A fase escura da fotossíntese, também conhecida como ciclo de Calvin, é o processo bioquímico que ocorre nas plantas e outros organismos fotossintetizantes, onde a energia luminosa captada na fase clara é utilizada para converter dióxido de carbono em compostos orgânicos, como glicose. Nesta fase, não há necessidade de luz direta, pois as reações ocorrem no estroma dos cloroplastos. O mecanismo envolve uma série de reações que resultam na fixação do carbono, formação de carboidratos e regeneração dos compostos necessários para dar continuidade ao ciclo. Os principais produtos da fase escura são açúcares, que são essenciais para o crescimento e desenvolvimento das plantas, bem como para a produção de alimentos e energia para os seres vivos.
Principais produtos gerados na etapa escura da fotossíntese.
Na fase escura da fotossíntese, também conhecida como ciclo de Calvin, ocorrem uma série de reações bioquímicas que resultam na produção de importantes produtos para a planta. Essa etapa, que ocorre no estroma dos cloroplastos, não depende diretamente da luz solar e é essencial para a síntese de compostos orgânicos.
Um dos principais produtos gerados na fase escura é o gliceraldeído-3-fosfato (G3P), que é um açúcar de três carbonos essencial para a formação de moléculas mais complexas, como amido e sacarose. O G3P também pode ser utilizado na produção de lipídios, aminoácidos e outras biomoléculas necessárias para o crescimento e desenvolvimento da planta.
Além do G3P, outro produto importante da fase escura é o ADP (adenosina difosfato) e o NADP+ (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato), que são moléculas utilizadas na regeneração do ribulose-1,5-bifosfato (RuBP), que é essencial para dar continuidade ao ciclo de Calvin.
Portanto, a fase escura da fotossíntese é responsável pela produção de gliceraldeído-3-fosfato, que é utilizado na síntese de compostos orgânicos, assim como na regeneração de moléculas essenciais para o funcionamento do ciclo de Calvin. Esses produtos são fundamentais para o metabolismo da planta e seu crescimento saudável.
O que é sintetizado durante a etapa escura da fotossíntese?
Durante a etapa escura da fotossíntese, também conhecida como fase de Calvin, ocorre a síntese de moléculas orgânicas a partir do dióxido de carbono (CO2) e da energia proveniente da fase clara. Nessa fase, as reações químicas ocorrem no estroma dos cloroplastos e são mediadas por enzimas específicas.
Um dos principais produtos sintetizados durante a etapa escura é a glicose, que é fundamental para o metabolismo energético das plantas. Além disso, outros compostos orgânicos, como amido e lipídios, também são produzidos nesse processo. Essas moléculas são essenciais para o crescimento e desenvolvimento das plantas, bem como para a sua reprodução.
É importante ressaltar que a etapa escura da fotossíntese não depende diretamente da luz solar, mas sim dos produtos gerados na fase clara, como o ATP e o NADPH. Essas moléculas energéticas são utilizadas para a fixação do CO2 e para a redução dos compostos intermediários, resultando na formação de moléculas orgânicas complexas.
Esse processo é essencial para a sobrevivência das plantas e para a manutenção do equilíbrio do ecossistema.
Impacto da ausência de luz na produção de energia durante o processo fotossintético.
O processo fotossintético é essencial para as plantas, pois é por meio dele que conseguem produzir sua própria energia. A fotossíntese é dividida em duas fases: a fase clara e a fase escura. Na fase escura, também conhecida como ciclo de Calvin, ocorrem as reações que resultam na produção de glicose, o principal produto da fotossíntese.
Entretanto, é importante ressaltar que a ausência de luz impacta diretamente na produção de energia durante o processo fotossintético. Isso ocorre porque a fase escura depende dos produtos gerados na fase clara, que por sua vez necessita da luz para ocorrer. Sem a energia luminosa, as reações que ocorrem na fase clara são interrompidas, o que consequentemente afeta a produção de glicose na fase escura.
Assim, a ausência de luz impede que a fotossíntese seja realizada de forma eficiente, prejudicando o desenvolvimento das plantas e sua capacidade de produzir energia. Portanto, a luz é um fator fundamental para o processo fotossintético e para a sobrevivência das plantas.
Principais produtos gerados durante o processo da fotossíntese.
A fase escura da fotossíntese é a etapa em que ocorre a fixação do carbono e a produção de compostos orgânicos. Nesse processo, os principais produtos gerados são a glicose, o principal carboidrato produzido pela planta, e o oxigênio, liberado como subproduto da reação.
Além da glicose e do oxigênio, outros produtos gerados durante a fase escura incluem o ATP (adenosina trifosfato) e o NADPH (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato), que são moléculas energéticas essenciais para a síntese de compostos orgânicos.
O ATP é responsável por fornecer energia para as reações químicas que ocorrem durante a fotossíntese, enquanto o NADPH atua como um transportador de elétrons, facilitando a transferência de energia durante o processo.
Portanto, os principais produtos gerados durante a fase escura da fotossíntese são a glicose, o oxigênio, o ATP e o NADPH, que são essenciais para o crescimento e desenvolvimento das plantas, bem como para a produção de alimentos e oxigênio na atmosfera.
Fase escura da fotossíntese: características, mecanismo, produtos
A fase escura da fotossíntese é o processo bioquímico pelo qual substâncias orgânicas (baseadas em carbono) são obtidas de substâncias inorgânicas. Também é conhecida como fase de fixação de carbono ou ciclo de Calvin-Benson. Este processo ocorre no estroma do cloroplasto.
Na fase escura, a energia química é fornecida por produtos gerados na fase clara. Esses produtos são as moléculas de energia ATP (trifosfato de adenosina) e NADPH (um transportador de elétrons reduzido).
A matéria-prima fundamental para o processo na fase escura é o carbono, obtido a partir do dióxido de carbono. O produto final são carboidratos ou açúcares simples. Esses compostos de carbono obtidos são a base fundamental das estruturas orgânicas dos seres vivos.
Características gerais
Essa fase da fotossíntese é chamada de escura porque não requer a participação direta da luz solar para seu desenvolvimento. Este ciclo ocorre durante o dia.
A fase escura se desenvolve principalmente no estroma do cloroplasto na maioria dos organismos fotossintéticos. O estroma é a matriz que preenche a cavidade interna do cloroplasto ao redor do sistema tilacóide (onde ocorre a fase leve).
No estroma estão as enzimas necessárias para a fase escura ocorrer. A mais importante dessas enzimas é a rubisco (bisfosfato carboxilase de ribulose / oxigenase), a proteína mais abundante, representando entre 20 e 40% de todas as proteínas solúveis existentes.
Mecanismos
O carbono necessário para o processo é na forma de CO 2 (dióxido de carbono) no ambiente. No caso de algas e cianobactérias o CO 2 é dissolvido na água circundante. No caso das plantas, o CO 2 atinge células fotossintéticas através dos estômatos (células epidérmicas).
Ciclo -Calvin-Benson
Este ciclo tem várias reações:
Reação inicial
O CO 2 é fixado em cinco carbonos aceitar composto (ribulose 1,5-bisfosfato ou RuBP). Este processo é catalisado pela enzima rubisco. O composto resultante é uma molécula de seis carbonos. Quebra rapidamente e forma dois compostos de três carbonos cada (3-fosfoglicerato ou 3PG).
Segundo processo
Nessas reações, a energia fornecida pelo ATP da fase leve é usada. Existe uma fosforilação de ATP impulsionada por energia e um processo de redução mediado pelo NADPH. Assim, o 3-fosfoglicerato é reduzido ao gliceraldeído 3-fosfato (G3P).
G3P é um açúcar de três carbonos fosfatado, também chamado fosfato triosa. Apenas um sexto do gliceraldeído 3-fosfato (G3P) é transformado em açúcares como produto do ciclo.
Esse metabolismo fotossintético é chamado C3, porque o produto básico obtido é um açúcar com três carbonos.
Processo final
As partes de G3P que não são transformadas em açúcares são processadas para formar monofosfato de ribulose (RuMP). O RuMP é um produto intermediário que é transformado em 1,5-bisfosfato de ribulose (RuBP). Dessa maneira, o aceitador de CO 2 é recuperado e o ciclo de Kelvin-Benson é fechado.
Do total de RuBP produzido no ciclo em uma folha típica, apenas um terço se torna amido. Este polissacarídeo é armazenado no cloroplasto como fonte de glicose.
Outra parte é convertida em sacarose (um dissacarídeo) e transportada para outros órgãos da planta. Posteriormente, a sacarose é hidrolisada para formar monossacarídeos (glicose e frutose).
-Outros metabolismos fotossintéticos
Sob condições ambientais particulares, o processo fotossintético das plantas evoluiu e se tornou mais eficiente. Isso levou ao aparecimento de diferentes vias metabólicas para obter açúcares.
Metabolismo C4
Em ambientes quentes, os estômatos da folha se fecham durante o dia para evitar a perda de vapor de água. Portanto, a concentração de CO 2 na folha diminui em relação à do oxigênio (O 2 ). A enzima Rubisco possui uma dupla afinidade por substrato: CO 2 e O 2 .
Em baixas concentrações de CO 2 e altas concentrações de O 2 , o rubisco catalisa a condensação do O 2 . Esse processo é chamado de fotorrespiração e diminui a eficiência fotossintética. Para combater a fotorrespiração, algumas plantas tropicais desenvolveram uma anatomia e fisiologia fotossintética específica.
Durante o metabolismo C4, o carbono é fixado nas células mesofílicas e o ciclo de Calvin-Benson ocorre nas células da bainha clorofiliana. A fixação de CO 2 ocorre da noite para o dia. Não ocorre no estroma do cloroplasto, mas no citosol das células do mesófilo.
A fixação de CO 2 ocorre por uma reação de carboxilação. A enzima que catalisa a reacção é fosfoenolpiruvato carboxilase (PEP carboxilase) que não é sensível para concentrações baixas de CO 2 na célula.
A molécula aceitadora de CO 2 é o ácido fosfoenolpirúvico (PEPA). O produto intermediário obtido é ácido oxaloacético ou oxaloacetato. O oxaloacetato é reduzido a malato em algumas espécies de plantas ou aspartato (um aminoácido) em outras.
Posteriormente, o malato é transferido para as células da bainha fotossintética vascular. Este é descarboxilado e piruvato e CO é produzido 2 .
O CO 2 entra no ciclo de Calvin-Benson e de reagir com o Rubisco para formar PGA. Por sua vez, o piruvato retorna às células do mesofilo, onde reage com o ATP para regenerar o aceitador de dióxido de carbono.
Metabolismo CAM
crassulacean metabolismo do ácido (CAM seu acrónimo) é uma outra estratégia para a fixação de CO 2 . Este mecanismo evoluiu independentemente em vários grupos de plantas suculentas.
As plantas CAM usam ambas as vias C3 e C4, como ocorre nas plantas C4. Mas a separação de ambos os metabolismos é temporária.
O CO 2 é fixado à noite pela atividade da PEP-carboxilase no citosol e o oxaloacetato é formado. O oxaloacetato é reduzido a malato, que é armazenado no vacúolo como ácido málico.
Posteriormente, na presença de luz, o ácido málico é recuperado do vacúolo . É descarboxilado e o CO 2 é transferido para o RuBP do ciclo de Calvin-Benson na mesma célula.
As plantas CAM possuem células fotossintéticas com grandes vacúolos onde o ácido málico é armazenado e cloroplastos onde o CO 2 obtido a partir do ácido málico é transformado em carboidratos.
Produtos finais
No final da fase escura da fotossíntese, diferentes açúcares são produzidos. A sacarose é um produto intermediário que é rapidamente mobilizado das folhas para outras partes da planta. Pode ser usado diretamente para obter glicose.
O amido é usado como substância de reserva. Pode acumular-se na folha ou ser transportado para outros órgãos, como caules e raízes. Lá permanece até que seja necessário em diferentes partes da planta. É armazenado em plastídeos especiais, chamados amiloplastos.
Os produtos obtidos nesse ciclo bioquímico são vitais para a planta. A glicose produzida é usada como fonte de carbono para constituir compostos como aminoácidos, ácidos nucleicos lipídicos.
Por outro lado, os açúcares produzidos pela fase escura gerada representam a base da cadeia alimentar. Esses compostos representam pacotes de energia solar transformados em energia química que são usados por todos os organismos vivos.
Referências
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