Що таке цикл Кальвіна:
Цикл Кальвіна генерує реакції, необхідні для фіксації вуглецю в тверду структуру для утворення глюкози і, в свою чергу, регенерує молекули для продовження циклу.
Цикл Кальвіна також відомий як темна фаза фотосинтезу або також називається фазою вуглецевої фіксації. Він відомий як темна фаза, оскільки не залежить від світла, як перша фаза чи світлова фаза.
- Фотосинтез.
- Хлоропласти.
Цей другий етап фотосинтезу фіксує вуглець з поглиненого вуглекислого газу і генерує точну кількість елементів та біохімічних процесів, необхідних для отримання цукру та переробки решти матеріалу для безперервного виробництва.
Цикл Кальвіна використовує енергію, що виробляється у світловій фазі фотосинтезу, для фіксації вуглецю з вуглекислого газу (CO2) у твердій структурі, такій як глюкоза, для отримання енергії.
Молекула глюкози, що складається з шестивуглецевого кістяка, буде далі оброблятися в процесі гліколізу для підготовчої фази циклу Кребса, обидві частини клітинного дихання.
- Цикл Кребса
- Глюкоза
Реакції циклу Кальвіна відбуваються в стромі, яка знаходиться в рідині всередині хлоропласту та поза тилакоїдом, де відбувається світла фаза.
Для цього циклу потрібен ферментативний каталіз, тобто потрібна допомога ферментів, щоб молекули могли реагувати між собою.
Це вважається циклом, оскільки відбувається повторне використання молекул.
Етапи циклу Кальвіна
Цикл Кальвіна вимагає шести оборотів, щоб створити молекулу глюкози, що складається з шестивуглецевої основи. Цикл поділяється на три основні етапи:
Фіксація вуглецю
На стадії фіксації вуглецю в циклі Кальвіна CO2 (діоксид вуглецю) реагує, коли каталізується ферментом RuBisCO (рибулоза-1,5-бісфосфат карбоксилаза / оксигеназа) з молекулою RuBP (рибулоза-1,5-бісфосфат) з п’яти вуглеводнів.
Таким чином утворюється молекула шестивуглецевого каркасу, який потім розщеплюється на дві молекули 3-PGA (3-фосфогліцеринової кислоти) по три вуглеці кожна.
Скорочення
При скороченні циклу Кальвіна дві молекули 3-PGA з попередньої фази беруть енергію двох АТФ і двох НАДФН, що утворюються під час світлової фази фотосинтезу, щоб перетворити їх у молекули G3P або PGAL (гліцеральдегід 3-фосфат) з трьох вуглеводнів.
Регенерація розщепленої молекули
На етапі регенерації розщепленої молекули використовуються молекули G3P або PGAL, утворені за шість циклів фіксації та відновлення вуглецю. За шість циклів отримують дванадцять молекул G3P або PGAL, де, з одного боку,
Дві молекули G3P або PGAL використовуються для утворення шестивуглецевого ланцюга глюкози, і
Десять молекул G3P або PGAL спочатку з’єднуються в дев’ять вуглецевих ланцюгів (3 G3P), які потім розщеплюються на п’ятивуглецевий ланцюг для регенерації молекули RuBP для початку циклу фіксації вуглецю за допомогою CO2 за допомогою ферменту RuBisco та іншого ланцюга з чотирьох вуглеводнів, які з’єднуються з двома іншими G3P, утворюючи ланцюг із десяти вуглеводнів. Цей останній ланцюг, у свою чергу, розділений на два RuBP, які знову будуть живити цикл Кальвіна.
У цьому процесі для утворення трьох RuBP, продукту шести циклів Кальвіна, необхідно шість АТФ.
Продукти та молекули циклу Кальвіна
Цикл Кальвіна виробляє шестивуглецеву молекулу глюкози за шість оборотів і регенерує три RuBP, які знову каталізуються ферментом RuBisCo з молекулами CO.2 для перезапуску циклу Кальвіна.
Для циклу Кальвіна потрібні шість молекул CO2, 18 АТФ і 12 НАДФН, отримані у світловій фазі фотосинтезу для отримання однієї молекули глюкози та регенерації трьох молекул RuBP.
