Temna faza fotosinteze

Temna faza fotosinteze je biokemični proces, s katerim rastline pretvorijo ogljikov dioksid v glukozo

Kaj je temna faza fotosinteze?

The temna faza fotosinteze Gre za biokemijski postopek, s katerim rastline pretvorijo ogljikov dioksid v glukozo. Rečeno je mračno, ker za postopek ni potrebna svetloba. Znan je tudi kot faza fiksacije ogljika ali cikel Calvin-Benson. Ta postopek se zgodi v Kloroplast stroma.

V temni fazi kemično energijo zagotavljajo izdelki, ustvarjeni v svetlobni fazi. Ti izdelki so molekule energije ATP (adenozin Trfosfat) in NADPH (zmanjšan nosilec elektronov).

Temeljna surovina za postopek v temni fazi je ogljik, ki ga dobimo iz ogljikovega dioksida. Končni izdelek so ogljikovi hidrati ali preprosti sladkorji.

Te ogljikove spojine, ki jih dobimo, so temeljna osnova organskih struktur živih bitij.

Značilnosti temne faze fotosinteze

- Imenuje se temno, saj ne potrebuje neposredne udeležbe sončne svetlobe za njen razvoj. Ta cikel se pojavi podnevi ali ponoči.

- Temna faza se razvija predvsem v stromi kloroplasta v večini fotosintetskih organizmov. Stroma je matrica, ki napolni notranjo votlino kloroplasta okoli tilakoidnega sistema (kjer se izvaja svetlobna faza).

- V stromi so encimi, potrebni za temno fazo. Najpomembnejši od teh encimov je Rubisco (ribulozna bifosfat karboksilaza/oksigenaza), najpogostejši protein, ki predstavlja med 20 in 40% vseh obstoječih topnih beljakovin.

Mehanizmi

Ogljik, potreben za postopek (ogljikov dioksid) v okolju. V primeru alg in cianobakterij se co₂ raztopi v okoliški vodi. V primeru rastlin CO₂ doseže fotosintetske celice skozi stomate (epidermalne celice).

Vam lahko služi: Ash

Cikel Calvin-Benson

Ta cikel ima več reakcij:

Začetna reakcija

Co₂ Oglejte si akceptorsko spojino petih ogljikov (ribulosa 1,5-bifosfat ali rubp). Ta postopek katalizira encim Rubisco. Nastala spojina je molekula s šestimi ogljiki.

Hitro se zlomi in tvori dve spojini po treh ogljikih (3-fosfoglicerat ali 3pg).

Drugi postopek

V teh reakcijah se uporablja energija, ki jo zagotavlja ATP iz svetlobne faze. Pojavi se fosforilacija, ki jo spodbuja energija ATP in proces zmanjšanja, ki ga posreduje NADPH. Tako se 3-fosfoglicerat zmanjša na gliceraldehid 3-fosfat (G3P).

G3P je tri -ogljikov sladkor Fospatada, imenovan tudi Triosa fosfat. Le šesti del 3-fosfatnega gliceraldehida (G3P) se kot produkt cikla spremeni v sladkor.

Ta fotosintetski metabolizem se imenuje C3, ker je osnovni izdelek, ki ga dobimo.

Končni postopek

Deli G3P, ki se ne pretvorijo v sladkor, se predelajo tako, da tvorijo monofosfatno ribulozno (rump). Rump je vmesni izdelek, ki se pretvori v 1,5-bifosfatni (RUBP). Na ta način se povrne sopotni akceptor In cikel Kelvin-Benson se zapre.

Od skupnega rubp, ki je nastal v ciklu na tipičnem listu, le tretjina postane škrob. Ta polisaharid je shranjen v kloroplastu kot vir glukoze.

Drug del se pretvori v saharozo (disaharid) in se prepelje v druge organe rastline. Nato se saharoza hidrolizira, da tvori monosaharide (glukoza in plodna).

Drugi fotosintetski metabolizmi

V okoljskih pogojih se je fotosintetski proces rastlin razvil in postal bolj učinkovit. To je privedlo do videza različnih presnovnih poti za pridobivanje sladkorjev.

Vam lahko služi: Zahodna Tuja: značilnosti, habitat, homeopatija, gojenje

C4 metabolizem

V toplih okoljih so listni ženi zaprti čez dan, da se izognejo izgubi vodne pare. Zato se koncentracija Co₂ v listu zmanjša glede na kisik (ali₂). Encim Rubisco ima dvojno afiniteto substrata: Co₂ in O₂.

Pri nizkih koncentracijah Co₂ in visoke₂, Rubisco katalizira kondenzacijo O₂. Ta postopek se imenuje fotorerspiracija in zmanjšuje fotosintetsko učinkovitost. Da bi preprečili fotorertiranje, so nekatera tropska okolja razvila posebno fotosintetsko anatomijo in fiziologijo.

Med metabolizmom C4 se ogljik pritrdi v mezofilne celice in cikel Calvin-Benson se pojavi v celicah klorofilije. Fiksacija co₂ se pojavi ponoči. Ne zgodi se v stromi kloroplasta, ampak v citosolu mezofilnih celic.

Fiksacija co₂ se zgodi z reakcijo karboksilacije. Encim, ki katalizira reakcijo, je fosfoenolpiruvat karboksilaza (pep-karboksilaza), ki ni občutljiv na nizke koncentracije CO₂ V celici.

Molekula CO -ACceptor je fosfoenolpirúvična kislina (PEPA). Pridobljeni vmesni produkt je oksaloocetna kislina ali oksalacetat. Oksalacetat se zmanjša na malato pri nekaterih vrstah rastlin ali aspartata (aminokislina) v drugih.

Nato se zlo premakne v vaskularne fotosintetske celice. Tu je dekarboksilirano in piruvat in se pojavi.

Co₂ vstopi v cikel Calvin-Benson in reagira z Rubisco, da tvori PGA. Piruvat se vrne v mezofilne celice, kjer reagira z ATP, da regenerira sprejemnik ogljikovega dioksida.

CAM metabolizem

Kisla presnova Crrasulaceae (CAM) je še ena strategija za fiksacijo Co₂. Ta mehanizem se je samostojno razvil v različnih skupinah sočnih rastlin.

Lahko vam služi: dikotiledonous

CAM rastline uporabljajo cesto C3 in C4, kot v rastlinah C4. Toda ločitev obeh metabolizmov je začasna.

Co₂ je ponoči nastavljen z aktivnostjo pep-karboksilaze v citosolu in tvori oksalacetat. Oksalacetat se zmanjša na malato, ki je v vakuoli shranjen kot formalna kislina.

Kasneje se v prisotnosti svetlobe iz vakuole izterja jabolčna kislina. Je dekarboksiliran in CO₂ se prenese na rubp cikla Calvin-Benson znotraj iste celice.

CAM rastline imajo fotosintetske celice z velikimi vakuolami, kjer je shranjena ričana kislina, in kloroplasti, kjer se sočasni iz glasbene kisline pretvorijo v ogljikove hidrate.

Končni izdelki

Na koncu temne faze fotosinteze nastanejo različni sladkorji. Saharoza je vmesni izdelek, ki ga hitro mobiliziramo iz listov do drugih delov rastline. Uporablja se lahko neposredno za pridobivanje glukoze.

Škrob se uporablja kot rezervna snov. Se lahko kopiči na listu ali se prepelje v druge organe, na primer stebla in korenine. Vzdržuje se, dokler se ne zahteva v različnih delih rastline. Shranjena je v posebnih plastidah, imenovana amiloplast.

Izdelki, pridobljeni iz tega biokemičnega cikla, so ključnega pomena za rastlino. Proizvedena glukoza se uporablja kot vir ogljika za vzpostavitev spojin, kot so aminokisline, lipidi ali nukleinske kisline.

Po drugi strani je proizvod iz nastale s sladkorji nastaja. Te spojine predstavljajo sončne energijske pakete, ki se preoblikujejo v kemično energijo, ki jo uporabljajo vsi živi organizmi.

Reference

1. Raven, str.H., R.F. Evert in s.In. Eichhorn (1999). Biologija rastlin. WH Freeman in družba Vredno založnikov.
2. Salomon, e.Str., L.R. Berg in d.W. Martin (2001). biologija. McGraw-Hill Interamerican.