שלב אפל של תכונות פוטוסינתזה, מנגנון ומוצרים

ה השלב האפל של הפוטוסינתזה הוא התהליך הביוכימי שבאמצעותו חומרים אורגניים (המבוססים על פחמן) מתקבלים מחומרים אנאורגניים. זה ידוע גם בשלב קיבעון פחמן או מחזור קלווין- Benson. תהליך זה מתרחש stroma chloroplast.

בשלב החשוך, האנרגיה הכימית מסופקת על ידי המוצרים הנוצרים בשלב האור. מוצרים אלה הם מולקולות האנרגיה ATP (אדנוזין טריפוספט) ו NADPH (מוביל אלקטרונים מופחת).

חומר הגלם הבסיסי לתהליך בשלב החשוך הוא פחמן, אשר מתקבל דו תחמוצת הפחמן. המוצר הסופי הוא פחמימות פשוטות או סוכרים. אלה תרכובות פחמן שהושגו, הם הבסיס הבסיסי של מבנים אורגניים של יצורים חיים.

אינדקס

• 1 מאפיינים כלליים
• מנגנונים
  • 2.1 מחזור קלווין-בנסון
  • 2.2 - מטבוליזם פוטוסינתטי אחר
• 3 מוצרים סופיים
• 4 הפניות

מאפיינים כלליים

שלב זה של הפוטוסינתזה נקרא כהה כי זה לא דורש את ההשתתפות הישירה של אור השמש על התפתחותה. מחזור זה מתרחש במהלך היום.

השלב האפל מתפתח בעיקר בסטרומת הכלורופלסט ברוב האורגניזמים הפוטוסינתטיים. הסטרומה היא המטריצה ​​שממלאת את החלל הפנימי של הכלורופלסט סביב המערכת הטילקואידית (שם השלב המאיר מתבצע).

האנזימים הדרושים לפאזה האפלה יתרחשו בסטרומה. החשוב ביותר של אנזימים אלה הוא rubisco (ribulose bisphosphate carboxylase / oxygenase), חלבון בשפע ביותר, המייצג בין 20 ל 40% של כל החלבונים הקיימים מסיסים.

מנגנונים

הפחמן הנדרש לתהליך הוא בצורת CO₂ (פחמן דו חמצני) בסביבה. במקרה של אצות ו cyanobacteria CO₂ הוא מתמוסס במים המקיפים אותם. במקרה של צמחים, CO₂ מגיע לתאים פוטוסינתטיים באמצעות סטומאטה (תאי אפידרמיס).

-מחזור קלווין-בנסון

למחזור זה יש מספר תגובות:

תגובה ראשונית

המפקד₂ זה קבוע במתחם acceptor חמש פחמן (ribulose 1,5-bisphosphate או RuBP). תהליך זה הוא catalyzed על ידי האנזים rubisco. המתחם שנוצר הוא מולקולה של שש פחמן. זה נשבר במהירות ויוצר שני תרכובות של שלושה פחמנים כל (3-phosphoglycerate או 3PG).

תהליך שני

בתגובות אלה נעשה שימוש באנרגיה שמספקת ATP משלב האור. זרחון מונע על ידי האנרגיה של ATP תהליך של הפחתה בתיווך NADPH. לפיכך, 3-phosphoglycerate מצטמצם glyceraldehyde 3-פוספט (G3P).

G3P הוא שלוש פחמן סוכר פוספט, המכונה גם פוספט Triose. רק אחד השישי של glyceraldehyde 3-פוספט (G3P) הופך לסוכרים כתוצר של מחזור.

זה מטבוליזם פוטוסינתטי נקרא C3, כי המוצר הבסיסי שאתה מקבל הוא סוכר פחמן שלושה.

תהליך סופי

החלקים של G3P זה לא הופך סוכרים, מעובד כדי ליצור monopolosphate ribulose (RuMP). RuMP הוא מוצר ביניים כי הוא הפך ל ribulose 1,5-bisphosphate (RuBP). בדרך זו, את acceptor CO הוא התאושש₂ ואת מחזור קלווין- Benson נסגר.

מכלל RuBP המיוצר במחזור עלים טיפוסית, רק שליש הופך לעמילן. פוליסכריד זה מאוחסן chloroplast כמקור של גלוקוז.

חלק אחר מומר סוכרוז (disaccharide) ומועבר לאיברים אחרים של הצמח. לאחר מכן, סוכרוז הוא hydrolyzed כדי ליצור monosaccharides (גלוקוז ופרוקטוז).

-מטבוליזם פוטוסינתטי אחר

בתנאים סביבתיים מסוימים, התהליך הפוטוסינתטי של הצמחים התפתח ונעשה יעיל יותר. זה הוביל את המראה של מסלולים מטבוליים שונים להשיג סוכרים.

מטבוליזם C4

בסביבות חמות את stomata של העלה סגורים במהלך היום, כדי למנוע אובדן של אדי מים. לכן הריכוז של CO₂ ב לירידה עלים ביחס לחמצן (O₂). האנזים Rubisco יש זיקה מצע כפולה: CO₂ ו O₂.

בריכוזי CO נמוכים₂ ו O שיאים₂, rubisco calyzes O עיבוי₂. תהליך זה נקרא photorespiration ו מקטין את יעילות פוטוסינתטית. כדי לנטרל photorespiration, כמה צמחים בסביבות טרופיות פיתחו אנטומיה פוטוסינתטית מסוים הפיזיולוגיה.

במהלך חילוף החומרים C4 הפחמן הוא קבוע בתאי mesophyll ואת מחזור קלווין- Benson מתרחשת בתאים של נדן כלורופילין. קיבוע CO₂ זה קורה במהלך הלילה. זה לא מתרחש stroma chloroplast, אבל cytosol של תאים mesophilic.

קיבוע CO₂ מתרחשת על ידי תגובה carboxylation. האנזים המזרז את התגובה הינה carboxylase phosphoenolpyruvate (carboxylase PEP) כי הוא לא רגיש בריכוזים נמוכים של CO₂ בתא.

המולקולה של ה- CO₂ זוהי חומצה phosphoenolpyvic (PEPA). מוצר הביניים המתקבל הוא חומצה oxaloacetic או oxaloacetate. Oxaloacetate מצטמצם malate בכמה מיני צמחים או כדי aspartate (חומצת אמינו) באחרים.

לאחר מכן, malate מועבר לתאים של נדן פוטוסינתטי וסקולרי. הנה זה decarboxylated ו pyruvate ו CO מיוצרים₂.

המפקד₂ נכנס למחזור קלווין-בנסון ומגיב עם Rubisco כדי ליצור PGA. מצידה, pyruvate חוזר לתאי mesophyll שבו הוא מגיב עם ATP לחדש את הפחמן דו חמצני acceptor.

חילוף החומרים

מטבוליזם חומצי של crasuláceas (CAM בראשי תיבות שלה באנגלית) היא אסטרטגיה נוספת לקיבוע של CO₂. מנגנון זה התפתח באופן עצמאי בקבוצות שונות של צמחים עסיסיים.

צמחים CAM להשתמש הן C3 ו C4 המסלולים, כפי שהם עושים צמחים C4. אבל ההפרדה של שני מטבוליזם הוא זמני.

המפקד₂ זה קבוע בלילה על ידי פעילות של PEP-carboxylase ב cytosol ו oxaloacetate נוצר. Oxaloacetate מצטמצם malate, אשר מאוחסן vacuole כמו חומצה מאלית.

לאחר מכן, בנוכחות האור, חומצה מאלית הוא התאושש מן vacuole. זה decarboxylated ואת CO₂ מועבר ל- RuBP של מחזור קלווין-בנסון בתוך אותו תא.

צמחים CAM יש תאים פוטוסינתטיים עם vacuoles גדול שבו חומצה מאלית מאוחסן, ו chloroplasts שבו CO₂ המתקבל מחומצה מאלית הופכת לפחמימות.

מוצרים סופיים

בסוף השלב האפל של פוטוסינתזה, סוכרים שונים מיוצרים. סוכרוז הוא מוצר ביניים אשר מגויס במהירות מן העלים לחלקים אחרים של הצמח. ניתן להשתמש בו ישירות כדי להשיג גלוקוז.

עמילן משמש חומר מילואים. זה יכול לצבור על העלה או להיות מועבר לאיברים אחרים כגון גבעולים ושורשים. שם הוא נשמר עד שהוא נדרש בחלקים שונים של המפעל. הוא מאוחסן פלסטידים מיוחדים, שנקרא amyloplasts.

המוצרים המתקבלים מהמחזור הביוכימי הם חיוניים לצמח. הגלוקוז המיוצר משמש כמקור פחמן לייצור תרכובות כגון חומצות אמינו, שומנים, חומצות גרעין.

מצד שני, מוצר הסוכרים של השלב האפל שנוצר מייצג את הבסיס של שרשרת המזון. תרכובות אלה מייצגות חבילות אנרגיה סולארית שהופכות לאנרגיה כימית המשמשות את כל האורגניזמים החיים.

הפניות

1. אלברטס ב, בריי ד, לואיס י, רף ז, רוברטס ק, ו JD ווטסון (1993) ביולוגיה מולקולרית של התא. Ed Edioniones אומגה, S.A. 1387 עמ '.
2. Purves WK, D Sadava, GH Orians ו HC Heller (2003) החיים. מדע הביולוגיה. אדט 6. Sinuer Associates, Inc ו WH פרימן וחברה. 1044 עמ '.
3. Raven PH, RF Evert ו SE Eichhorn (1999) ביולוגיה של צמחים. אדט 6. WH פרימן ואת החברה מוציאים לאור. 944 עמ '.
4. סולומון EP, LR ברג ו DW מרטין (2001) ביולוגיה. 5 אד מקגרו היל אינטרמריקנה. 1237 עמ '.
5. שטרן. (1997). מבוא ביולוגיה צמחים. Wm. הוצאת ג 'בראון. 570 עמ '.