- Τι είναι ο Κύκλος Calvin;
- Στάδια του κύκλου Calvin
- Λειτουργία του Κύκλου Calvin
- Σημασία του Κύκλου Calvin
- Προϊόντα κύκλου Calvin
Εξηγούμε τι είναι ο Κύκλος Calvin, τα στάδιά του, η λειτουργία του και τα προϊόντα του. Επίσης, η σημασία του για τους αυτότροφους οργανισμούς.
Τι είναι ο Κύκλος Calvin;
Είναι γνωστός ως ο κύκλος Calvin, ο κύκλος Calvin-Benson ή ο κύκλος της στερέωσης του άνθρακα στο φωτοσύνθεση, σε ένα σύνολο βιοχημικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στα στομάχια των χλωροπλαστών του φυτά και άλλους οργανισμούς αυτότροφοι του οποίου θρέψη Πραγματοποιείται μέσω της φωτοσύνθεσης.
Οι αντιδράσεις που συνθέτουν αυτόν τον κύκλο ανήκουν στη λεγόμενη σκοτεινή φάση της φωτοσυνθετικής διαδικασίας ή φάση ανεξάρτητη από φως, κατά την οποία η διοξείδιο του άνθρακα (CO2) που λαμβάνεται από την ατμόσφαιρα, ενσωματώνοντάς το στο σώμα με τη μορφή γλυκόζης (C6H12O6) χάρη στη δράση του ένζυμο RuBisCo (ριβουλόζη-1,5-διφωσφορική καρβοξυλάση / οξυγενάση).
Ο Κύκλος Calvin οφείλει το όνομά του στον ανακάλυπτά του, τον Αμερικανό Melvin Calvin, ο οποίος του χάρισε το βραβείο Νόμπελ για Χημεία το 1961. Άλλοι σημαντικοί συνεργάτες του στη μελέτη ήταν οι James Bassham και Andrew Benson, όλοι από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ.
Στάδια του κύκλου Calvin
Ο κύκλος του Calvin αποτελείται από τρία διαφορετικά στάδια:
- Στάδιο 1. Καθήλωση CO2, το ένζυμο RuBisCo καταλύει την καρβοξυλίωση της διφωσφορικής ριβουλόζης, δηλαδή τη στερέωση του διοξειδίου του άνθρακα για να σχηματίσει PGA (3-Φωσφογλυκερικό οξύ).
- Βήμα 2. Αναγωγή του PGA σε σάκχαρο (CH2O) μέσω του σχηματισμού 3-φωσφορικής γλυκαλδεΰδης (GAP) με NADPH (Νικοτιδαμιδική αδενίνη δινουκλεοτιδική φωσφορική) και ATP (Τριφωσφορική αδενοσίνη) που παράγεται σε αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως.
- Στάδιο 3. Αναγέννηση της διφωσφορικής ριβουλόζης, η οποία απαιτεί επίσης ATP.
Λειτουργία του Κύκλου Calvin
Ο κύκλος Calvin έχει θεμελιώδη ρόλο στη ζωή των φυτών: παράγει γλυκόζη, ένα από τα κύρια σάκχαρα (στα έξι άτομα άνθρακα) χρήσης βιοχημική ως πηγή ενέργειας και δομικό ή αποθηκευτικό υλικό.
Ο κύκλος χρησιμοποιεί έξι μόρια CO2 για να ληφθεί ένα από γλυκόζη, συνδέοντάς τους σε διάφορους υποδοχείς σε ένα επαναλαμβανόμενο κύκλωμα χημικών αντιδράσεων που καταναλώνει Ενέργεια (ATP). Έξι στροφές του κύκλου είναι απαραίτητες για τη σύνθεση ενός μορίου γλυκόζης. Επιπλέον, κάθε 3 στροφές του κύκλου παράγεται ένα μόριο φωσφορικής τριόζης, που χρησιμοποιείται σε άλλες διαδικασίες όπως η σύνθεση αμύλου.
Σημασία του Κύκλου Calvin
Ο κύκλος Calvin είναι η μόνη διαδρομή μεταβολικός που χρησιμοποιούνται από αυτοτροφικούς οργανισμούς για να ενσωματώσουν το ανόργανο υλικό με το οποίο τρέφονται, όπως το ατμοσφαιρικό CO2, το οποίο οι αναπνέοντες οργανισμοί αποβάλλουν από το σώμα τους. Αυτό συμβαίνει τόσο σε φωτοσυνθετικούς όσο και σε χημειοσυνθετικούς οργανισμούς.
Ταυτόχρονα, αυτή η διαδικασία έχει τεράστια οικολογική σημασία, αφού σε αυτόν τον κύκλο αποθηκεύεται ενέργεια στους φυτικούς ιστούς που μεταδίδεται προς τα πάνω στην τροφική πυραμίδα, χρησιμεύοντας ως τροφή για την φυτοφάγα ζώα, που με τη σειρά τους χρησιμεύουν ως τροφή στο δικό τους αρπακτικά.
Από την άλλη πλευρά, αυτή η διαδικασία στερέωσης του άνθρακα που περιέχεται στο CO2, ένα πολύ γνωστό αέριο του το φαινόμενο του θερμοκηπίου, συμβάλλει στην ψύξη του ατμόσφαιρα και με τη μείωση των αερίων που ευθύνονται για την παγκόσμια υπερθέρμανση και το την αλλαγή του κλίματος. Γι' αυτό η σημερινή μέρα είναι πιο σημαντική από ποτέ.
Προϊόντα κύκλου Calvin
Ο Κύκλος Calvin παράγει ένα σταθερό άτομο άνθρακα σε κάθε στροφή του, επομένως χρειάζονται τρεις στροφές του κύκλου (και η είσοδος τριών μορίων CO2, ένα κάθε φορά) για να σχηματιστεί ένα μόριο 3-φωσφορικής γλυκεραλδεΰδης (3GP). Έτσι, μέρος του παραγόμενου υλικού μπορεί να ανακυκλωθεί για την επανενεργοποίηση του RuBisCo και ένα άλλο μέρος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή γλυκόζης.