Основно съдържание
Биологична библиотека
Курс: Биологична библиотека > Раздел 13
Урок 3: Цикълът на КалвинЦикълът на Калвин
Как продуктите на светлинните реакции, АТФ и NADPH, се използват, за да се прикрепи въглерода към захарите във втория етап на фотосинтезата.
Въведение
Ти, както и всички организми на Земята, си форма на живот на въглеродна основа. С други думи, сложните молекули в изключителното ти тяло съдържат "гръбнак" от въглерод. Може би вече знаеш това, но изниквал ли е пред теб въпросът откъде идва целия този въглерод?
Оказва се, че атомите въглерод в тялото ти са били някога част от въглеродния диоксид ( ) във въздуха. Въглеродните атоми се озовават в твоето и в телата на други форми на живот благодарение на втората фаза на фотосинтезата, наречена цикъл на Калвин (или тъмнинна фаза).
Преглед на цикъла на Калвин
В растенията въглеродният диоксид ( ) навлиза в листата през пори, наречени устица, и се прехвърля в стромата на хлоропластите - мястото , където протичат реакциите от цикъла на Калвин, където се синтезират въглехидрати. Тези реакции са наречени още тъмнинна фаза, защото протичането им не се влияе директно от наличието на светлина.
В цикъла на Калвин въглеродните атоми от се включват в състава на органични молекули и се използват за построяването на захари с 3 въглеродни атома. Този процес изисква и използва АТФ и НАДФН от светлинната фаза.
За разлика от светлинната фаза, която протича в тилакоидната мембрана на хлоропластите, цикълът на Калвин протича в стромата (вътрешното пространство на хлоропласта).
Реакции от цикъла на Калвин
Цикълът на Калвин може да бъде разделен на три основни фази: фиксация на въглероден диоксид, редукция и възстановяване на първоначалната молекула.
Ето я основната диаграма на цикъла:
- Фиксация на въглерода. Една молекула
се комбинира с една петвъглеродна акцепторна молекула, рибулоза-1,5-бифосфат (RuBP). В тази стъпка се получава едно шествъглеродно съединение, което се разделя на две молекули с по тривъглеродни атома – 3-фосфоглицеринова киселина (3-PGA). Тази реакция се катализира от ензима RuBP карбоксилаза/оксигеназа, или Рубиско. - Редукция. Във втория етап АТФ и НАДФН се използват за преобразуване на 3-PGA молекулите в молекули на една тривъглеродна захар, глицералдехид-3-фосфат (G3P). Този етап получава името си, понеже НАДФН отдава електрони на, или редуцира, един тривъглероден посредник, за да се получи G3P.
- Възстановяване. От някои молекули глицералдехид-3-фосфат се получава глюкоза, а други се използват за възстановяване на рибулозо-1,5-дифосфата. Възстановяването изисква АТФ и включва сложна система от реакции, които моят професор по биология обича да нарича "въглеводороден бъркоч".
За да излезе една молекула Г3Ф от цикъла (и да продължи към синтезата на глюкозата), три молекули трябва да навлязат в цикъла, за да осигурят три нови въглеродни атома. Когато три молекули влязат в цикъла, се синтезират 6 молекули Г3Ф. Една от тях излиза от цикъла и служи за синтез на глюкоза, а другите 5 възстановяват трите молекули рибулозо-1,5-дифосфат.
Обобщение на реагентите и продуктите на цикъла на Калвин
Нужни са три завъртания на цикъла на Калвин, за да се получи една молекула глицералдехид-3-фосфат, която да излезе от цикъла и от която да се синтезира глюкоза. Нека обобщим количеството молекули на веществата, които влизат и напускат цикъла на Калвин. За три завъртания:
- Въглерод.
се комбинират с РуБФ акцептора, произвеждайки молекули глицералдехид-3-фосфат (Г3Ф). молекула Г3Ф излиза от цикъла и отива за синтез на глюкоза. молекули Г3Ф са преработени, регенерирайки РуБФ акцептор молекули.
- АТФ.
АТФ са преобразувани в АДФ ( по време на стъпката на фиксация, по време на стъпката на регенериране). - НАДФН.
молекули НАДФН се преобразуват в молекули НАДФ (по време на редукционната стъпка).
Една молекула G3P съдържа три фиксирани въглеродни атома, така че са нужни две молекули G3P, за да се изгради една шествъглеродна молекула глюкоза. Ще са нужни шест завъртания на цикъла, или , АТФ и НАДФН, за да се произведе една молекула глюкоза.
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
Все още няма публикации.