Dunkle Phase der Photosynthese

Die dunkle Phase der Photosynthese ist der biochemische Prozess, durch den Pflanzen Kohlendioxid in Glukose umwandeln

Was ist die dunkle Phase der Photosynthese?

Der dunkle Phase der Photosynthese Es ist der biochemische Prozess, durch den Pflanzen Kohlendioxid in Glukose umwandeln. Es wird dunkel gesagt, weil Licht für den Prozess nicht benötigt wird. Es ist auch als Kohlenstofffixierungsphase oder Calvin-Benson-Zyklus bekannt. Dieser Prozess tritt in der vor Chloroplastenstroma.

In der dunklen Phase wird chemische Energie durch Produkte bereitgestellt, die in der Lichtphase erzeugt werden. Diese Produkte sind die ATP -Energiemoleküle (Adenosin Trphosphat) und der NADPH (ein reduzierter Elektronenträger).

Der grundlegende Rohstoff für den Prozess in der dunklen Phase ist Kohlenstoff, der aus Kohlendioxid erhalten wird. Das Endprodukt sind Kohlenhydrate oder einfache Zucker.

Diese erhaltenen Kohlenstoffverbindungen sind die grundlegende Grundlage für die organischen Strukturen der Lebewesen.

Eigenschaften der dunklen Phase der Photosynthese

- Es wird als Dunkel bezeichnet, indem es keine direkte Teilnahme von Sonnenlicht für seine Entwicklung benötigt. Dieser Zyklus tritt tagsüber und Nacht auf.

- Die dunkle Phase entwickelt sich hauptsächlich im Stroma von Chloroplasten in den meisten photosynthetischen Organismen. Das Stroma ist die Matrix, die die Innehöhle des Chloroplasten um das Tilacoid -System füllt (wo die Lichtphase durchgeführt wird).

- Im Stroma sind die Enzyme, die für die dunkle Phase erforderlich sind. Das wichtigste dieser Enzyme ist Rubisco (ribusbiphosphat carboxylase/oxygenase), das am häufigsten vorkommende Protein, das zwischen 20 und 40% aller vorhandenen löslichen Proteine ​​darstellt.

Mechanismen

Der für den Prozess erforderliche Kohlenstoff ist in Form von CO₂ erfolgt (Kohlendioxid) in der Umwelt. Bei Algen und Cyanobakterien wird das Co₂ im umgebenden Wasser gelöst. Bei Pflanzen erreicht CO₂ durch Stomata (epidermale Zellen) photosynthetische Zellen (epidermale Zellen).

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Calvin-Benson-Zyklus

Dieser Zyklus hat mehrere Reaktionen:

Erste Reaktion

Der Co₂ Es befasst sich mit einer Akzeptorverbindung von fünf Kohlenstoffen (Ribulosa 1,5-Biphosphat oder Rubp). Dieser Prozess wird durch das Rubisco -Enzym katalysiert. Die resultierende Verbindung ist ein sechs Kohlenstoffmolekül.

Es bricht schnell und bildet zwei Verbindungen von jeweils drei Kohlenstoffen (3-Phosphoglycerate oder 3PG).

Zweiter Prozess

In diesen Reaktionen wird die von der ATP aus der Lichtphase bereitgestellte Energie verwendet. Eine durch ATP -Energie geförderte Phosphorylierung, und ein durch NADPH vermittelter Prozess tritt auf. Somit wird 3-Phosphoglyceration auf Glyceraldehyd 3-phosphat (G3P) reduziert.

Der G3P ist ein Drei -Carbon -Fospatada -Zucker, auch Triosa Phosphat bezeichnet. Nur ein sechster Teil des 3-phosphat-Glyceraldehyd (G3P) wird als Produkt des Zyklus in Zucker umgewandelt.

Dieser photosynthetische Stoffwechsel wird C3 genannt, da das erhaltene Grundprodukt, das erhalten wird, ein Drei -Kohlenstoff -Zucker ist.

Endprozess

Die G3P -Teile, die nicht in Zucker umgewandelt werden, werden verarbeitet, um Monophosphat ribus zu bilden (Rump). Rump ist ein Zwischenprodukt, das sich in 1,5-Biphosphat (RUBP) -Ribus verwandelt. Auf diese Weise wird der Co₂ -Akzeptor wiederhergestellt Und der Kelvin-Benson-Zyklus schließt.

Von der gesamten Rubp, die im Zyklus auf einem typischen Blatt erzeugt wird, wird nur ein Drittel zu einer Stärke. Dieses Polysaccharid wird in Chloroplasten als Glukosequelle gespeichert.

Ein weiterer Teil wird in Saccharose (ein Disaccharid) umgewandelt und in andere Organe der Anlage transportiert. Anschließend wird Saccharose hydrolysiert, um Monosaccharide zu bilden (Glukose und fruchtbar).

Andere photosynthetische Metabolismen

Insbesondere Umgebungsbedingungen hat sich der photosynthetische Prozess der Pflanzen entwickelt und ist effizienter geworden. Dies hat zum Auftreten verschiedener Stoffwechselstrecken geführt, um Zucker zu erhalten.

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C4 -Stoffwechsel

In warmen Umgebungen sind die Blattstomues tagsüber geschlossen, um den Verlust von Wasserdampf zu vermeiden. Daher nimmt die Konzentration von CO₂ im Blatt in Bezug auf Sauerstoff (oder₂). Das Enzym Rubisco hat eine doppelte Affinität von Substrat: Co₂ und O₂.

Bei niedrigen Konzentrationen von CO₂ und Hoch₂, Rubisco katalysiert die Kondensation von o₂. Dieser Prozess wird als Photorer inspiriert und verringert die photosynthetische Effizienz. Um der Photorierin entgegenzuwirken, haben einige tropische Umgebungen eine bestimmte photosynthetische Anatomie und Physiologie entwickelt.

Während des C4-Metabolismus ist Kohlenstoff in den Mesophylzellen fix. Die Fixierung des CO₂ tritt während der Nacht auf. Es geschieht nicht im Stroma des Chloroplastens, sondern im Cytosol der Mesophylzellen.

Die Fixierung des CO₂ erfolgt durch eine Carboxylierungsreaktion. Das Enzym, das die Reaktion katalysiert In der Zelle.

Das CO -Akzeptormolekül ist Phosphoenolpirúvinsäure (Pepa). Das erhaltene Zwischenprodukt ist Oxalessigsäure oder Oxalacetat. Oxalacetat wird in einigen Pflanzen- oder Aspartat -Arten (eine Aminosäure) in anderen.

Anschließend bewegt sich das Böse zu den vaskulären photosynthetischen Pod -Zellen. Hier ist es dekarboxyliert und pyruvat und Co₂ tritt auf.

Der CO₂ tritt in den Calvin-Benson-Zyklus ein und reagiert mit dem Rubisco, um PGA zu bilden. Das Pyruvat kehrt für seinen Teil zu Mesophylzellen zurück, wo es mit ATP reagiert, um den Kohlendioxidakzeptor zu regenerieren.

Nockenstoffwechsel

Der saure Metabolismus des Crraysulaceae (CAM) ist eine weitere Strategie für die Fixierung des CO₂. Dieser Mechanismus hat sich in verschiedenen Gruppen saftiger Pflanzen unabhängig weiterentwickelt.

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Nockenanlagen verwenden sowohl die C3- als auch die C4 -Straße wie in C4 -Pflanzen. Die Trennung beider Metabolismen ist jedoch vorübergehend.

Das CO₂ wird nachts durch die Aktivität der Pep-Carboxylase im Cytosol eingestellt und bildet Oxalacetat. Oxalacetat wird auf Malato reduziert, das in der Vakuola als formale Säure gelagert wird.

Anschließend wird in Gegenwart des Lichts die Malinsäure aus der Vakuola gewonnen. Es ist dekarboxyliert und das CO₂ wird in die RUBP des Calvin-Benson-Zyklus in derselben Zelle übertragen.

CAM -Pflanzen haben photosynthetische Zellen mit großen Vakuolen, in denen ricansäure gelagert wird, und Chloroplasten, bei denen die von der Musiksäure beobachteten Ko₂.

Endprodukte

Am Ende der dunklen Phase der Photosynthese werden verschiedene Zucker erzeugt. Saccharose ist ein Zwischenprodukt, das schnell von den Blättern zu anderen Teilen der Pflanze mobilisiert wird. Es kann direkt verwendet werden, um Glukose zu erhalten.

Stärke wird als Reservensubstanz verwendet. Es kann sich auf dem Blatt ansammeln oder zu anderen Organen wie Stielen und Wurzeln transportiert werden. Es ist aufrechterhalten, bis es in verschiedenen Teilen der Anlage erforderlich ist. Es wird in speziellen Plastiden aufbewahrt, genannt Amyloplasten.

Die Produkte aus diesem biochemischen Zyklus sind für die Anlage von entscheidender Bedeutung. Die produzierte Glucose wird als Kohlenstoffquelle verwendet, um Verbindungen wie Aminosäuren, Lipide oder Nukleinsäuren zu etablieren.

Andererseits repräsentieren das Zuckerprodukt der erzeugten dunklen Phase die Basis der Nahrungskette. Diese Verbindungen repräsentieren Solarenergiepakete, die in chemische Energie verwandelt werden und von allen lebenden Organismen verwendet werden.

Verweise

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