La fotosíntesi: procés, fases i cicle de Calvin
La fotosíntesi
La fotosíntesi és un procés que fan les plantes, les algues i alguns bacteris. Consisteix en l’assimilació de l’energia lumínica procedent del Sol i la seva conversió en energia química. Aquesta energia s’utilitza per formar compostos orgànics necessaris per a la vida, principalment glúcids. La fotosíntesi comprèn una sèrie complexa de reaccions que inclouen l’absorció de la llum, la conversió d’energia, la transferència d’electrons i un conjunt de rutes enzimàtiques que converteixen el CO2 i el H2O en glúcids.
Les fases de la fotosíntesi
Fase lluminosa
La fase lluminosa té lloc en presència de llum i comprèn un conjunt de reaccions que es produeixen en les membranes dels tilacoides dels cloroplasts. Durant aquesta fase tenen lloc dos processos molt importants que generen els dos productes que la caracteritzen: poder reductor en forma de NADPH i ATP. Gràcies a la fotòlisi de l'aigua, s'obté poder reductor en forma de coenzims reduïts (NADPH); la fotofosforilació és el procés que produeix l'ATP. L'oxigen molecular que es produeix en la fase lluminosa és el producte de deixalla.
Fase fosca
La fase fosca de la fotosíntesi té lloc a l'estroma del cloroplast i està constituïda per un conjunt de reaccions en què s'aprofita l'energia i el poder reductor obtinguts en la fase lumínica per reduir i assimilar el CO2; és a dir, s'obtenen molècules orgàniques en un procés de fixació de carboni. La fotòlisi de l'aigua —que té lloc en la fase lluminosa— produeix H+ que reduirà el CO2 a matèria orgànica en el cicle de Calvin, que té lloc en la fase fosca de la fotosíntesi. L'equació química simplificada és: H2O = ½ O2 + 2 H+ + 2 e-.
El cicle de Calvin
El cicle de Calvin és la ruta metabòlica majoritària per la qual els organismes fotosintètics fixen el CO2, obtenint així el carboni necessari per a la construcció de les seves biomolècules orgàniques. El cicle de Calvin consta de diverses fases:
- Fase carboxilativa: el CO2 s'incorpora a una molècula de cinc àtoms de carboni, la ribulosa-1,5-difosfat, per produir dues molècules de 3-fosfoglicerat. És una reacció catalitzada per l'enzim Rubisco, que és l'enzim més abundant del planeta.
- Fase reductora: en aquesta fase es redueix el CO2 incorporat en la fase carboxilativa en el 3-fosfoglicerat en forma de grup carboxil, mitjançant l'ATP i el NADPH produïts en la fase lluminosa.
- Fase regenerativa: en aquesta fase, part del gliceraldehid-3-fosfat obtingut en la fase reductora és convertit en glucosa-6-fosfat, i part en ribulosa-1,5-difosfat per tancar de nou el cicle.