Fase oscura della fotosintesi

La fase oscura della fotosintesi è il processo biochimico attraverso il quale le piante convertono l'anidride carbonica in glucosio

Qual è la fase oscura della fotosintesi?

IL fase oscura della fotosintesi È il processo biochimico attraverso il quale le piante convertono l'anidride carbonica in glucosio. Si racconta buio perché la luce non è necessaria per il processo. È anche noto come fase di fissazione del carbonio o ciclo di Calvin-Benson. Questo processo si verifica in Stroma cloroplasto.

Nella fase oscura, l'energia chimica è fornita dai prodotti generati in fase luminosa. Questi prodotti sono le molecole di energia ATP (adenosina trfosfato) e il NADPH (un portatore di elettroni ridotto).

La materia prima fondamentale per il processo nella fase oscura è il carbonio, ottenuto dall'anidride carbonica. Il prodotto finale è carboidrati o zuccheri semplici.

Questi composti di carbonio ottenuti sono le basi fondamentali delle strutture organiche degli esseri viventi.

Caratteristiche della fase oscura della fotosintesi

- Si chiama oscuro non richiedendo la partecipazione diretta della luce solare per il suo sviluppo. Questo ciclo si verifica durante il giorno o la notte.

- La fase oscura si sviluppa principalmente nello stroma del cloroplasto nella maggior parte degli organismi fotosintetici. Lo stroma è la matrice che riempie la cavità interna del cloroplasto attorno al sistema tilacoide (dove viene eseguita la fase luminosa).

- Nello stroma ci sono gli enzimi necessari per la fase oscura. Il più importante di questi enzimi è Rubisco (ribosfato carbossilasi/ossigenasi), la proteina più abbondante, che rappresenta tra il 20 e il 40% di tutte le proteine ​​solubili esistenti.

Meccanismi

Il carbonio richiesto per il processo è sotto forma di CO₂ (anidride carbonica) nell'ambiente. Nel caso di alghe e cianobatteri, la CO₂ viene sciolta nell'acqua circostante. Nel caso delle piante, CO₂ raggiunge le cellule fotosintetiche attraverso gli stomi (cellule epidermiche).

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Ciclo di Calvin-Benson

Questo ciclo ha diverse reazioni:

Reazione iniziale

Il co₂ Guarda un composto accettore di cinque carboni (Ribulosa 1,5-bifosfato o RUBP). Questo processo è catalizzato dall'enzima di Rubisco. Il composto risultante è una molecola a sei carbonio.

Si rompe rapidamente e forma due composti di tre carboni ciascuno (3-fosfoglicerato o 3pg).

Secondo processo

In queste reazioni viene utilizzata l'energia fornita dall'ATP dalla fase di luce. Si verifica una fosforilazione promossa dall'energia ATP e un processo di riduzione mediata da NADPH. Pertanto, il 3-fosfoglicerato è ridotto a gliceraldeide 3-fosfato (G3P).

Il G3P è uno zucchero Fospatada a tre carbonio, chiamato anche Triosa fosfato. Solo una sesta parte del gliceraldeide a 3 fosfato (G3P) viene trasformata in zuccheri come prodotto del ciclo.

Questo metabolismo fotosintetico è chiamato C3, perché il prodotto di base ottenuto è uno zucchero a tre carbonio.

Processo finale

Le parti G3P che non sono trasformate in zuccheri, vengono elaborate per formare il monofosfato ribuloso (Rump). La groppa è un prodotto intermedio che si trasforma in ribuloso 1.5-bifosfato (RUBP). In questo modo, l'accettore di Co₂ viene recuperato E il ciclo di Kelvin-Benson si chiude.

Del rubp totale prodotto nel ciclo su un foglio tipico, solo un terzo diventa un amido. Questo polisaccaride è conservato in cloroplasto come fonte di glucosio.

Un'altra parte è convertita in saccarosio (un disaccaride) e trasportata in altri organi della pianta. Successivamente, il saccarosio viene idrolizzato per formare monosaccaridi (glucosio e fruttuoso).

Altri metabolismi fotosintetici

In particolare condizioni ambientali, il processo fotosintetico delle piante si è evoluto ed è diventato più efficiente. Ciò ha portato alla comparsa di diversi percorsi metabolici per ottenere zuccheri.

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Metabolismo C4

In ambienti caldi, gli stock di foglie sono chiusi durante il giorno per evitare la perdita di vapore acqueo. Pertanto, la concentrazione di CO₂ nella foglia diminuisce in relazione all'ossigeno (o₂). L'enzima Rubisco ha una doppia affinità di substrato: CO₂ e O₂.

A basse concentrazioni di CO₂ e alto₂, Rubisco catalizza la condensa di O₂. Questo processo si chiama fotografi e riduce l'efficienza fotosintetica. Per contrastare il fotografo, alcuni ambienti tropicali hanno sviluppato una particolare anatomia fotosintetica e fisiologia.

Durante il metabolismo C4, il carbonio è fissato nelle cellule mesofile e il ciclo di Calvin-Benson si verifica nelle cellule di guaina clorofilliane. La fissazione del CO₂ si verifica durante la notte. Non accade nello stroma del cloroplasto, ma nel citosol delle cellule mesofile.

La fissazione del CO₂ si verifica da una reazione carbossilazione. L'enzima che catalizza la reazione è la fosfoenolpiruvato carbossilasi (PEP-carbossilasi), che non è sensibile alle basse concentrazioni di CO₂ Nella cella.

La molecola di co -accezione è l'acido fosfoenolpirrone (pepa). Il prodotto intermedio ottenuto è acido oxaloacetico o ossalacetato. L'ossalacetato è ridotto a Malato in alcune specie di piante o aspartate (un aminoacido) in altre.

Successivamente, il male si sposta sulle cellule vascolari del baccello fotosintetico. Qui è decarbossilato e si verifica piruvato e co₂.

Il CO₂ entra nel ciclo di Calvin-Benson e reagisce con Rubisco per formare PGA. Da parte sua, il piruvato ritorna alle cellule mesofile, dove reagisce con ATP per rigenerare l'accettore di anidride carbonica.

Metabolismo di cam

Il metabolismo acido delle Crrasulaceae (CAM) è un'altra strategia per la fissazione del CO₂. Questo meccanismo si è evoluto indipendentemente in vari gruppi di piante succulente.

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Le piante a camme usano sia la strada C3 che C4, come nelle piante C4. Ma la separazione di entrambi i metabolismi è temporanea.

Il CO₂ è ambientato di notte dall'attività della pep-carbossilasi nel citosol e forma ossalacetato. Oxalacetato è ridotto a Malato, che è immagazzinato nella vacuola come acido formale.

Successivamente, in presenza della luce, l'acido malico viene recuperato dal vacuola. È decarbossilato e il CO₂ viene trasferito nel RUBP del ciclo di Calvin-Benson all'interno della stessa cellula.

Le piante di camme hanno cellule fotosintetiche con aspirapoli grandi in cui viene immagazzinato acido ricano e cloroplasti in cui il co₂ è stato trasformato dall'acido musicale si trasforma in carboidrati.

Prodotti finali

Alla fine della fase oscura della fotosintesi, vengono prodotti diversi zuccheri. Il saccarosio è un prodotto intermedio che viene rapidamente mobilitato dalle foglie ad altre parti della pianta. Può essere usato direttamente per ottenere il glucosio.

L'amido è usato come sostanza di riserva. Può accumularsi sul foglio o essere trasportato in altri organi, come steli e radici. È mantenuto fino a quando non è richiesto in diverse parti della pianta. È conservato in plastidi speciali, chiamati amiloplasti.

I prodotti ottenuti da questo ciclo biochimico sono fondamentali per la pianta. Il glucosio prodotto è usato come fonte di carbonio per stabilire composti, come aminoacidi, lipidi o acidi nucleici.

D'altra parte, il prodotto di zuccheri della fase scura generata rappresenta la base della catena alimentare. Questi composti rappresentano pacchetti di energia solare trasformati in energia chimica, utilizzati da tutti gli organismi viventi.

Riferimenti

1. Raven, p.H., R.F. Evert e s.E. Eichhorn (1999). Biologia delle piante. Wh Freeman e compagnia degno di editori.
2. Salomone, e.P., L.R. Berg e d.W. Martin (2001). biologia. McGraw-Hill Inter-American.