מה השלב האפל של הפוטוסינתזה?

פוטוסינתזה היא תהליך שרק יצורים צמחיים יכולים לבצע, ובו כל בעלי החיים תלויים לנשום ולכן הם קיימים. למרות שאנו בני האדם נוטים לחשוב כי צמחים יבשתיים הם האחראים העיקריים לחיים, דבר שאינו מוזר לחלוטין מכיוון שאנו עצמנו יצורים יבשתיים ולא-ימיים, במציאות הם אלה השוכנים בים, בנהרות ובביצות שמייצרים את הגבוה יותר. אחוז מהגז החיוני הזה.

אבל היזהר, זה לא אומר הרבה פחות שעצים, דקלים ואחרים אינם חשובים ... כי הם כן. הכל נחשב. וככל שיש יותר צמחים על פני כדור הארץ, גם במימיו וגם בקרום כדור הארץ, כך גדל מגוון החיים. אבל איך הם שורדים? ובכן, הפיכת הפחמן הדו-חמצני המתקבל מהאוויר למזון, במהלך מה שמכונה שלב אפל של פוטוסינתזה.

כיצד מתבצע השלב האפל של הפוטוסינתזה?

אף ששמו עלול להטעות, זוהי תגובה המתרחשת גם ביום וגם בלילה במבנים הנקראים כלורופלסטים. בשלב זה בעיקר ATP נלקח (אדנוזין טריפוספט), חיוני לאנרגיה ו- NADPH (ניקוטינאמיד אדנין דינוקלאוטיד פוספט) שהוא קואנזים שבזכותו נקשר פחמן דו חמצני. איתם מתבצעים עליהם תהליכים כימיים נוספים המחולקים לשני חלקים:

קיבוע פחמן

למרות שזה לא תלוי בעובדה שיש אור שמש באותה תקופה, חשוב לציין שבלעדיו לא ניתן היה לתת אותו, מכיוון שאנזימים מסוימים המעורבים תלויים באור. בכל הנוגע לתיקון פחמן, צמחים יכולים לעשות זאת בדרכים שונות. למעשה, בוטניקים זיהו שלוש קיבועי CO2:

• צמחי C3הם הנפוצים ביותר. הם מתקנים את זה במהלך מחזור קלווין (שנראה כעת), ללא שום קיבוע קודם.
• צמחי C4: אלה אלה שבהם פחמן דו חמצני, לאחר תגובה עם fossoenolpyruvate, מוליד oxaloacetate, אשר מאוחר יותר הופך malate (מולקולות 4-פחמן). Malate זה הוא שיישא לתאים, ושם ייוצר הפחמן הדו חמצני הדרוש למחזור קלווין ולפירובט.
• צמחי CAM: מופיע בצמחים עסיסיים. החיים באזורים בהם הטמפרטורות המקסימאליות גבוהות באמת, ובהם גם מעט גשמים, הסטטומה נשארת סגורה במהלך היום כדי להפחית את אובדן המים. בלילה הם נפתחים, ואז הם סופגים את ה- CO2. אבל, כמו במפעלי C4, הדבר מעלה תחילה מלחת לאחר סדרת תגובות כימיות, אשר בסופו של דבר אספקת CO2 במהלך היום. עוד מידע כאן.

מחזור קלווין

מחזור קלווין הוא תהליך שבמהלכו פחמן דו חמצני הופך לגלוקוז, שישמש את הצמח לנשימה וגם כמקור לפחמן. זהו השלב השני של הפוטוסינתזה, והחשוב ביותר עבור רוב בעלי החיים, מכיוון שבזכותו יצורי צמחים יכולים להתקיים, ולכן, להוציא חמצן לאורך כל היום.

היכן מתרחש השלב האפל של הפוטוסינתזה?

השלב האפל מתרחש בכלורופלסטים. אלה מבנים תאיים הנמצאים באורגניזמים אוקריוטיים, והם בעלי צורה אליפסה או כדורית. תפקידה העיקרי הוא הפיכת האנרגיה מהשמש לאנרגיה כימית, דבר המתרחש במהלך פוטוסינתזה וכדי ליתר דיוק, בשלב האפל שלה.

הוא מורכב ממעטפה המורכבת משני ממברנות המכילות פיגמנטים כגון כלורופיל, וכן מחומרים חיוניים אחרים על מנת שתוכל למלא את תפקידה.

מהו מבנה הכלורופלסט?

• קרום חיצוני: הוא חדיר ויש בו חלבונים. זה שומר עליו נפרד מהציטופלזמה.
• קרום פנימי: מכיל סטרומה, שהיא האזור המימי שלה.
• קרום תילקואידי: בו נמצאים התילאקואידים, שהם כמו שקים שטוחים. כאשר אלה נערמים, הם יוצרים זרזים.

מה תפקידו?

פוטוסינתזה מתרחשת בתוך כלורופלסטים, גם שלב האור שלו (מייצר ATP ו- NADPH בקרום הטילוקואידי), וגם השלב הכהה שלו (קיבוע של פחמן דו חמצני בסטרומה). אבל לא רק זה, אלא הם גם מסנתזים חומצות אמינו ויוצרים חומצות שומן, חיוני לצמחים להשיג מזון. עם האוכל הזה, כלומר עם הפחמימות, הסוכרים והעמילנים הללו, יש להם אפשרות לגדול, לפרוח ולייצר את זרעיהם.

כך שללא פוטוסינתזה העולם שלנו יהיה שונה מאוד. לכן נוח, כמו גם מעניין, ללמוד עוד על הצומח שמקיף אותנו, שכן בלעדיהם ודאי איש מאיתנו לא היה כאן היום.

אנו מקווים שמה שלמדת על השלב האפל של הפוטוסינתזה הועיל לך.