Fotosentez özelliklerinin karanlık evresi, mekanizması ve ürünleri

fotosentezin karanlık evresi Organik maddelerin (karbon bazlı) inorganik maddelerden elde edildiği biyokimyasal işlemdir. Aynı zamanda karbon tespiti aşaması veya Calvin-Benson döngüsü olarak da bilinir. Bu işlem kloroplast stromada gerçekleşir.

Karanlık fazda, kimyasal enerji ışık fazında üretilen ürünler tarafından sağlanır. Bu ürünler, ATP (adenozin trifosfat) ve NADPH (azaltılmış bir elektron taşıyıcısı) enerji molekülleridir..

Karanlık fazdaki işlem için temel hammadde, karbondioksitten elde edilen karbondur. Son ürün basit karbonhidratlar veya şekerlerdir. Elde edilen bu karbon bileşikleri, canlıların organik yapılarının temel dayanağıdır..

indeks

• 1 Genel özellikler
• 2 Mekanizmalar
  • 2.1 Calvin-Benson döngüsü
  • 2.2 -Diğer fotosentetik metabolizmalar
• 3 Nihai ürünler
• 4 Kaynakça

Genel özellikler

Fotosentezin bu aşamasına karanlık denir, çünkü güneş ışığının gelişimi için doğrudan katılımını gerektirmez. Bu döngü gün içerisinde gerçekleşir..

Karanlık faz, çoğunlukla fotosentetik organizmalarda kloroplast stroma içinde gelişir. Stroma, kloroplastın iç boşluğunu thylakoid sistemi etrafına dolduran matristir (ışık fazının yapıldığı yer)..

Karanlık fazın oluşması için gerekli enzimler stromada bulunur. Bu enzimlerin en önemlisi, mevcut tüm çözünebilir proteinlerin% 20 ila 40'ını temsil eden en bol protein olan rubisco'dur (ribüloz bifosfat karboksilaz / oksijenaz)..

mekanizmalar

İşlem için gereken karbon CO şeklindedir.₂ (karbondioksit) çevrede. Yosun ve siyanobakteriler söz konusu olduğunda, CO₂ onları çevreleyen suda çözülür. Bitkiler durumunda, CO₂ fotosentetik hücrelere stoma (epidermal hücreler) yoluyla ulaşır.

-Calvin-Benson döngüsü

Bu döngü birkaç reaksiyona sahiptir:

İlk reaksiyon

CO₂ beş karbonlu bir alıcı bileşikte (ribuloz 1,5-bisfosfat veya RuBP) sabitlenir. Bu işlem rubisco enzimi tarafından katalize edilir. Oluşan bileşik altı karbonlu bir moleküldür. Çabucak kırılır ve her biri üç karbonlu iki bileşik oluşturur (3-fosfogliserat veya 3PG).

İkinci işlem

Bu reaksiyonlarda ATP tarafından ışık fazından sağlanan enerji kullanılır. Fosforilasyon, ATP'nin enerjisi ve NADPH'nin aracılık ettiği bir azaltma işlemi ile tahrik edilir. Böylece, 3-fosfogliserat, gliseraldehit 3-fosfata (G3P) indirgenir..

G3P, aynı zamanda trioz fosfat da denilen üç karbonlu fosfatlı bir şekerdir. Gliseraldehit 3-fosfatın (G3P) sadece altıda biri, döngünün bir ürünü olarak şekere dönüştürülür..

Bu fotosentetik metabolizmaya C3 denir, çünkü aldığınız temel ürün üç karbonlu bir şekerdir..

Son işlem

G3P'nin şekere dönüşmeyen kısımları, ribuloz monofosfat (RuMP) oluşturmak üzere işlenir. RuMP, ribüloz 1,5-bifosfata (RuBP) dönüştürülen bir ara üründür. Bu şekilde, CO alıcısı geri kazanılır.₂ ve Kelvin-Benson döngüsü kapanıyor.

Tipik bir yaprakta döngüde üretilen toplam RuBP'nin sadece üçte biri nişasta olur. Bu polisakarit, kloroplastta bir glikoz kaynağı olarak depolanır..

Başka bir kısım sukroza dönüştürülür (bir disakarit) ve bitkinin diğer organlarına taşınır. Daha sonra, monosakaritler (glukoz ve fruktoz) oluşturmak için sükroz hidrolize edilir..

-Diğer fotosentetik metabolizmalar

Belirli çevresel koşullar altında, bitkilerin fotosentez süreci gelişti ve daha verimli hale geldi. Bu, şeker elde etmek için farklı metabolik yolların ortaya çıkmasına neden olmuştur..

Metabolizma C4

Sıcak ortamlarda, su buharı kaybını önlemek için yaprağın stomaları gün boyunca kapalıdır. Bu nedenle CO konsantrasyonu₂ Yapraktaki oksijene göre azalır (O₂). Rubisco enzimi, çift substrat afinitesine sahiptir: CO₂ ve O₂.

Düşük CO konsantrasyonlarında₂ ve O yüksek₂, rubisco, O yoğuşmasını katalizler₂. Bu sürece fotorespirasyon adı verilir ve fotosentetik etkinliği azaltır. Fotorespirasyonu önlemek için, tropikal ortamlardaki bazı bitkiler belirli bir fotosentetik anatomi ve fizyoloji geliştirmiştir..

C4 metabolizması sırasında karbon, mesophyll hücrelerine sabitlenir ve Calvin-Benson çevrimi klorofilin kılıfının hücrelerinde meydana gelir. CO fiksasyonu₂ Gece boyunca olur. Kloroplast stromada değil, mezofilik hücrelerin sitozolunda ortaya çıkar..

CO fiksasyonu₂ bir karboksilasyon reaksiyonu ile oluşur. Reaksiyonu katalize eden enzim, düşük CO konsantrasyonlarına duyarlı olmayan fosfoenolpiruvat karboksilazdır (PEP-karboksilaz).₂ hücrede.

CO alıcı molekülü₂ Fosfoenolpirvik asittir (PEPA). Elde edilen ara ürün oksaloasetik asit veya oksaloasetattır. Bazı bitki türlerinde malate veya bazılarında aspartata (bir amino asit) oksaloasetat azalır.

Daha sonra, malat vasküler fotosentetik kılıfın hücrelerine aktarılır. Burada dekarboksilatlı ve piruvat ve CO üretilir.₂.

CO₂ Calvin-Benson döngüsüne girer ve PGA oluşturmak için Rubisco ile reaksiyona girer. Piruvat, karbon dioksit alıcısını yeniden oluşturmak için ATP ile reaksiyona girdiği mezofil hücrelerine geri döner..

CAM metabolizması

Crasuláceas'ın asit metabolizması (İngilizce olarak kısaltması ile CAM) CO fiksasyonu için bir başka stratejidir₂. Bu mekanizma, etli bitkilerin çeşitli gruplarında bağımsız olarak gelişti..

CAM bitkileri, C4 bitkilerinde olduğu gibi hem C3 hem de C4 yollarını kullanır. Ancak her iki metabolizmanın ayrılması geçicidir.

CO₂ gece sitozolde PEP-karboksilazın aktivitesi ile sabitlenir ve oksaloasetat oluşur. Oxaloacetate, vakum içerisinde malik asit olarak depolanan malaya indirgenir.

Daha sonra, ışığın varlığında, boşluktan malik asit geri kazanılmaktadır. Dekarboksilatlı ve CO₂ aynı hücre içinde Calvin Benson'ın RuBP'sine aktarılır..

CAM bitkileri, malik asidin depolandığı büyük vakumlu fotosentetik hücrelere ve CO'nun bulunduğu kloroplastlara sahiptir.₂ malik asitten elde edilen karbonhidratlara dönüşür.

Nihai ürünler

Fotosentezin karanlık aşamasının sonunda, farklı şekerler üretilir. Sükroz, yapraklardan bitkinin diğer kısımlarına hızla mobilize olan bir ara üründür. Doğrudan glikoz elde etmek için kullanılabilir.

Nişasta, yedek madde olarak kullanılır. Yaprak üzerinde birikebilir veya sap ve kök gibi diğer organlara taşınabilir. Bitkinin farklı yerlerinde gerekli olana kadar orada tutulur. Amiloplast adı verilen özel plastitlerde depolanır..

Bu biyokimyasal döngüden elde edilen ürünler bitki için hayati öneme sahiptir. Üretilen glikoz, amino asitler, lipitler, nükleik asitler gibi bileşikler yapmak için bir karbon kaynağı olarak kullanılır..

Öte yandan, üretilen karanlık fazın şekerler ürünü, besin zincirinin tabanını temsil eder. Bu bileşikler, tüm canlı organizmalar tarafından kullanılan kimyasal enerjiye dönüştürülmüş güneş enerjisi paketlerini temsil eder..

referanslar

1. Alberts B, Bray D, Lewis J, Raff M, Roberts K ve JD Watson (1993) Hücrenin moleküler biyolojisi. 3. Baskı Ediciones Omega, S.A. 1387 p.
2. Purlar WK, D Sadava, GH Orians ve HC Heller (2003) Hayat. Biyoloji Bilimi. 6. Edt. Sinauer Associates, Inc. ve WH Freeman ve Şirketi. 1044 p.
3. Kuzgun PH, RF Evert ve SE Eichhorn (1999) Bitki Biyolojisi. 6. Edt. WH Freeman ve Company Worth Publishers. 944 p.
4. Solomon EP, LR Berg ve DW Martin (2001) Biyoloji. 5. Baskı, McGraw-Hill Interamericana. 1237 p.
5. Stern KR. (1997). Giriş Bitki Biyolojisi. Wm. C. Brown Yayıncıları. 570 p.