광합성 특성, 메커니즘 및 제품의 어두운 단계



그 광합성의 어두운 단계 무기 물질로부터 유기 물질 (탄소를 기반으로 함)을 얻는 생화학 적 과정입니다. 그것은 또한 탄소 고정 단계 또는 Calvin-Benson주기라고도합니다. 이 과정은 엽록체 기질에서 일어난다..

어두운 단계에서, 화학 에너지는 가벼운 단계에서 생성 된 생성물에 의해 공급됩니다. 이 생성물은 에너지 분자 인 ATP (adenosine triphosphate)와 NADPH (감소 된 전자 캐리어).

어두운 단계에서의 공정을위한 기본 원료는 이산화탄소에서 얻은 탄소입니다. 최종 제품은 단순 탄수화물 또는 당분입니다. 이러한 탄소 화합물은 생물체의 유기 구조의 기초가된다..

색인

  • 1 일반적인 특성
  • 2 메커니즘
    • 2.1 캘빈 벤슨주기
    • 2.2 - 기타 광합성 대사
  • 3 최종 제품
  • 4 참고

일반적인 특성

이 광합성 단계는 햇빛의 직접적인 참여를 필요로하지 않기 때문에 어둡게 불린다. 이주기는 하루 동안 발생합니다..

어두운 단계는 대부분의 광합성 생물에서 엽록체 기질에서 주로 발생한다. 간질은 틸라코이드 계 주위의 엽록체의 내부 공동을 채우는 기질 (발광 단계가 수행되는 곳).

암상이 생기기 위해 필요한 효소는 간질에서 발견됩니다. 이 효소 중 가장 중요한 것은 rubisco (ribulose bisphosphate carboxylase / oxygenase)이며, 가장 풍부한 단백질은 기존의 모든 가용성 단백질의 20 ~ 40 %를 차지합니다.

메커니즘

이 공정에 필요한 탄소는 CO2 (이산화탄소)를 배출합니다. 조류와 시아 노 박테리아의 경우에 CO2 그것은 그것들을 에워싸는 물에 녹아있다. 식물의 경우, CO2 stomata (표피 세포)를 통해 광합성 세포에 도달한다..

-캘빈 벤슨주기

이주기에는 몇 가지 반응이 있습니다.

초기 반응

CO2 그것은 5 탄소 수용체 화합물 (ribulose 1,5-bisphosphate 또는 RuBP)에 고정되어있다. 이 과정은 rubisco 효소에 의해 촉진된다. 생성 된 화합물은 6 탄소 분자이다. 그것은 빠르게 분해되고 각각 3 개의 탄소 (3-phosphoglycerate 또는 3PG).

두 번째 과정

이러한 반응에서 가벼운 상으로부터 ATP에 의해 제공된 에너지가 사용된다. 인산화는 ATP의 에너지와 NADPH에 의해 매개되는 환원 과정에 의해 좌우된다. 따라서, 3- 포스 포 글리세 레이트는 글리 세르 알데히드 3- 인산 (G3P).

G3P는 트리오 세 포스페이트 (triose phosphate)라고도하는 3 탄소 인산화 설탕입니다. glyceraldehyde 3-phosphate (G3P)의 1/6만이주기의 생성물로서 당으로 변형됩니다.

이 광합성 신진 대사는 C3라고 불립니다. 기본 제품은 3 탄당.

최종 과정

설탕으로 변형되지 않은 G3P의 부분은 ribulose monophosphate (RuMP)를 형성하도록 가공됩니다. RuMP는 리브 로스 1,5- 비스 포스페이트 (RuBP)로 변형 된 중간 생성물이다. 이러한 방식으로, CO 수용체가 회수된다2 켈빈 - 벤슨주기가 끝났습니다..

전형적인 잎에서 사이클에서 생성 된 전체 RuBP 중 1/3만이 전분이됩니다. 이 다당류는 포도당 공급원으로 엽록체에 저장되어있다..

또 다른 부분은 자당 (이당류)으로 전환되어 식물의 다른 기관으로 옮겨집니다. 이어서, 수 크로즈가 가수 분해되어 단당 (포도당 및 과당).

-기타 광합성 대사

특정 환경 조건 하에서, 식물의 광합성 과정은 진화하여보다 효율적으로 진행됩니다. 이것은 설탕을 얻기위한 다양한 대사 경로의 출현으로 이어진다..

신진 대사 C4

따뜻한 환경에서 나뭇잎의 기공은 수증기가 손실되지 않도록 하루 종일 닫힙니다. 따라서 CO의 농도2 잎에서 산소와 관련하여 감소한다 (O2). Rubisco 효소는 이중 기질 친 화성을 가지고 있습니다 : CO2 와 O2.

낮은 CO 농도에서2 및 O 최고2, rubisco는 O 결로를 촉매한다.2. 이 과정을 광호흡이라고하며 광합성 효율을 떨어 뜨립니다. 광호흡을 막기 위해 열대 환경의 일부 식물은 특정 광합성 해부학 및 생리학을 개발했습니다.

C4 대사 동안 탄소는 엽총 세포에 고정되고 칼빈 - 벤슨 (Calvin-Benson)주기는 엽록소 포집 세포에서 발생합니다. 일산화탄소 고정2 밤 중에 일어난다. 그것은 엽록체 간질에서는 일어나지 않지만 중온 성 세포의 세포질에서 발생한다.

일산화탄소 고정2 카르 복 실화 반응에 의해 일어난다. 반응을 촉매하는 효소는 저농도의 CO에 민감하지 않은 phosphoenolpyruvate carboxylase (PEP-carboxylase)입니다.2 세포에서.

CO 수용체 분자2 그것은 phosphoenolpyruvic acid (PEPA)입니다. 수득 된 중간 생성물은 옥 살로 아세트산 또는 옥 살로 아세테이트이다. 옥살로 아세테이트는 일부 식물 종에서 말라리아로, 또는 다른 식물 종에서 아스파 테이트 (아미노산)로 감소됩니다.

이어서, 말산염은 혈관 광합성 칼집의 세포로 옮겨집니다. 여기에서 그것은 탈 카복실 화되고 피루 베이트 및 CO가 생성된다2.

CO2 Calvin-Benson주기에 들어가 Rubisco와 반응하여 PGA를 형성합니다. 그 부분을 위해, 피루 베이트는 AHP와 반응하여 이산화탄소 수용체를 재생시키는 장지세 세포로 돌아 간다.

CAM 신진 대사

crasuláceas의 산성 대사 (영어 약어)는 CO의 고정을위한 또 다른 전략입니다2. 이 메커니즘은 다육 식물의 다양한 그룹에서 독립적으로 진화 해왔다..

CAM 식물은 C4 식물 에서처럼 C3와 C4 경로를 모두 사용합니다. 그러나 두 물질 대사의 분리는 일시적이다..

CO2 그것은 밤에 cytosol에서 PEP-carboxylase의 활성에 의해 고정되고 oxaloacetate가 형성된다. 옥살로 아세테이트는 맥아당으로 환원되어 말산으로 액포에 저장됩니다.

이어서, 빛이 있으면, 액상에서 사과산이 회수됩니다. 그것은 탈 카복실 화되고 CO2 동일한 셀 내에서 캘빈 - 벤슨 사이클의 RuBP로 전달된다.

CAM 식물은 말산 (malic acid)이 저장되어있는 큰 액포 (vacuole)가있는 광합성 세포를 가지고 있으며, 엽록체는 CO2 사과산으로부터 얻어지는 탄수화물.

최종 제품

광합성의 어두운 단계가 끝나면 다른 당이 생성됩니다. 자당은 나뭇잎에서 식물의 다른 부분으로 빠르게 이동하는 중간 생성물입니다. 그것은 포도당을 얻기 위해 직접적으로 사용될 수있다..

전분은 예비 물질로 사용됩니다. 그것은 잎에 축적되거나 줄기와 뿌리와 같은 다른 장기로 옮겨 질 수 있습니다. 거기 그것은 식물의 다른 부분에서 그것이 요구 될 때까지 유지된다. 그것은 amyloplasts라고 불리는 특별한 plastids에 저장되어있다..

이 생화학 사이클에서 얻은 제품은 식물에게 필수적입니다. 생성 된 글루코스는 탄소원으로서 아미노산, 지질, 핵산.

반면에 생성 된 암상의 당류는 먹이 사슬의 기초를 나타낸다. 이 화합물은 모든 생명체가 사용하는 화학 에너지로 변환 된 태양 에너지 패키지를 나타냅니다..

참고 문헌

  1. Alberts B, Bray D, Lewis J, Raff M, Roberts K, JD Watson (1993) 세포의 분자 생물학. Ediciones Omega, S.A. 1387p.
  2. Purves WK, D Sadava, GH Orians 및 HC Heller (2003) 생명. 생물학. 6th Edt. Sinauer Associates, Inc. 및 WH Freeman and Company. 1044p.
  3. Raven PH, RF Evert and SE Eichhorn (1999) 식물의 생물학. 6th Edt. WH Freeman과 Company 가치 발행인. 944p.
  4. Solomon EP, LR Berg 및 DW Martin (2001) Biology. 5th Ed. McGraw-Hill Interamericana. 1237 p.
  5. 스턴 KR. (1997). 입문 식물 생물학. Wm. C. 브라운 출판사. 570p.