3.3: Ферментативна стадія

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Ферментативна стадія має безліч учасників. До них відносяться вуглекислий газ, носій водню з воднем (NADPH), АТФ, рибулоза біфосфат (RubP, або $\ce{C5}$ ), а також Rubisco разом з деякими іншими ферментами. Все відбувається в матриксі (стромі) хлоропласту.

Знімок екрана 2019-01-03 в 9.26.24 PM.png — Малюнок $\PageIndex{1}$ хлоропласт.

Головною подією ферментативної стадії є $\ce{CO2}$ засвоєння з $\ce{C5}$ в короткоживі $\ce{C6}$ молекули. Асиміляція вимагає Рубіско як ферменту. Далі цей тимчасовий $\ce{C6}$ розбивається на дві $\ce{C3}$ молекули (PGA). Потім PGA братиме участь у складному наборі реакцій, які проводять NADPH і АТФ як джерела водню та енергії відповідно; і дає (через проміжну стадію PGAL) одну молекулу глюкози ( $\ce{C6H12O6}$ ) на кожні шість асимільованих молекул $\ce{CO2}$ . NADP $^+$ , ADP і P $_i$ повернуться на світлу сцену. Цей набір хімічних реакцій повертає RubP, який запустить новий цикл засвоєння. Отже, всі реакції, описані в цьому пункті, є частиною циклу, який має назву «цикл Кальвіна» або « $C_3$ цикл» (тому що молекули C $_3$ PGA тут найбільш важливі).

Знімок екрана 2019-01-03 о 9.30.09 PM.png — Рисунок $\PageIndex{2}$ Схема ферментативної стадії фотосинтезу. Цифри зеленим кольором показують, як вуглець засвоюється без зміни кількості RubP.

В цілому ферментативна стадія починається з $\ce{CO2}$ , NADPH, АТФ і $\ce{C5}$ (RubP). Закінчується глюкозою ( $\ce{C6}$ Н $_{12}$ О $_6$ ), НАДП+, АДФ, Р $_i$ і тим же $\ce{C5}$ . При додаванні азоту і фосфору глюкоза віддасть всі інші органічні молекули (рис. $\PageIndex{3}$ ).

Знімок екрана 2019-01-03 о 9.30.24 PM.png — Рисунок $\PageIndex{3}$ Схема ферментативної стадії фотосинтезу. Цифри зеленим кольором показують, як вуглець засвоюється без зміни кількості RubP.

Підводячи підсумок, логіка фотосинтезу (рис. $\PageIndex{4}$ ) заснована на простій ідеї: зробити цукор з вуглекислого газу. Уявіть, якщо у нас є букви «s», «g», «u» та «a» і потрібно побудувати слово «цукор». Очевидно, нам знадобляться дві речі: буква «r» та енергія, щоб поставити ці літери в правильному порядку. Та ж історія відбувається і в фотосинтезі: йому знадобиться водень (H), який є «відсутньою літерою», $\ce{CO2}$ оскільки цукру повинні містити H, O і C. $^+$ NADP/NADPH використовується як постачальник водню, а енергія - АТФ, який створюється за допомогою протонного насоса, і протонний насос починається, тому що світло допомагає концентрують протони в резервуарі.

Знімок екрана 2019-01-03 о 9.30.57 PM.png — Малюнок $\PageIndex{4}$ Резюме фотосинтезу. (На основі ідеї з Arms & Camp, 1986).