Fase escura da fotossíntese

A fase escura da fotossíntese é o processo bioquímico através do qual as plantas convertem dióxido de carbono em glicose

Qual é a fase escura da fotossíntese?

O fase escura da fotossíntese É o processo bioquímico pelo qual as plantas convertem dióxido de carbono em glicose. É dito escuro porque a luz não é necessária para o processo. Também é conhecido como fase de fixação de carbono ou ciclo de Calvin-Benson. Este processo ocorre no Estroma de cloroplasto.

Na fase escura, a energia química é fornecida por produtos gerados na fase clara. Esses produtos são as moléculas de energia ATP (trfosfato de adenosina) e o NADPH (um portador de elétrons reduzido).

A matéria -prima fundamental para o processo na fase escura é o carbono, que é obtido de dióxido de carbono. O produto final é carboidratos ou açúcares simples.

Esses compostos de carbono obtidos são a base fundamental das estruturas orgânicas dos seres vivos.

Características da fase escura da fotossíntese

- É chamado de escuro por não exigir a participação direta da luz solar para seu desenvolvimento. Este ciclo ocorre durante o dia ou a noite.

- A fase escura se desenvolve principalmente no estroma do cloroplasto na maioria dos organismos fotossintéticos. O estroma é a matriz que preenche a cavidade interna do cloroplasto ao redor do sistema tilacóide (onde a fase leve é ​​realizada).

- No estroma estão as enzimas necessárias para que a fase escura ocorra. A mais importante dessas enzimas é o Rubisco (ribuloso bifosfato carboxilase/oxigenase), a proteína mais abundante, representando entre 20 e 40% de todas as proteínas solúveis existentes.

Mecanismos

O carbono necessário para o processo está na forma de co₂ (dióxido de carbono) no ambiente. No caso de algas e cianobactérias, o CO₂ é dissolvido na água circundante. No caso das plantas, o CO₂ atinge células fotossintéticas através de estômatos (células epidérmicas).

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Ciclo Calvin-Benson

Este ciclo tem várias reações:

Reação inicial

O co₂ Ele analisa um composto aceitador de cinco carbonos (ribulosa 1.5-bifosfato ou rubp). Este processo é catalisado pela enzima Rubisco. O composto resultante é uma molécula de seis carbonas.

Ele quebra rapidamente e forma dois compostos de três carbonos cada (3-fosfoglicerados ou 3pg).

Segundo processo

Nessas reações, a energia fornecida pelo ATP da fase leve é ​​usada. Uma fosforilação promovida pela ATP Energy e um processo de redução mediado por NADPH ocorre. Assim, o 3-fosfoglicerado é reduzido ao gliceraldeído 3-fosfato (G3P).

O G3P é um açúcar de três carbonas fospatada, também chamado de fosfato de triosa. Apenas uma sexta parte do gliceraldeído 3-fosfato (G3P) é transformada em açúcares como um produto do ciclo.

Esse metabolismo fotossintético é chamado C3, porque o produto básico obtido é um açúcar de três carbonos.

Processo final

As peças G3P que não são transformadas em açúcares são processadas para formar monofosfato ribuloso (garupa). A garupa é um produto intermediário que se transforma em 1,5-bifosfato (RubP) ribuloso. Dessa forma, o aceitador de CO₂ é recuperado E o ciclo Kelvin-Benson fecha.

Do total de rubp produzido no ciclo em uma folha típica, apenas um terço se torna um amido. Este polissacarídeo é armazenado em cloroplastos como fonte de glicose.

Outra parte é convertida em sacarose (um dissacarídeo) e transportada para outros órgãos da planta. Posteriormente, a sacarose é hidrolisada para formar monossacarídeos (glicose e frutífero).

Outros metabolismos fotossintéticos

Em particular as condições ambientais, o processo fotossintético das plantas evoluiu e se tornou mais eficiente. Isso levou ao aparecimento de diferentes rotas metabólicas para obter açúcares.

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C4 Metabolismo

Em ambientes quentes, os estomecos das folhas estão fechados durante o dia para evitar a perda de vapor de água. Portanto, a concentração de CO₂ na folha diminui em relação ao oxigênio (ou₂). A enzima rubisco tem uma dupla afinidade de substrato: co₂ e o₂.

Em baixas concentrações de co₂ e alto₂, Rubisco catalisa a condensação de O₂. Este processo é chamado de fotorerspiração e diminui a eficiência fotossintética. Para neutralizar a fotorrspiração, alguns ambientes tropicais desenvolveram uma espectadora anatomia e fisiologia específicas.

Durante o metabolismo C4, o carbono é fixado nas células mesofil e o ciclo de Calvin-Benson ocorre nas células da bainha da clorofora. A fixação do CO₂ ocorre durante a noite. Isso não acontece no estroma do cloroplasto, mas no citosol das células mesofil.

A fixação do CO₂ ocorre por uma reação de carboxilação. A enzima que catalisa a reação é a fosfoenolpiruvato carboxilase (pep-carboxilase), que não é sensível a baixas concentrações de co₂ Na célula.

A molécula co -aceitadora é o ácido fosfoenolpirúvico (pepa). O produto intermediário obtido é o ácido oxaloacético ou oxalacetato. Oxalacetato é reduzido a Malato em algumas espécies de plantas ou aspartato (um aminoácido) em outros.

Posteriormente, o mal se move para as células vasculares fotossintéticas. Aqui está descarboxilado e piruvato e co₂ ocorre.

O CO₂ entra no ciclo Calvin-Benson e reage com o Rubisco para formar PGA. Por sua vez, o piruvato retorna às células mesofil, onde reage com o ATP para regenerar o aceitador de dióxido de carbono.

Metabolismo de Cam

O metabolismo ácido das crrasulaceae (CAM) é outra estratégia para a fixação do co₂. Esse mecanismo evoluiu de forma independente em vários grupos de plantas suculentas.

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As plantas de came usam a estrada C3 e C4, como nas plantas C4. Mas a separação de ambos os metabolismos é temporária.

O CO₂ é definido à noite pela atividade da pep-carboxilase no citosol e forma oxalacetato. O oxalacetato é reduzido a Malato, que é armazenado na vácola como um ácido formal.

Posteriormente, na presença da luz, o ácido málico é recuperado da vácola. É descarboxilado e o CO₂ é transferido para o Rubp do ciclo Calvin-Benson dentro da mesma célula.

As plantas de came têm células fotossintéticas com grandes vacúolos onde o ácido ricano é armazenado e cloroplastos onde o co₂ obteve a partir do ácido musical é transformado em carboidratos.

Produtos finais

No final da fase escura da fotossíntese, diferentes açúcares são produzidos. A sacarose é um produto intermediário que é rapidamente mobilizado das folhas para outras partes da planta. Pode ser usado diretamente para obter glicose.

Amido é usado como substância de reserva. Pode se acumular na folha ou ser transportado para outros órgãos, como hastes e raízes. É mantido até que seja necessário em diferentes partes da planta. É armazenado em plastídeos especiais, chamados amiloplastos.

Os produtos obtidos deste ciclo bioquímico são vitais para a planta. A glicose produzida é usada como fonte de carbono para estabelecer compostos, como aminoácidos, lipídios ou ácidos nucleicos.

Por outro lado, o produto dos açúcares da fase escura gerada representa a base da cadeia alimentar. Esses compostos representam pacotes de energia solar transformados em energia química, usados ​​por todos os organismos vivos.

Referências

1. Raven, p.H., R.F. Evert e S.E. Eichhorn (1999). Biologia das plantas. WH Freeman e Company Worth Publishers.
2. Salomão, e.P., eu.R. Berg e d.C. Martin (2001). biologia. McGraw-Hill Interamerican.