Sản phẩm đầu tiên của giai đoạn cố định CO2 khi quyển trong pha tối ở nhóm thực vật C3 là gì?

Hành trình của carbon dioxide (CO2) từ không khí vào thế giới sống động của thực vật là một câu chuyện kỳ diệu của hóa học và sự sống. Trong nhóm thực vật C3, chiếm đa số trên Trái Đất, quá trình hấp thụ và chuyển hóa CO2 trong pha tối của quang hợp, còn được gọi là chu trình Calvin, bắt đầu bằng một bước ngoặt quan trọng: sự cố định CO2. Vậy sản phẩm đầu tiên được tạo ra trong giai đoạn then chốt này là gì?

Câu trả lời nằm ở một phân tử đường 5-carbon mang tên ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP). Giống như một chiếc “bẫy” phân tử, RuBP, dưới sự xúc tác của enzyme RuBisCO (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase), “tóm lấy” CO2 lang thang trong lục lạp. Phản ứng này diễn ra nhanh chóng và hiệu quả, tạo ra một phân tử 6-carbon không bền vững. Phân tử 6-carbon này ngay lập tức bị phân cắt thành hai phân tử 3-carbon giống hệt nhau, đó chính là axit 3-phosphoglyceric (3-PGA), hay còn gọi tắt là APG.

Vậy, APG chính là sản phẩm đầu tiên, “trái ngọt” đầu mùa của quá trình cố định CO2 trong pha tối ở thực vật C3. Từ APG, chu trình Calvin tiếp tục vận hành, biến đổi và tái tạo RuBP, đồng thời sản sinh ra các phân tử đường đơn giản, tiền thân của glucose – nguồn năng lượng thiết yếu cho sự sống của cây.

Điều thú vị là cơ chế cố định CO2 này khác biệt so với thực vật C4. Ở thực vật C4, chất nhận CO2 ban đầu không phải là RuBP mà là phosphoenolpyruvate (PEP), tạo ra sản phẩm 4-carbon, do đó mà có tên gọi là thực vật C4. Sự khác biệt này là một minh chứng cho sự đa dạng và khả năng thích nghi tuyệt vời của thực vật trong thế giới tự nhiên.

Tóm lại, trong hành trình kỳ diệu của quang hợp ở thực vật C3, APG giữ vai trò như viên gạch đầu tiên được đặt nền móng, mở ra con đường cho sự hình thành các hợp chất hữu cơ phức tạp hơn, nuôi dưỡng sự sống và góp phần cân bằng hệ sinh thái toàn cầu.