Dacă vedeți acest mesaj, înseamnă că avem probleme cu încărcarea resurselor externe pe site-ul nostru.

If you're behind a web filter, please make sure that the domains *.kastatic.org and *.kasandbox.org are unblocked.

Conţinutul principal

Ciclul Calvin

Modul în care produșii reacțiilor luminoase, ATP și NADPH, sunt utilizați pentru fixarea carbonului în zaharuri în a doua etapă a fotosintezei.

Introducere

Tu, precum toate celelalte organisme de pe Pământ, ești o formă de viață bazată pe carbon. Cu alte cuvinte, moleculele complexe ale minunatului tău corp sunt bazate pe carbon. Poate deja știi că ești bazat pe carbon, dar te-ai gândit vreodată de unde vine acest carbon?
După cum se pare, atomii de carbon din corpul tău erau, la un moment dat, parte din moleculele de dioxid de carbon (CO2) din aer. Atomii de carbon ajung în corpul tău, și în corpul altor forme de viață, datorită celei de-a doua etape a fotosintezei, cunoscută sub numele de ciclul Calvin (sau reacțiile de întuneric).

Prezentarea generală a ciclului Calvin

La plante, dioxidul de carbon (CO2) intră în interiorul frunzelor prin pori numiți stomate și se difuzează în stroma cloroplastului - sediul reacțiilor din ciclul Calvin, unde sunt sintetizate zaharuri. Aceste reacții se numesc și reacții de întuneric, pentru că nu sunt determinate de lumină în mod direct.
În ciclul Calvin, atomii de carbon din (CO2) sunt fixați (incorporați în molecule organice) și folosiți pentru a forma zaharuri cu trei carboni. Procesul este alimentat de, și dependent de, ATP și NADPH din reacțiile de lumină. Spre deosebire de reacțiile de lumină, care au loc în membrana tilacoidelor, reacțiile din ciclul Calvin au loc în stromă (spațiul din interiorul cloroplastelor).
Credit imagine: "The Calvin cycle: Figure 1," by OpenStax College, Concepts of Biology CC BY 4.0

Reacțiile din ciclul Calvin

Reacțiile din ciclul Calvin pot fi împărțite în trei mari etape: fixarea carbonului, reducția și regenerarea moleculei inițiale.
Aici este o diagramă a ciclului:
  1. Fixarea carbonului. O moleculă de CO2 se combină cu o moleculă cu 5 carboni acceptori, ribuloza-1,5-bifosfatul (RuBP). Acest pas formează un compus cu 6 carboni care se descompune în două molecule de compus cu 3 carboni, 3-acid fosfogliceric (3-PGA). Această reacție este catalizată de enzima RuBP carboxilată/oxinegată, sau rubisco.
  2. Reducția. În cea de-a doua etapă, ATP și NADPH sunt utilizate pentru a transforma moleculele de 3-PGA în moleculele unui zahar cu trei carboni, gliceraldehida-3-fosfat (G3P). Numele acestei etape provine de la faptul că NADPH își donează electronii, sau se reduce, unui intermediar cu trei carboni pentru a forma G3P.
  3. Regenerarea. Unele molecule de G3P produc glucoză, în timp ce altele trebuie să fie reciclate pentru a regenera acceptorul RuBP. Regenerarea necesită ATP și implică o rețea complexă de reacții, pe care profesorul meu de biologie o numea "amestecul carbohidraților." 1
Pentru ca o G3P să iasă din ciclu (și să fie folosit la sinteza glucozei), trei molecule de CO2 trebuie să intre în ciclu, formând trei atomi noi de carbon fixat. Atunci când trei molecule de CO2 intră în ciclu, sunt formate șase molecule de G3P. Una dintre ele iese din ciclu și este folosită pentru a forma glucoză, în timp ce celelalte cinci trebuie să fie reciclate pentru a regenera trei molecule de acceptorul de RuBP.

Rezumat al reactanților și produșilor de reacție din ciclul Calvin

Trei rotații ale ciclului Calvin sunt necesare pentru a forma o moleculă de G3P care poate ieși din ciclu și pentru a fi folosită la producerea de glucoză. Să rezumăm cantitățile de molecule esențiale care intră și ies din ciclul Calvin pe măsură ce o G3P netă este produsă. În trei rotații ale ciclului Calvin:
  • Carbon. 3 CO2 se combină cu 3 acceptori de RuBP formând 6 molecule de gliceradehidă-3-fosfat (G3P).
  • 1 G3P iese din ciclu și este folosită pentru formarea glucozei.
    • 5 molecule de G3P sunt reciclate, regenerând 3 molecule de acceptor de RuBP.
  • ATP. 9 ATP sunt transformați în 9 ADP (6 în timpul etapei de fixare, 3 în timpul etapei de regenerare).
  • NADPH. 6 NADPH sunt convertiți în 6 NADP+ (în timpul etapei de reducție).
O moleculă de G3P conține trei atomi de carbon fixați, deci sunt necesare două G3P pentru a alcătui o moleculp de glucoză cu șase carboni. Sunt necesare șase rotații ale ciclului sau 6 CO2, 18 ATP și 12 NADPH pentru a produce o moleculă de glucoză.