Av Soveig Albin
Fotosyntesen består av två steg: en ljusreaktion och en mörkerreaktion. Det första steget beskrevs i förra artikeln. I den här artikeln ska vi fullfölja fotosyntesen genom att beskriva det andra steget som utgörs av Calvin-cykeln.
 I första reaktionssteget har växterna fångat upp solljuset och omvandlat detta till kemisk energi. Från luften tas sedan koldioxid in i växtcellerna genom klyvöppningarna. Koldioxiden binds i den del av cellerna som kallas kloroplaster, där också ljusreaktionen äger rum. Koldioxiden binds där av ett enzym som betecknas rubisco. Det är inkörsporten till den s k Calvin-cykeln, döpt efter sin upptäckare Melvin Calvin som fick Nobelpriset för den här upptäckten 1961. Calvin-cykeln innebär att koldioxiden som innehåller en kolatom reagerar med en sockermolekyl som består av fem kolatomer samt två fosfatgrupper. Resultatet
blir en molekyl bestående av sex kolatomer som genast klyvs i två mer stabila enheter vardera uppbyggda av tre kolatomer. Dessa benämns 3-fosfoglycerat. De allra flesta växter har den här typen av mörkerreaktion och kallas C3-växter eftersom den bildade produkten, 3-fosfoglycerat, innehåller tre kolatomer. Med hjälp av den energi växten omvandlat under ljusreaktionen
ombildas sedan 3-fosfoglycerat till kolhydrater i form av socker och stärkelse.
Världens vanligaste protein
Rubisco, det enzym som driver Calvin-cykeln, är mycket vanligt i kloroplasterna
och därmed vanligt i hela växten. Rubisco är faktiskt det protein som det finns mest av i hela världen! En anledning till att det finns så gott om enzymet är att det är väldigt ineffektivt. Det måste finnas mycket rubisco i cellen för att Calvin-cykeln ska kunna fungera. Rubisco inaktiveras
också lätt, dels av lågt pH och låg magnesiumkoncentration i cellerna och framför allt när koncentrationen av koldioxid blir för låg.
C3- och C4-växter
De växter som finns naturligt i vårt nordiska klimat är C3-växter. I mer extremt klimat med hög värme, starkt solljus samt torka har två andra typer av växter utvecklats: C4-växter och CAM-växter. Sockerrör och majs är exempel på C4-växter. De växer normalt
på platser med hög ljusinstrålning
och hög temperatur. Dessa växter har lärt sig att inte öppna klyvöppningarna
helt och kan då minska avdunstningen
av vatten. Resultatet blir dock att mindre koldioxid kan komma in i växten. Koldioxiden binds då inte direkt av rubisco, som måste ha höga koncentrationer koldioxid för att fungera
utan i stället av ett enzym som har starkare bindningsförmåga, dvs kan fånga upp lägre koncentrationer av koldioxid. Vid den här reaktionen bildas en förening med fyra kolatomer i stället för tre, därav namnet C4-växter.
Fördelen med C4-systemet är att växten sparar vatten men nackdelen är att mer energi går åt för att driva processen. Det medför att t ex majs är mindre lämpat för odling i Sverige än i ett varmare land eftersom vi har gott om nederbörd men inte fullt så mycket solsken och höga temperaturer.
 CAM-växter
Exempel på CAM-växter (Crassulacea Acid Metabolism) är ökenväxter och många kaktusar. Även suckulenter använder
detta system. CAM-växterna behöver inte öppna klyvöppningarna alls under dagen då det är varmt utan de öppnar i stället klyvöppningarna och samlar in koldioxiden på natten. Sedan sparas koldioxiden inuti cellen tills det blir ljust och då bearbetas den vidare i Calvin-cykeln.
Ur Hemträdgården nr 4 2002
|
