteles).

-Calvin-Benson ciklas

Šis ciklas turi keletą reakcijų:

Pradinė reakcija

CO2 jis yra fiksuotas penkių anglies akceptoriaus junginyje (ribulozės 1,5-bisfosfate arba RuBP). Šį procesą katalizuoja rubisco fermentas. Gautas junginys yra šešių anglies molekulių. Jis greitai sugenda ir sudaro du junginius iš trijų anglies atomų (3-fosfoglicerato arba 3PG).

Antrasis procesas

Šiose reakcijose naudojama šviesos fazės ATP teikiama energija. Fosforilinimą skatina ATP energija ir NADPH sąlygotas redukcijos procesas. Taigi 3-fosfogliceratas redukuojamas iki gliceraldehido 3-fosfato (G3P).

G3P yra trijų anglies fosfatų cukrus, dar vadinamas triozės fosfatu. Tik vienas šeštadalis gliceraldehido 3-fosfato (G3P) yra paverčiamas cukrumi kaip ciklo produktas.

Šis fotosintetinis metabolizmas vadinamas C3, nes pagrindinis produktas, kurį gausite, yra trijų anglies cukrus.

Galutinis procesas

G3P dalys, kurios nėra transformuotos į cukrų, yra apdorojamos, kad susidarytų ribulozės monofosfatas (RuMP). „RuMP“ yra tarpinis produktas, kuris yra transformuojamas į 1,5-bisfosfato (RuBP) ribulozę. Tokiu būdu atkuriamas CO akceptorius2 ir Kelvino-Bensono ciklas uždaromas.

Iš viso ciklo metu pagaminto RuBP tipiškame lape tik trečdalis tampa krakmolu. Šis polisacharidas yra laikomas chloroplastuose kaip gliukozės šaltinis.

Kita dalis paverčiama sacharoze (disacharidu) ir transportuojama į kitus augalų organus. Vėliau sacharozė hidrolizuojama, kad susidarytų monosacharidai (gliukozė ir fruktozė)..

-Kiti fotosintetiniai metabolizmai

Tam tikromis aplinkos sąlygomis augalų fotosintezės procesas išsivystė ir tapo veiksmingesnis. Dėl to atsirado įvairių medžiagų apykaitos būdų, kaip gauti cukrų.

Metabolizmas C4

Šiltoje aplinkoje dienos stomata yra uždaryta, kad būtų išvengta vandens garų praradimo. Todėl CO koncentracija2 lape mažėja, palyginti su deguonimi (O2). Rubisco fermentas turi dvigubą substrato afinitetą: CO2 ir O2.

Esant mažai CO koncentracijai2 ir O aukštumas2, rubisco katalizuoja O kondensaciją2. Šis procesas vadinamas fotorezpiracija ir sumažina fotosintezės efektyvumą. Tam, kad būtų išvengta fotorezpiracijos, kai kurie atogrąžų aplinkos augalai sukūrė ypatingą fotosintezės anatomiją ir fiziologiją.

C4 metabolizmo metu anglis yra fiksuota mezofilinėse ląstelėse ir Calvin-Benson ciklas vyksta chlorofilino apvalkalo ląstelėse. CO fiksavimas2 Tai vyksta naktį. Jis nepasireiškia chloroplastų stromoje, bet mezofilinių ląstelių citozolyje.

CO fiksavimas2 atsiranda karboksilinimo reakcija. Reakcija katalizuojantis fermentas yra fosfololpiruvato karboksilazė (PEP-karboksilazė), kuri nėra jautri mažoms CO koncentracijoms.2 ląstelėje.

CO akceptoriaus molekulė2 Tai yra fosfololio rūgštis (PEPA). Gautas tarpinis produktas yra oksaloacto rūgštis arba oksaloacetatas. Kai kuriose augalų rūšyse oksaloacetatas yra sumažintas iki malato, o kitose - aspartatas (aminorūgštis).

Vėliau malatas perkeliamas į kraujagyslių fotosintezės apvalkalo ląsteles. Čia jis dekarboksilinamas ir gaminamas piruvatas ir CO2.

CO2 patenka į Calvin-Benson ciklą ir reaguoja su Rubisco, kad suformuotų PGA. Savo ruožtu piruvatas grįžta į mezofilines ląsteles, kuriose jis reaguoja su ATP, kad regeneruotų anglies dioksido akceptorių..

CAM metabolizmas

Crasuláceas rūgštis (CAM savo akronimu anglų kalba) yra dar viena CO fiksavimo strategija.2. Šis mechanizmas išsivystė atskirai įvairiose sultingų augalų grupėse.

CAM augalai naudoja C3 ir C4 kelius, kaip ir C4 augaluose. Tačiau abiejų metabolizmų atskyrimas yra laikinas.

CO2 naktį fiksuojamas PEP-karboksilazės aktyvumas citozolyje ir susidaro oksaloacetatas. Oksaloacetatas yra sumažintas iki malato, kuris vakuume laikomas obuolių rūgštimi.

Vėliau, esant šviesai, obuolių rūgštis išgaunama iš vakuolų. Jis dekarboksilinamas ir CO2 yra perkeliamas į Calvin-Benson ciklo RuBP toje pačioje kameroje.

CAM augalai turi fotosintetines ląsteles su dideliais vakuolais, kuriuose yra obuolių rūgštis, ir chloroplastai, kuriuose CO2 iš obuolių rūgšties paverčiama angliavandeniais.

Galutiniai produktai

Tamsos fotosintezės fazės pabaigoje gaminami skirtingi cukrūs. Sacharozė yra tarpinis produktas, kuris greitai paliekamas iš lapų į kitas augalo dalis. Jis gali būti naudojamas tiesiogiai gauti gliukozę.

Krakmolas naudojamas kaip atsarginė medžiaga. Jis gali kauptis ant lapų arba būti vežamas į kitus organus, tokius kaip stiebai ir šaknys. Ten jis palaikomas tol, kol jis bus reikalingas skirtingose ​​augalų dalyse. Jis saugomas specialiuose plastiduose, vadinamuose amiloplastais.

Šio biocheminio ciklo produktai yra labai svarbūs augalui. Gaminama gliukozė naudojama kaip anglies šaltinis, gaminant junginius, tokius kaip amino rūgštys, lipidai, nukleino rūgštys.

Kita vertus, sukurtos tamsiosios fazės cukraus produktas yra maisto grandinės pagrindas. Šie junginiai yra saulės energijos paketai, transformuoti į cheminę energiją, kurią naudoja visi gyvi organizmai.

Nuorodos

  1. Alberts B, Bray D, Lewis J, Raff M, Roberts K ir JD Watson (1993). 3-asis red. Ediciones Omega, S.A. 1387 p.
  2. Purves WK, D Sadava, GH Orians ir HC Heller (2003) Gyvenimas. Biologijos mokslas. 6-asis Edtas. Sinauer Associates, Inc. ir WH Freeman and Company. 1044 p.
  3. Raven PH, RF Evert ir SE Eichhorn (1999) Augalų biologija. 6-asis Edtas. WH Freeman ir Company Worth Publishers. 944 p.
  4. Solomon EP, LR Berg ir DW Martin (2001) Biologija. 5-asis McGraw-Hill Interamericana. 1237 p.
  5. Stern KR. (1997). Įvadinė augalų biologija. Wm. C. Brown Publishers. 570 p.