광합성은 식물, 조류, 일부 박테리아가 태양에너지를 화학 에너지로 전환하는 지구상 생명체에 필수적인 과정입니다. 이 메커니즘은 두 가지 주요 단계, 즉 밝은 단계와 어두운 단계로 나뉜다. 이름에서 다르게 암시될 수 있지만, 어둠의 단계는 빛이 없는 상태에서는 발생하지 않지만, 단순히 빛에 직접적으로 의존하지 않습니다.
이 단계에서는 이산화탄소가 효소에 의해 조절되는 일련의 화학 반응을 통해 유기 화합물로 고정되고, 이를 통해 식물 생명에 필수적인 분자가 합성됩니다. 이 단계 내에서 가장 중요한 프로세스 중 하나는 유명한 칼빈 회로로, 여기서 생성됩니다. 탄수화물 식물이 공급원으로 사용할 것입니다 힘 세포 구조를 만드는 데에도 사용됩니다.
광합성의 어두운 단계란 무엇인가?
생합성 단계 또는 Calvin-Benson 회로라고도 알려진 암흑 단계는 CO가 통합되는 단계입니다.2 대기 중 유기화합물. 식물 세포의 엽록체 스트로마에서 일어나며 빛 단계에서 생성된 생성물을 사용합니다. ATP (아데노신 삼인산)과 나드프 (환원된 니코틴아마이드 아데닌 디뉴클레오티드 인산).
직접적으로 빛을 필요로 하지 않지만 그 작동은 빛에 의해 조건지어집니다. 효소 이 과정에 관여하는 요인은 빛 조절과 온도, CO 농도와 같은 요소에 따라 달라집니다.2.
칼빈 회로: 과정의 열쇠
캘빈 회로는 식물이 이용할 수 있는 유기 화합물의 형태로 탄소를 고정할 수 있게 하는 일련의 화학 반응입니다. 로 나누어집니다 고맙습니다 주요 단계:
- 탄소 고정: CO2 효소 작용으로 인해 리불로스-1,5-비스포스페이트(RuBP) 분자에 결합합니다. 루비스코 (리불로스-1,5-비스포스페이트 카르복실화효소-산소화효소). 이로 인해 불안정한 3탄소 분자가 생성되고, 이것이 두 개의 3-포스포글리세르산(XNUMX-PGA) 분자로 분리됩니다.
- 절감: 3-PGA는 다음을 사용하여 글리세르알데히드-3-인산(G3P)으로 변환됩니다. ATP y 나드프. 이들 분자 중 일부는 포도당과 다른 유기 화합물을 생성하는 데 사용됩니다.
- RuBP의 재생: 일부 G3P 분자는 리불로스-1,5-비스인산을 재생하는 데 재활용되어 순환이 계속될 수 있도록 합니다.
탄소 고정의 종류
식물이 광합성의 어두운 단계에서 탄소 고정을 수행하는 방법은 환경에 대한 적응에 따라 다양합니다.
- C 식물3: 대부분의 식물은 이 방법을 사용하는데, 이 방법에서는 CO2 이는 칼빈 회로에 직접 통합됩니다.
- C 식물4: 따뜻한 환경에서는 일부 식물이 CO를 포착합니다.2 칼빈 회로에 속하지 않은 세포에서는 광호흡을 피하고 광합성 효율을 향상시킵니다.
- CAM 식물: 건조 지역의 특징인 이 식물은 CO를 포착합니다.2 하룻밤 동안 숙성시켜 사과산 형태로 보관해두고 낮 동안 사용합니다.
어둠의 단계에서 RuBisCO의 중요성
La 루비스코 CO 고정을 담당하는 효소입니다2 칼빈 회로에서 발견되며 생물권에서 가장 풍부한 것으로 간주됩니다. 그러나 이것에는 결함이 있습니다. 산소를 고정할 수도 있기 때문입니다. 광호흡광합성 효율을 감소시키는 과정입니다. 이러한 이유로 식물은 전략 이 효과를 최소화하려면.
최종 제품과 그 유용성
어둠의 단계에서 생성되는 생성물은 식물의 성장과 발달에 필수적입니다.
- 포도당: 에너지원으로 사용되거나 전분으로 저장됩니다.
- 자당: 즉시 사용할 수 있도록 공장의 다른 부분으로 운반합니다.
- 셀룰로오스: 세포벽을 만드는 데 사용됨.
암흑 단계에 영향을 미치는 요인
환경 조건은 암흑 단계의 효율성에 중요한 역할을 합니다.
- 온도 : 캘빈 회로의 효소 활동은 온도에 따라 달라지며, 적당한 범위에서 최적입니다.
- 농도 드 CO2: CO의 증가2 탄소 고정과 포도당 생산을 촉진합니다.
- ATP와 NADPH의 가용성: 이 과정에 필수적인 것은 빛의 단계에서 나옵니다.
광합성 연구, 특히 암흑 단계에 대한 연구는 농업 생산과 CO2 감소에 긍정적인 영향을 미칠 수 있기 때문에 과학계에서 계속해서 큰 관심을 불러일으키고 있습니다.2 대기의. 캘빈 회로와 그 의미를 이해하면 지구의 생태적 균형에서 이 과정이 얼마나 중요한지 평가할 수 있습니다.