3.3: Ферментативна стадія

Last updated
Save as PDF

Page ID: 6630

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

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).