Kroki i schemat cyklu Calvina

Cykl Calvina to zestaw niezależnych od światła reakcje redoks które występują podczas fotosynteza i wiązanie węgla w celu przekształcenia dwutlenku węgla w glukozę cukrową. Reakcje te zachodzą w zrębie chloroplastu, który jest wypełnionym płynem obszarem między tylakoid błona i błona wewnętrzna organelli. Oto spojrzenie na reakcje redoks, które zachodzą podczas cyklu Calvina.

Inne nazwy cyklu Calvina

Możesz znać cykl Calvina pod inną nazwą. Zestaw reakcji jest również znany jako reakcje ciemne, cykl C3, cykl Calvina-Bensona-Basshama (CBB) lub redukcyjny cykl pentozofosforanowy. Cykl został odkryty w 1950 roku przez Melvina Calvina, Jamesa Basshama i Andrew Bensona na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Użyli radioaktywnego węgla-14 do śledzenia ścieżki atomów węgla podczas wiązania węgla.

Przegląd cyklu Calvina

Schemat cyklu Calvina. Atomy są reprezentowane przez następujące kolory: czarny = węgiel, biały = wodór, czerwony = tlen, różowy = fosfor.

Mike Jones/Wikimedia Commons/CC BY-SA

Cykl Calvina jest częścią fotosyntezy, która przebiega w dwóch etapach. W pierwszym etapie reakcje chemiczne wykorzystują energię światła do produkcji ATP i NADPH. W drugim etapie (cykl Calvina lub reakcje ciemne) dwutlenek węgla i woda są przekształcane w cząsteczki organiczne, takie jak glukoza . Chociaż cykl Calvina można nazwać „ciemnymi reakcjami”, reakcje te nie występują w rzeczywistości ani w ciemności, ani w nocy. Reakcje wymagają zredukowanego NADP, który pochodzi z reakcji zależnej od światła. Cykl Calvina składa się z:

Mocowanie węglowe- Dwutlenek węgla (CO_dwa) poddaje się reakcji z wytworzeniem 3-fosforanu aldehydu glicerynowego (G3P). Enzym RuBisCO katalizuje karboksylację związku 5-węglowego, tworząc związek 6-węglowy, który dzieli się na pół, tworząc dwie cząsteczki 3-fosfoglicerynianu (3-PGA). Enzym kinaza fosfoglicerynianowa katalizuje fosforylację 3-PGA, tworząc 1,3-bifosfoglicerynian (1,3BPGA).Reakcje redukcji- Enzym dehydrogenaza aldehydu glicerynowego 3-fosforanu katalizuje redukcję 1,3BPGA przez NADPH.Regeneracja 1,5-bisfosforanu rybulozy (RuBP)- Pod koniec regeneracji zysk netto zestawu reakcji wynosi jedna cząsteczka G3P na 3 cząsteczki dwutlenku węgla.

Równanie chemiczne cyklu Calvina

Ogólne równanie chemiczne cyklu Calvina to:

• 3 CO_dwa+ 6 NADPH + 5 H_dwaO + 9 ATP → aldehydo-3-fosforan gliceryny (G3P) + 2 H⁺+ 6 NADP⁺+ 9 ADP + 8 Pi (Pi = fosforan nieorganiczny)

Do wytworzenia jednej cząsteczki glukozy potrzeba sześciu przebiegów cyklu. Nadwyżka G3P wytworzona w wyniku reakcji może być wykorzystana do tworzenia różnych węglowodanów, w zależności od potrzeb rośliny.

Uwaga na temat niezależności od światła

Chociaż etapy cyklu Calvina nie wymagają światła, proces zachodzi tylko wtedy, gdy światło jest dostępne (w ciągu dnia). Czemu? Ponieważ jest to strata energii, ponieważ nie ma przepływu elektronów bez światła. Enzymy, które napędzają cykl Calvina, są zatem regulowane tak, aby były zależne od światła, chociaż same reakcje chemiczne nie wymagają fotonów.

W nocy rośliny przekształcają skrobię w sacharozę i uwalniają ją do łyka. Rośliny CAM przechowują kwas jabłkowy w nocy i uwalniają go w ciągu dnia. Te reakcje są również znane jako „ciemne reakcje”.

Źródła

• Bassham J, Benson A, Calvin M (1950). „Droga węgla w fotosyntezie”. J Biol Chem 185 (2): 781-7. PMID 14774424.