Fotosintezė tamsos faze

Tamsos stadija (Kalvino ciklas): CO₂ fiksavimas vyksta stromoje, o šį procesą katalizuojamas fermentų komplektas, tarp jų Rubisco. Tamsos stadijoje išeigos procesai yra svarbūs, nes CO₂ fiksavimas yra pirmasis žingsnis gaminant gliukozę, kuri yra esminė energijos šaltinių medžiaga augalams.
Šviesos dependenzija: abi fotosintezės reakcijos (šviesos ir tamsos) vyksta vienu metu, tačiau šviesos reakcijos reikalingos energijai gaminti - ATP ir NADPH. Šios energijos medžiagos vėliau naudoja tamsos stadijoje.
Ciklo reakcijos: procesas vyksta cikliškai, kurio formula yra CO₂ + NADPH + H⁺ + ATP → C₆H₁₂O₆ + NADP⁺ + ADP + Pi. Iš gautų produktų, gliukozė yra svarbi energijos atsargoms, o NADP⁺ ir ADP vėl įsijungia į šviesos reakciją.

C3 augalai: 99,9% augalų, CO₂ fiksuojamas į 3 anglies junginius (3-PGA), efektyviai veikia drėgnose ir šaltose klimato sąlygose. C3 augalams priklauso tokie augalai kaip kviečiai, avižos ir ryžiai.
- Jų fotosintezė yra pritaikyta, bet gali būti neefektyvi karštomis ir sausomis sąlygomis, ypač per fotorespiraciją.
C4 augalai: CO₂ pirmiausia fiksuojamas į 4 anglies junginį (oksaloacetatas), kuris praverčia efektyvumu karštose ir saulėtose aplinkose. C4 augalų pavyzdžiai yra kukurūzai ir sorgo.
- Šie augalai naudoja specialų metabolizmą, leidžiantį jiems išvengti fotorespiracijos ir geriau naudojant CO₂.
CAM augalai: fiksuoja CO₂ naktį, naudojant PEP karboksilazę, taip optimizuodami vandens naudojimą. Toks šviesos ir tamsos procesų derinys leidžia jiems išgyventi ekstremaliausiose, ypač sausoje, aplinkoje.
- Pavyzdžiai: kaktusai ir ananasai.

Trys fazės: 1. Anglies fiksavimas (pradžioje fiksuojama CO₂), 2. Redukcija (pakaista 3-PGA į G3P), 3. CO₂ akceptoriaus regeneracija (RuBP grąžinimas). Procesas leidžia augalams sintezuoti organines medžiagas, būtinas augimui.
Fermentas Rubisco: šiame etape esantis fermentas, Rubinose - ribulosbisfosfato karboksilazė/okioksygenazė, gali suklysti ir sujungti O₂ vietoj CO₂, tai sukelia prarandamus energijos išteklius ir mažina fotosintezės efektyvumą.
Fotorespiracija: vyksta kaip konkurencija su CO₂ fiksacija. Jei Rubisco fiksuoja O₂, augalai praranda energiją, nes fotorespiracijos procesas veda į anglies praradimą, mažinant bendrą fotosintezės našumą.

Augalų energijai gauti reikalingas CO₂ fiksavimas, cukraus gamyba ir anglies paskirstymas įvairiuose augalų organuose. Šie procesai yra būtini augimo, reprodukcijos ir bendros augalų sveikatos palaikymui.
Efektyvus energijos ir vandens naudojimas leido augalams prisitaikyti įvairioms ekosistemoms, didinant jų išgyvenimo galimybes skirtingose aplinkose.

Inžinerijos galimybės: efektyvesnio Rubisco kūrimas, anglies koncentracijos mechanizmų diegimas ir klimatui atsparių pasėlių vystymas gali pagerinti žemės ūkio našumą ir tvarumą ateities klimato sąlygose. Tai gali apimti genų inžineriją ir augalų biotechnologijas, siekiant maksimizuoti fotosintezės efektyvumą.