Тамна фаза карактеристика фотосинтезе, механизам и производи



Тхе тамна фаза фотосинтезе је биохемијски процес кроз који се органске супстанце (на бази угљеника) добијају из неорганских супстанци. Познат је и као фаза везивања угљеника или Цалвин-Бенсон циклус. Овај процес се одвија у строми хлоропласта.

У тамној фази, хемијска енергија се снабдева производима генерисаним у фази светлости. Ови производи су енергетски молекули АТП (аденозин трифосфат) и НАДПХ (редуковани носач електрона)..

Основна сировина за процес у тамној фази је угљеник, који се добија из угљен-диоксида. Крајњи производ су једноставни угљени хидрати или шећери. Добијени угљенични спојеви су основна основа органских структура живих бића.

Индек

  • 1 Опште карактеристике
  • 2 Механизми
    • 2.1 Цалвин-Бенсон циклус
    • 2.2 - Остали фотосинтетски метаболизми
  • 3 Финални производи
  • 4 Референце

Опште карактеристике

Ова фаза фотосинтезе назива се тамна јер не захтева директно учешће сунчеве светлости за њен развој. Овај циклус се дешава током дана.

Тамна фаза се развија углавном у строми хлоропласта у већини фотосинтетских организама. Строма је матрица која испуњава унутрашњу шупљину хлоропласта око тилакоидног система (где се врши светлосна фаза).

Ензими неопходни за појаву тамне фазе налазе се у строми. Најважнији од ових ензима је рубисцо (рибулоза бисфосфат карбоксилаза / оксигеназа), најобимнији протеин, који представља између 20 и 40% свих постојећих растворљивих протеина.

Механизми

Угљен који је потребан за процес је у облику ЦО2 (угљен диоксид) у околини. У случају алги и цијанобактерија ЦО2 раствара се у води која их окружује. У случају биљака, ЦО2 долази до фотосинтетских ћелија кроз стомату (епидермалне ћелије).

-Цалвин-Бенсон циклус

Овај циклус има неколико реакција:

Иницијална реакција

ЦО2 фиксира се у петокарбонском једињењу акцептора (рибулоза 1,5-бисфосфат или РуБП). Овај процес се катализира помоћу Рубисцо ензима. Резултујуће једињење је молекул са шест угљеника. Брзо се ломи и формира два једињења од по три угљеника (3-фосфоглицерат или 3ПГ).

Други процес

У овим реакцијама се користи енергија коју обезбеђује АТП из светлосне фазе. Фосфорилацију покреће енергија АТП и процес редукције посредованог НАДПХ. Према томе, 3-фосфоглицерат је редукован на глицералдехид 3-фосфат (Г3П).

Г3П је фосфатни шећер са три угљеника, који се назива и триоза фосфат. Само једна шестина глицералдехид 3-фосфата (Г3П) се трансформише у шећер као производ циклуса.

Овај фотосинтетски метаболизам назива се Ц3, јер основни производ који добијате је угљен шећер.

Завршни процес

Дијелови Г3П који се не претварају у шећере, обрађују се у облику рибулозе монофосфата (РуМП). РуМП је интермедијарни производ који се трансформише у рибулоза 1,5-бисфосфат (РуБП). На тај начин се добија акцептор ЦО2 и циклус Келвин-Бенсон се затвара.

Од укупног РуБП-а произведеног у циклусу у типичном листу, само једна трећина постаје шкроб. Овај полисахарид се складишти у хлоропласту као извор глукозе.

Други део се претвара у сахарозу (дисахарид) и транспортује у друге органе биљке. Након тога, сахароза се хидролизује да би се формирали моносахариди (глукоза и фруктоза)..

-Други фотосинтетски метаболизми

У посебним условима околине, процес фотосинтезе биљака је еволуирао и постао ефикаснији. То је довело до појаве различитих метаболичких путева за добијање шећера.

Метаболизам Ц4

У топлим срединама, стомата листа су затворени током дана да би се избегло губитак водене паре. Стога је концентрација ЦО2 у листу се смањује у односу на кисеоник (О2). Рубисцо ензим има двоструки афинитет за супстрат: ЦО2 и О2.

При ниским концентрацијама ЦО2 и О хигхс2, рубисцо катализира О кондензацију2. Овај процес се назива фото-респирација и смањује фотосинтетску ефикасност. Неке биљке у тропским срединама развиле су одређену фотосинтетску анатомију и физиологију да би се супротставили фотоспирању.

Током метаболизма Ц4 угљеник је фиксиран у мезофилним ћелијама и Цалвин-Бенсон циклус се појављује у ћелијама хлорофилинског омотача. ЦО фикатион2 То се дешава током ноћи. Не појављује се у строми хлоропласта, већ у цитосолу мезофилних ћелија.

ЦО фикатион2 настаје реакцијом карбоксилације. Ензим који катализира реакцију је фосфоенолпируват карбоксилаза (ПЕП-карбоксилаза), која није осетљива на ниске концентрације ЦО2 у ћелији.

Молекул акцептора ЦО2 То је фосфоенолпирувачна киселина (ПЕПА). Добијени интермедијарни производ је оксалоацетатна киселина или оксалоацетат. Оксалоацетат се редукује на малат у неким биљним врстама или у аспартат (аминокиселина) у другима.

Након тога, малат се преноси на ћелије васкуларног фотосинтетског омотача. Овде се декарбоксилира и производе пируват и ЦО2.

ЦО2 улази у Цалвин-Бенсон циклус и реагује са Рубисцо да формира ПГА. Са своје стране, пируват се враћа у мезофилне ћелије где реагује са АТП да регенерише акцептор угљен диоксида.

ЦАМ метаболизам

Киселински метаболизам црасула (ЦАМ у акрониму на енглеском) је још једна стратегија за фиксацију ЦО2. Овај механизам еволуирао је независно у различитим групама сукулентних биљака.

ЦАМ постројења користе путеве Ц3 и Ц4, као и Ц4 биљке. Али одвајање оба метаболизма је привремено.

ЦО2 фиксира се ноћу активношћу ПЕП-карбоксилазе у цитосолу и формира се оксалоацетат. Оксалоацетат се редукује до малата, који се чува у вакуолу као јабучна киселина.

Након тога, у присуству светлости, јабучна киселина се вади из вакуоле. Декарбоксилиран је и ЦО2 се преноси на РуБП Цалвин-Бенсон циклуса унутар исте ћелије.

ЦАМ биљке имају фотосинтетске ћелије са великим вакуолама где се складишти јабучна киселина, и хлоропласти где је ЦО2 добијене од јабучне киселине се трансформишу у угљене хидрате.

Финални производи

На крају тамне фазе фотосинтезе добијају се различити шећери. Сахароза је међупроизвод који се брзо мобилизира из лишћа у друге дијелове биљке. Може се користити директно за добијање глукозе.

Скроб се користи као резервна супстанца. Може да се акумулира на листу или да се транспортује у друге органе као што су стабљике и корени. Тамо се одржава све док се не захтијева у различитим дијеловима постројења. Чува се у специјалним пластидама, званим амилопласти.

Производи добијени из овог биохемијског циклуса су витални за биљку. Произведена глукоза се користи као извор угљеника за добијање једињења као што су аминокиселине, липиди, нуклеинске киселине.

С друге стране, шећерни продукт произведене тамне фазе представља основу ланца исхране. Ова једињења представљају пакете соларне енергије трансформисане у хемијску енергију коју користе сви живи организми.

Референце

  1. Албертс Б, Браи Д, Левис Ј, Рафф М, Робертс К, и ЈД Ватсон (1993) Молекуларна биологија ћелије. 3. издање Едиционес Омега, С.А. 1387 п.
  2. Пурвес ВК, Д Садава, ГХ Орианс и ХЦ Хеллер (2003) Лифе. Наука о биологији. 6тх Едт. Синауер Ассоциатес, Инц. и ВХ Фрееман анд Цомпани. 1044 п.
  3. Равен ПХ, РФ Еверт и СЕ Еицххорн (1999) Биологи оф Плантс. 6тх Едт. ВХ Фрееман и Цомпани Вортх Публисхерс. 944 п.
  4. Соломон ЕП, ЛР Берг и ДВ Мартин (2001) Биологи. 5тх Ед МцГрав-Хилл Интерамерицана. 1237 п.
  5. Стерн КР. (1997). Уводна биљна биологија. Вм. Ц. Бровн Публисхерс. 570 п.