Fase Fosca de la Fotosíntesi: Procés i Factors Clau

Fase Fosca de la Fotosíntesi: L’ATP i el NADPH de la fase lluminosa es fan servir per sintetitzar matèria orgànica (glúcids) a partir de substàncies inorgàniques. Té lloc a l’estroma. Es sol fer de dia (però també es pot fer de nit). No necessita llum. Intervé un enzim molt important: el rubisco (ribulosa difosfat carboxilasa).

Cicle de Calvin

• Fixació de CO2: Un CO2 atmosfèric entra a l’estroma, s’uneix a la ribulosa-1,5-difosfat gràcies al rubisco, es forma un compost inestable de 6 àtoms de carboni, que es dissocia en 2 molècules d’àcid-3-fosfoglicerid (3C).
• Reducció del CO2: Consumeix 3 ATP i 2 NADPH de la fase lluminosa, es redueix l’àcid-3-fosfoglicerid, s’obté gliceraldehid-3-fosfat (G3P) (regenerarà ribulosa-1,5-difosfat, sintetitzarà midó i àcids grassos, i aminoàcids com cloroplasts, sintetitzarà glucoses i fructoses com a citosol).

Balanç Global de la Fotosíntesi Oxigènica del Carboni

Fotorespiració i la Ruta de Hatch-Slack: Té lloc quan l’ambient és càlid i sec: els estomes es tanquen (per no perdre H2O) i augmenta la concentració d’O2. L’augment d’O2 oxida, el rubisco oxida la ribulosa-1,5-difosfat necessària per captar CO2, això disminueix la capacitat fotosintètica de la planta (pot ser fins al 50%).

Solució: les plantes de clima tropical tenen un procés diferent per captar el CO2 i la ruta de Hatch-Slack o de les plantes del C4. Capten el CO2 a partir de l’àcid fosfoenolpirúvic (actua l’enzim fosfoenolpiruvat-carboxilasa) i el transporten al mesoderm perquè s’incorpori al cicle de Calvin.

Cinc Factors que Influeixen en la Fotosíntesi

• Temperatura: Cada espècie té un punt òptim diferent de temperatura. L’eficàcia del procés augmenta amb la temperatura, però si l’augmenten massa, es desnaturalitzen els enzims i baixa l’eficàcia.
• Concentració de CO2: Quan més CO2 hi ha, més augmenta el rendiment del procés fotosintètic fins a arribar a un valor determinat, a partir del qual el rendiment s’estabilitza.
• Concentració d’O2: Quan més O2 hi ha a l’aire, menys rendiment fotosintètic.
• Intensitat lluminosa: Com més intensitat lluminosa, més rendiment, fins a superar determinats límits, en què es produeix la fotooxidació dels pigments fotosintètics.
• Escassetat d’H2O: Poca H2O al sol i poc H2O al medi = menys rendiment fotosintètic perquè, al no haver-hi H2O, tanquen els estomes per no perdre H2O i s’acumula O2, i no entra CO2.

Consequències de la Fotosíntesi

• Tots els éssers vius en depenen, directa i indirectament, per tal d’obtenir matèria orgànica i energia.
• A partir de la fotosíntesi s’obté O2, transformant l’atmosfera reductora en una atmosfera amb oxigen, la qual cosa permet més vida diversa a la Terra.

Quimiosíntesi

Quimiosíntesi: Sintesi d’ATP a partir de l’energia que s’allibera en les reaccions d’oxidació de determinades substàncies inorgàniques, només la realitzen els bacteris (quimioautòtrofs o quimilitoòtrofs). Els compostos usats provenen de la descomposició de matèria orgànica i els compostos resultants són substàncies minerals, absorbits per plantes i tanquen el cicle.

Fases de la Quimiosíntesi

• 1ª Fase: S’oxiden els substrats reduïts i es generen ATP i NADH.
• 2ª Fase: Es fixa el CO2 (segueix el cicle de Calvin), el nitrogen també s’incorpora a partir de nitrats o N2 atmosfèric, es sintetitzen compostos orgànics.

Tipus de Bacteris Quimiosintètics

• Bacteris incolors del sofre: Oxiden compostos de sofre, són aerobis (necessiten O2 per oxidar) i són abundants en aigua residual.
• Bacteris del nitrogen: Oxiden compostos de nitrogen o oxiden l’amoniac a nitrat.
• Bacteris del ferro: Oxiden compostos ferrosos.
• Bacteris de l’hidrogen: Usen l’hidrogen molecular.

Organismes Fixadors de Nitrogen

Hi ha bacteris que poden captar el N2 atmosfèric. Això és degut a que tenen un complex enzimàtic anomenat nitrogenasa que els permet fixar aquest N2 atmosfèric. Ex: Rhizobium (fan simbiosi amb les arrels de les plantes lleguminoses, associació no específica obligada; sense simbiosi no es produeix la capacitat de fixar N2).

Anabolisme Heteròtrof

És comú a tots els organismes. Té com a objectiu produir macromolècules. Té 2 fases:

• Biosíntesi de monòmers: Molècules orgàniques senzilles a partir de precursors.
• Biosíntesi de polímers: Molècules orgàniques més grans a partir de monòmers. Les molècules precursors poden venir del catabolisme digestiu, fotosíntesi o quimiosíntesi. L’energia prové de la desfosforilació de l’ATP. És un procés de reducció, per tant, es produeixen molècules més grans. Són reaccions endotèrmica.