Pha Tối Của đặc điểm, Cơ Chế Và Sản Phẩm Quang Hợp - Thpanorama

các giai đoạn tối của quang hợp là quá trình sinh hóa thông qua đó các chất hữu cơ (dựa trên carbon) thu được từ các chất vô cơ. Nó còn được gọi là giai đoạn cố định carbon hoặc chu trình Calvin-Benson. Quá trình này xảy ra trong stroma lục lạp.

Trong pha tối, năng lượng hóa học được cung cấp bởi các sản phẩm được tạo ra trong pha sáng. Những sản phẩm này là các phân tử năng lượng ATP (adenosine triphosphate) và NADPH (chất mang điện tử khử).

Nguyên liệu thô cơ bản cho quá trình trong pha tối là carbon, thu được từ carbon dioxide. Sản phẩm cuối cùng là carbohydrate đơn giản hoặc đường. Các hợp chất carbon thu được, là cơ sở cơ bản của các cấu trúc hữu cơ của sinh vật sống.

Chỉ số

• 1 Đặc điểm chung
• 2 cơ chế
  • 2.1 Chu trình Calvin-Benson
  • 2.2 -Các chất chuyển hóa quang hợp khác
• 3 sản phẩm cuối cùng
• 4 tài liệu tham khảo

Đặc điểm chung

Giai đoạn quang hợp này được gọi là tối vì nó không cần sự tham gia trực tiếp của ánh sáng mặt trời để phát triển nó. Chu kỳ này xảy ra trong ngày.

Pha tối phát triển chủ yếu ở tầng lục lạp ở hầu hết các sinh vật quang hợp. Stroma là ma trận lấp đầy khoang bên trong của lục lạp xung quanh hệ thống thylakoid (nơi thực hiện pha phát sáng).

Các enzyme cần thiết cho pha tối xảy ra được tìm thấy trong stroma. Các enzyme quan trọng nhất là rubisco (ribulose bisphosphate carboxylase / oxyase), protein phong phú nhất, chiếm từ 20 đến 40% của tất cả các protein hòa tan hiện có.

Cơ chế

Cacbon cần cho quá trình ở dạng CO2 (carbon dioxide) trong môi trường. Trong trường hợp tảo và vi khuẩn lam CO2 nó bị hòa tan trong nước bao quanh chúng. Trong trường hợp thực vật, CO2 đến các tế bào quang hợp thông qua khí khổng (tế bào biểu bì).

-Chu kỳ Calvin-Benson

Chu trình này có một số phản ứng:

Phản ứng ban đầu

CO2 nó được cố định trong một hợp chất chấp nhận năm carbon (ribulose 1,5-bisphosphate hoặc RuBP). Quá trình này được xúc tác bởi enzyme rubisco. Hợp chất thu được là một phân tử sáu carbon. Nó phá vỡ nhanh chóng và tạo thành hai hợp chất của ba nguyên tử cacbon mỗi (3-phosphoglycerate hoặc 3PG).

Quá trình thứ hai

Trong các phản ứng này, năng lượng được cung cấp bởi ATP từ pha sáng được sử dụng. Phosphoryl hóa được thúc đẩy bởi năng lượng của ATP và quá trình khử qua trung gian NADPH. Do đó, 3-phosphoglycerate bị khử thành glyceraldehyd 3-phosphate (G3P).

G3P là một loại đường phốt phát ba carbon, còn được gọi là triose phosphate. Chỉ một phần sáu glyceraldehyd 3-phosphate (G3P) được chuyển thành đường như một sản phẩm của chu trình.

Sự trao đổi chất quang hợp này được gọi là C3, bởi vì sản phẩm cơ bản bạn nhận được là đường ba carbon.

Quá trình cuối cùng

Các bộ phận của G3P không được chuyển hóa thành đường, được xử lý để tạo thành ribulose monophosphate (RuMP). RuMP là một sản phẩm trung gian được chuyển thành ribulose 1,5-bisphosphate (RuBP). Bằng cách này, người chấp nhận CO được phục hồi2 và chu trình Kelvin-Benson đóng cửa.

Trong tổng số RuBP được sản xuất trong chu kỳ trong một chiếc lá điển hình, chỉ có một phần ba trở thành tinh bột. Polysacarit này được lưu trữ trong lục lạp như một nguồn glucose.

Một phần khác được chuyển thành sucrose (một disacarit) và vận chuyển đến các cơ quan khác của cây. Sau đó, sucrose bị thủy phân để tạo thành monosacarit (glucose và fructose).

-Các chất chuyển hóa quang hợp khác

Trong điều kiện môi trường đặc biệt, quá trình quang hợp của cây đã phát triển và trở nên hiệu quả hơn. Điều này đã dẫn đến sự xuất hiện của các con đường trao đổi chất khác nhau để thu được đường.

Chuyển hóa C4

Trong môi trường ấm áp, khí khổng của lá được đóng lại vào ban ngày để tránh mất hơi nước. Do đó nồng độ CO2 trong lá giảm liên quan đến oxy (O2). Enzim Rubisco có ái lực cơ chất kép: CO2 và O2.

Ở nồng độ CO thấp2 và O cao2, rubisco xúc tác ngưng tụ O2. Quá trình này được gọi là quang dẫn và làm giảm hiệu quả quang hợp. Để chống lại hiện tượng quang dẫn, một số thực vật trong môi trường nhiệt đới đã phát triển một giải phẫu và sinh lý quang hợp đặc biệt.

Trong quá trình chuyển hóa C4, carbon được cố định trong các tế bào trung mô và chu trình Calvin-Benson xảy ra trong các tế bào của vỏ chlorophylline. Cố định CO2 Nó xảy ra trong đêm. Nó không xảy ra trong các tế bào lục lạp, nhưng trong cytosol của các tế bào mesophilic.

Cố định CO2 xảy ra bởi một phản ứng carboxyl hóa. Enzym xúc tác cho phản ứng là phosphoenolpyruvate carboxylase (PEP-carboxylase), không nhạy cảm với nồng độ CO thấp2 trong tế bào.

Phân tử chấp nhận CO2 Đó là axit photphoenolpyruvic (PEPA). Sản phẩm trung gian thu được là axit oxaloacetic hoặc oxaloacetate. Oxaloacetate bị khử thành malate ở một số loài thực vật hoặc aspartate (một loại axit amin) ở những loài khác.

Sau đó, malate được chuyển đến các tế bào của vỏ quang hợp mạch máu. Ở đây nó được khử carboxyl hóa và pyruvate và CO được sản xuất2.

CO2 bước vào chu trình Calvin-Benson và phản ứng với Rubisco để tạo thành PGA. Về phần mình, pyruvate quay trở lại các tế bào trung mô nơi nó phản ứng với ATP để tái tạo chất nhận carbon dioxide.

Chuyển hóa CAM

Chuyển hóa axit của crasuláceas (CAM viết tắt bằng tiếng Anh) là một chiến lược khác để cố định CO2. Cơ chế này đã phát triển độc lập trong các nhóm thực vật mọng nước khác nhau.

Các nhà máy CAM sử dụng cả con đường C3 và C4, giống như trong các nhà máy C4. Nhưng sự phân tách của cả hai chất chuyển hóa là tạm thời.

CO2 nó được cố định vào ban đêm bởi hoạt động của PEP-carboxylase trong cytosol và oxaloacetate được hình thành. Oxaloacetate bị khử thành malate, được lưu trữ trong không bào dưới dạng axit malic.

Sau đó, với sự có mặt của ánh sáng, axit malic được thu hồi từ không bào. Nó được khử carboxyl hóa và CO2 được chuyển đến RuBP của chu trình Calvin-Benson trong cùng một ô.

Thực vật CAM có các tế bào quang hợp với không bào lớn nơi lưu trữ axit malic và lục lạp nơi CO2 thu được từ axit malic được chuyển thành carbohydrate.

Sản phẩm cuối cùng

Vào cuối giai đoạn tối của quang hợp, các loại đường khác nhau được tạo ra. Sucrose là một sản phẩm trung gian được huy động nhanh chóng từ lá đến các bộ phận khác của cây. Nó có thể được sử dụng trực tiếp để thu được glucose.

Tinh bột được sử dụng làm chất dự trữ. Nó có thể tích lũy trên lá hoặc được vận chuyển đến các cơ quan khác như thân và rễ. Ở đó, nó được duy trì cho đến khi nó được yêu cầu ở các bộ phận khác nhau của nhà máy. Nó được lưu trữ trong các plastid đặc biệt, được gọi là amyloplasts.

Các sản phẩm thu được từ chu trình sinh hóa này rất quan trọng đối với nhà máy. Glucose được sản xuất được sử dụng làm nguồn carbon để tạo ra các hợp chất như axit amin, lipit, axit nucleic.

Mặt khác, sản phẩm đường của pha tối được tạo ra đại diện cho cơ sở của chuỗi thức ăn. Các hợp chất này đại diện cho các gói năng lượng mặt trời chuyển thành năng lượng hóa học được sử dụng bởi tất cả các sinh vật sống.

Tài liệu tham khảo

1. Alberts B, Bray D, Lewis J, Raff M, Roberts K và JD Watson (1993) Sinh học phân tử của tế bào. Ed 3 Ediciones Omega, S.A. 1387 p.
2. Purves WK, D Sadava, GH Orians và HC Heller (2003). Khoa học sinh học. Lần thứ 6 Sinauer Associates, Inc. và WH Freeman và Công ty. 1044 p.
3. Raven PH, RF Evert và SE Eichhorn (1999) Sinh học thực vật. Lần thứ 6 WH Freeman và Công ty đáng giá Nhà xuất bản. 944 p.
4. Sinh học Solomon EP, LR Berg và DW Martin (2001). Ed thứ 5 McGraw-Hill Interamericana. 1237 p.
5. Stern KR. (1997). Nhập môn Sinh học thực vật. Ừm C. Nhà xuất bản màu nâu. 570 p.