Kalvina cikla soļi un diagramma

Kalvina cikls ir gaismas neatkarīgs komplekts redoksreakcijas kas rodas laikā fotosintēze un oglekļa fiksācija, lai pārvērstu oglekļa dioksīdu cukura glikozē. Šīs reakcijas notiek hloroplasta stromā, kas ir ar šķidrumu pildītais reģions starp tilakoīds membrāna un organellas iekšējā membrāna. Šeit ir apskatītas redoksreakcijas, kas notiek Kalvina cikla laikā.

Citi Kalvina cikla nosaukumi

Jūs, iespējams, pazīstat Kalvina ciklu ar citu nosaukumu. Reakciju kopums ir pazīstams arī kā tumšās reakcijas, C3 cikls, Kalvina-Bensona-Basama (CBB) cikls vai reduktīvais pentozes fosfāta cikls. Ciklu 1950. gadā atklāja Melvins Kalvins, Džeimss Bashems un Endrjū Bensons Kalifornijas universitātē Bērklijā. Viņi izmantoja radioaktīvo oglekli-14, lai izsekotu oglekļa atomu ceļam oglekļa fiksācijā.

Pārskats par Kalvina ciklu

Kalvina cikla diagramma. Atomi ir attēloti ar šādām krāsām: melns = ogleklis, balts = ūdeņradis, sarkans = skābeklis, rozā = fosfors.

Maiks Džonss/Wikimedia Commons/CC BY-SA

Kalvina cikls ir daļa no fotosintēzes, kas notiek divos posmos. Pirmajā posmā ķīmiskās reakcijas izmanto gaismas enerģiju, lai iegūtu ATP un NADPH. Otrajā posmā (Kalvina cikls jeb tumšās reakcijas) oglekļa dioksīds un ūdens tiek pārvērsti organiskās molekulās, piemēram, glikoze . Lai gan Kalvina ciklu var saukt par 'tumšajām reakcijām', šīs reakcijas faktiski nenotiek tumsā vai nakts laikā. Reakcijām ir nepieciešams samazināts NADP, kas rodas no gaismas atkarīgas reakcijas. Kalvina cikls sastāv no:

Oglekļa fiksācija- Oglekļa dioksīds (CO_divi) tiek reaģēts, veidojot gliceraldehīda 3-fosfātu (G3P). Enzīms RuBisCO katalizē 5 oglekļa savienojuma karboksilēšanu, veidojot 6 oglekļa savienojumu, kas sadalās uz pusēm, veidojot divas 3-fosfoglicerāta (3-PGA) molekulas. Enzīms fosfoglicerāta kināze katalizē 3-PGA fosforilāciju, veidojot 1,3-bifosfoglicerātu (1,3BPGA).Samazināšanas reakcijas- Enzīms gliceraldehīda 3-fosfāta dehidrogenāze katalizē 1,3BPGA reducēšanu ar NADPH.Ribulozes 1,5-bisfosfāta (RuBP) reģenerācija- Reģenerācijas beigās reakciju kopas tīrais ieguvums ir viena G3P molekula uz 3 oglekļa dioksīda molekulām.

Kalvina cikla ķīmiskais vienādojums

Kalvina cikla kopējais ķīmiskais vienādojums ir:

• 3 CO_divi+ 6 NADPH + 5 H_diviO + 9 ATP → gliceraldehīds-3-fosfāts (G3P) + 2 H⁺+ 6 NADP⁺+ 9 ADP + 8 Pi (Pi = neorganiskais fosfāts)

Lai iegūtu vienu glikozes molekulu, ir nepieciešami seši cikla piegājieni. Reakciju rezultātā radušos G3P pārpalikumu var izmantot dažādu ogļhidrātu veidošanai atkarībā no auga vajadzībām.

Piezīme par gaismas neatkarību

Lai gan Kalvina cikla posmiem gaisma nav nepieciešama, process notiek tikai tad, kad ir pieejama gaisma (dienas laikā). Kāpēc? Jo tā ir enerģijas izšķiešana, jo nav elektronu plūsmas bez gaismas. Tāpēc fermenti, kas darbina Kalvina ciklu, tiek regulēti kā atkarīgi no gaismas, lai gan pašām ķīmiskajām reakcijām nav nepieciešami fotoni.

Naktīs augi pārvērš cieti saharozē un izdala to floēmā. CAM augi ābolskābi uzglabā naktī un atbrīvo to dienas laikā. Šīs reakcijas ir pazīstamas arī kā 'tumšas reakcijas'.

Avoti

• Bassham J, Benson A, Calvin M (1950). 'Oglekļa ceļš fotosintēzē'. J Biol Chem 185 (2): 781-7. PMID 14774424.