เฟสมืดของลักษณะการสังเคราะห์ด้วยแสงกลไกและผลิตภัณฑ์
ระยะมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง เป็นกระบวนการทางชีวเคมีซึ่งสารอินทรีย์ (จากคาร์บอน) ได้มาจากสารอนินทรีย์ เป็นที่รู้จักกันว่าเฟสการตรึงคาร์บอนหรือวัฏจักร Calvin-Benson กระบวนการนี้เกิดขึ้นในคลอโรพลาสโตรมา.
ในระยะที่มืดพลังงานเคมีนั้นได้มาจากผลิตภัณฑ์ที่สร้างขึ้นในเฟสของแสง ผลิตภัณฑ์เหล่านี้คือโมเลกุลพลังงาน ATP (adenosine triphosphate) และ NADPH (ตัวพาอิเล็กตรอนที่ลดลง).

วัตถุดิบพื้นฐานสำหรับกระบวนการในเฟสมืดคือคาร์บอนซึ่งได้มาจากคาร์บอนไดออกไซด์ ผลิตภัณฑ์สุดท้ายคือคาร์โบไฮเดรตหรือน้ำตาลอย่างง่าย สารประกอบคาร์บอนที่ได้รับเหล่านี้เป็นพื้นฐานของโครงสร้างอินทรีย์ของสิ่งมีชีวิต.
ดัชนี
- 1 ลักษณะทั่วไป
- 2 กลไก
- 2.1 วงจร Calvin-Benson
- 2.2 - เมตาบอลิซึมสังเคราะห์แสงอื่น ๆ
- 3 ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
- 4 อ้างอิง
ลักษณะทั่วไป

การสังเคราะห์แสงในระยะนี้เรียกว่ามืดเพราะมันไม่ต้องการการมีส่วนร่วมของแสงแดดโดยตรงสำหรับการพัฒนา วงจรนี้เกิดขึ้นระหว่างวัน.
ระยะที่มืดพัฒนาขึ้นส่วนใหญ่ใน chloroplast stroma ในสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงส่วนใหญ่ สโตรมาเป็นเมทริกซ์ที่เติมช่องว่างภายในของคลอโรพลาสต์รอบระบบ thylakoid (ซึ่งดำเนินการระยะส่องสว่าง).
เอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับเฟสมืดที่จะเกิดขึ้นพบได้ในสโตรมา ที่สำคัญที่สุดของเอนไซม์เหล่านี้คือ rubisco (ribulose bisphosphate carboxylase / oxygenase) ซึ่งเป็นโปรตีนที่มีมากที่สุดโดยมีค่าอยู่ระหว่าง 20 ถึง 40% ของโปรตีนที่ละลายได้ทั้งหมด.
กลไก
คาร์บอนที่จำเป็นสำหรับกระบวนการนี้อยู่ในรูปของ CO2 (คาร์บอนไดออกไซด์) ในสิ่งแวดล้อม ในกรณีของสาหร่ายและไซยาโนแบคทีเรีย2 มันละลายในน้ำที่ล้อมรอบมัน ในกรณีของพืช CO2 มาถึงเซลล์สังเคราะห์แสงผ่านปากใบ (เซลล์ผิวหนัง).
-วงจร Calvin-Benson
วงจรนี้มีปฏิกิริยาหลายประการ:
ปฏิกิริยาเริ่มต้น
บริษัท2 มันได้รับการแก้ไขในสารประกอบรับคาร์บอนห้า (ribulose 1,5-bisphosphate หรือ RuBP) กระบวนการนี้ถูกกระตุ้นด้วยเอนไซม์ rubisco สารประกอบที่เกิดขึ้นเป็นโมเลกุลหกคาร์บอน มันจะแตกเร็วและก่อตัวเป็นสารประกอบสองสามตัวต่อกัน (3-phosphoglycerate หรือ 3PG).

กระบวนการที่สอง
ในปฏิกิริยาเหล่านี้มีการใช้พลังงานจาก ATP จากเฟสแสง ฟอสโฟรีเลชั่นถูกขับเคลื่อนโดยพลังงานของ ATP และกระบวนการลดการไกล่เกลี่ยโดย NADPH ดังนั้น 3-phosphoglycerate จะลดลงถึง glyceraldehyde 3-phosphate (G3P).
G3P เป็นน้ำตาลฟอสเฟตสามคาร์บอนหรือที่เรียกว่า triose phosphate เพียงหนึ่งในหกของ glyceraldehyde 3-phosphate (G3P) ถูกเปลี่ยนเป็นน้ำตาลเป็นผลิตภัณฑ์ของวัฏจักร.
เมแทบอลิซึมสังเคราะห์แสงนี้เรียกว่า C3 เนื่องจากผลิตภัณฑ์พื้นฐานที่คุณได้รับคือน้ำตาลสามคาร์บอน.
กระบวนการสุดท้าย
ชิ้นส่วนของ G3P ที่ไม่ได้เปลี่ยนเป็นน้ำตาลจะถูกประมวลผลเพื่อสร้าง ribulose monophosphate (RuMP) RuMP เป็นผลิตภัณฑ์ระดับกลางที่ถูกเปลี่ยนเป็นริบูลโลส 1,5-bisphosphate (RuBP) ด้วยวิธีนี้ตัวรับ CO จะถูกกู้คืน2 และวงจร Kelvin-Benson ปิดลง.
จากจำนวน RuBP ทั้งหมดที่เกิดขึ้นในวัฏจักรของใบไม้ทั่วไปมีเพียงหนึ่งในสามเท่านั้นที่กลายเป็นแป้ง โพลีแซคคาไรด์นี้เก็บไว้ในคลอโรพลาสต์เป็นแหล่งของกลูโคส.
อีกส่วนหนึ่งถูกเปลี่ยนเป็นซูโครส (ไดแซ็กคาไรด์) และถูกขนส่งไปยังอวัยวะอื่น ๆ ของพืช ต่อจากนั้นน้ำตาลซูโครสจะถูกไฮโดรไลซ์ให้กลายเป็น monosaccharides (กลูโคสและฟรุกโตส).
-การสังเคราะห์ด้วยแสงสังเคราะห์อื่น ๆ
ภายใต้สภาพแวดล้อมเฉพาะกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืชมีการพัฒนาและมีประสิทธิภาพมากขึ้น สิ่งนี้นำไปสู่การปรากฏตัวของเส้นทางการเผาผลาญที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้น้ำตาล.
เมตาบอลิซึม C4
ในสภาพแวดล้อมที่อบอุ่นปากใบปิดระหว่างวันเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียไอน้ำ ดังนั้นความเข้มข้นของ CO2 ในใบลดลงในความสัมพันธ์กับออกซิเจน (O2) เอนไซม์ Rubisco มีความสัมพันธ์ของสารตั้งต้นสองเท่า: CO2 และ O2.
ที่ความเข้มข้น CO ต่ำ2 และเสียงสูง2, rubisco เร่งปฏิกิริยาการควบแน่น2. กระบวนการนี้เรียกว่า photorespiration และลดประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสง เพื่อตอบโต้การตอบสนองต่อแสงพืชบางชนิดในสภาพแวดล้อมเขตร้อนได้พัฒนากายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยาการสังเคราะห์แสงโดยเฉพาะ.
ในระหว่างเมแทบอลิซึมของ C4 คาร์บอนจะถูกตรึงอยู่ในเซลล์ mesophyll และวัฏจักร Calvin-Benson เกิดขึ้นในเซลล์ของปลอกคลอโรฟิลลีน การตรึง CO2 มันเกิดขึ้นในตอนกลางคืน มันไม่ได้เกิดขึ้นในคลอโรพลาสโตรมา แต่ในไซโตโซลของเซลล์ mesophilic.
การตรึง CO2 เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาคาร์บอกซิเลชัน เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาคือฟอสโฟแนโนปีพีทคาร์บอกซิเลส (PEP-carboxylase) ซึ่งไม่ไวต่อความเข้มข้นต่ำของ CO2 ในเซลล์.
โมเลกุลตัวรับ CO2 มันเป็นกรดฟอสฟอโนลินพีรูวิค (PEPA) ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางที่ได้รับคือกรดออกซาโลเซติกหรือออกซาเลต Oxaloacetate ลดลงเป็น malate ในพืชบางชนิดหรือ aspartate (กรดอะมิโน) ในบางชนิด.
ต่อมามาลาเลตจะถูกถ่ายโอนไปยังเซลล์ของปลอกใยสังเคราะห์แสงของหลอดเลือด decarboxylated และ pyruvate และ CO จะถูกผลิตขึ้น2.
บริษัท2 เข้าสู่วงจร Calvin-Benson และทำปฏิกิริยากับ Rubisco เพื่อสร้าง PGA สำหรับส่วนของมันไพรูกลับไปที่เซลล์ mesophyll ซึ่งทำปฏิกิริยากับ ATP เพื่อสร้างตัวรับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์.
การเผาผลาญ CAM
การเผาผลาญกรดของcrasuláceas (CAM ในคำย่อเป็นภาษาอังกฤษ) เป็นอีกกลยุทธ์หนึ่งสำหรับการตรึง CO2. กลไกนี้มีการพัฒนาอย่างอิสระในกลุ่มพืชฉ่ำต่างๆ.
พืช CAM ใช้เส้นทางทั้ง C3 และ C4 เช่นเดียวกับในพืช C4 แต่การแยกเมตาบอลิซึมทั้งสองเป็นการชั่วคราว.
บริษัท2 มันได้รับการแก้ไขในเวลากลางคืนโดยกิจกรรมของ PEP-carboxylase ใน cytosol และ oxaloacetate เกิดขึ้น Oxaloacetate ลดลงเป็น malate ซึ่งถูกเก็บไว้ใน vacuole เป็นกรด malic.
ต่อจากนั้นในที่ที่มีแสงกรดมาลิกจะถูกกู้คืนจากแวคิวโอล decarboxylated และ CO2 ถูกโอนไปยัง RuBP ของวัฏจักร Calvin-Benson ภายในเซลล์เดียวกัน.
พืช CAM มีเซลล์สังเคราะห์แสงที่มีแวคิวโอลขนาดใหญ่ซึ่งเก็บกรดมาลิกไว้และคลอโรพลาสต์ที่ CO2 ที่ได้จากกรดมาลิกจะถูกเปลี่ยนเป็นคาร์โบไฮเดรต.
ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
เมื่อสิ้นสุดระยะที่มืดของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะมีการผลิตน้ำตาลหลายชนิด ซูโครสเป็นผลิตภัณฑ์ระดับกลางที่เคลื่อนย้ายอย่างรวดเร็วจากใบไปยังส่วนอื่น ๆ ของพืช มันสามารถใช้โดยตรงเพื่อให้ได้น้ำตาลกลูโคส.
แป้งถูกใช้เป็นสารสำรอง มันสามารถสะสมบนใบหรือถูกขนส่งไปยังอวัยวะอื่น ๆ เช่นลำต้นและราก มีการบำรุงรักษาจนกว่าจะมีความจำเป็นในส่วนต่าง ๆ ของพืช มันถูกเก็บไว้ในพลาสติกพิเศษเรียกว่าอะไมโลพลาสต์.
ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากวงจรชีวเคมีนี้มีความสำคัญต่อพืช กลูโคสที่ผลิตนั้นถูกใช้เป็นแหล่งคาร์บอนเพื่อทำสารประกอบเช่นกรดอะมิโน, ไขมัน, กรดนิวคลีอิก.
ในทางกลับกันผลิตภัณฑ์น้ำตาลของเฟสมืดที่สร้างขึ้นแสดงถึงฐานของห่วงโซ่อาหาร สารประกอบเหล่านี้เป็นตัวแทนของแพ็คเกจพลังงานแสงอาทิตย์ที่เปลี่ยนเป็นพลังงานเคมีที่สิ่งมีชีวิตทุกชนิดใช้.
การอ้างอิง
- Alberts B, Bray D, Lewis J, Raff M, Robert K, และ JD Watson (1993) อณูชีววิทยาของเซลล์ 3rd Ediciones Omega, S.A. 1387 หน้า.
- Purves WK, D Sadava, GH Orians และ HC Heller (2003) Life วิทยาศาสตร์ของชีววิทยา 6th เอ็ด Sinauer Associates, Inc. และ WH Freeman and Company 1044 หน้า.
- Raven PH, RF Evert และ SE Eichhorn (1999) ชีววิทยาของพืช 6th เอ็ด WH Freeman และ Company Worth Publishers 944 หน้า.
- โซโลมอน EP, LR Berg และ DW Martin (2001) ชีววิทยา 5th Ed. McGraw-Hill Interamericana 1237 หน้า.
- สเติร์น KR. (1997) ชีววิทยาพืชเบื้องต้น wm C. สำนักพิมพ์บราวน์ 570 หน้า.