Kroky a diagram Calvinovho cyklu

Calvinov cyklus je súbor nezávislých od svetla redoxné reakcie ktoré sa vyskytujú počas fotosyntéza a fixáciu uhlíka na premenu oxidu uhličitého na cukor glukózu. Tieto reakcie sa vyskytujú v stróme chloroplastu, čo je oblasť naplnená tekutinou medzi tylakoid membrána a vnútorná membrána organely. Tu je pohľad na redoxné reakcie, ktoré sa vyskytujú počas Calvinovho cyklu.

Iné názvy pre Calvinov cyklus

Kalvínov cyklus možno poznáte pod iným názvom. Súbor reakcií je tiež známy ako tmavé reakcie, cyklus C3, cyklus Calvin-Benson-Bassham (CBB) alebo cyklus redukčného pentózofosfátu. Cyklus objavili v roku 1950 Melvin Calvin, James Bassham a Andrew Benson na Kalifornskej univerzite v Berkeley. Použili rádioaktívny uhlík-14 na sledovanie dráhy atómov uhlíka pri fixácii uhlíka.

Prehľad Calvinovho cyklu

Schéma Calvinovho cyklu. Atómy sú reprezentované týmito farbami: čierna = uhlík, biela = vodík, červená = kyslík, ružová = fosfor.

Mike Jones/Wikimedia Commons/CC BY-SA

Calvinov cyklus je súčasťou fotosyntézy, ktorá prebieha v dvoch fázach. V prvej fáze chemické reakcie využívajú energiu zo svetla na výrobu ATP a NADPH. V druhom stupni (Calvinov cyklus alebo temné reakcie) sa oxid uhličitý a voda premieňajú na organické molekuly, ako napr glukózy . Hoci Calvinov cyklus možno nazvať „temné reakcie“, tieto reakcie sa v skutočnosti nevyskytujú v tme alebo počas noci. Reakcie vyžadujú znížený NADP, ktorý pochádza z reakcie závislej od svetla. Calvinov cyklus pozostáva z:

Uhlíková fixácia- Oxid uhličitý (CO_dva) reaguje za vzniku glyceraldehyd-3-fosfátu (G3P). Enzým RuBisCO katalyzuje karboxyláciu 5-uhlíkovej zlúčeniny za vzniku 6-uhlíkovej zlúčeniny, ktorá sa rozdelí na polovicu za vzniku dvoch 3-fosfoglycerátových (3-PGA) molekúl. Enzým fosfoglycerátkináza katalyzuje fosforyláciu 3-PGA za vzniku 1,3-bifosfoglycerátu (1,3BPGA).Redukčné reakcie- Enzým glyceraldehyd 3-fosfát dehydrogenáza katalyzuje redukciu 1,3BPGA pomocou NADPH.Regenerácia ribulózy 1,5-bisfosfátu (RuBP).- Na konci regenerácie je čistý zisk zo súboru reakcií jedna molekula G3P na 3 molekuly oxidu uhličitého.

Chemická rovnica Calvinovho cyklu

Celková chemická rovnica pre Calvinov cyklus je:

• 3 CO_dva+ 6 NADPH + 5 H_dvaO + 9 ATP → glyceraldehyd-3-fosfát (G3P) + 2 H⁺+ 6 NADP⁺+ 9 ADP + 8 Pi (Pi = anorganický fosfát)

Na produkciu jednej molekuly glukózy je potrebných šesť cyklov cyklu. Prebytok G3P produkovaný reakciami sa môže použiť na vytvorenie rôznych uhľohydrátov v závislosti od potrieb rastliny.

Poznámka o nezávislosti svetla

Hoci kroky Calvinovho cyklu nevyžadujú svetlo, proces nastáva len vtedy, keď je svetlo dostupné (deň). prečo? Pretože je to plytvanie energiou, pretože bez svetla neexistuje tok elektrónov. Enzýmy, ktoré poháňajú Calvinov cyklus, sú preto regulované tak, aby boli závislé od svetla, aj keď samotné chemické reakcie nevyžadujú fotóny.

V noci rastliny premieňajú škrob na sacharózu a uvoľňujú ho do floému. CAM rastliny uchovávajú kyselinu jablčnú v noci a uvoľňujú ju počas dňa. Tieto reakcie sú známe aj ako „temné reakcie“.

Zdroje

• Bassham J, Benson A, Calvin M (1950). „Cesta uhlíka vo fotosyntéze“. J Biol Chem 185 (2): 781-7. PMID 14774424.