Cicle de Calvin

Cicle de Calvin

Cicle de Calvin.. En l'etapa 1 la reacció catalizada per la carboxilasa de difosfat de ribulosa (rubisco) es fixa el CO₂ per mig d'enllaç en el holadifosfato de ribulosa. El producte se separa ràpidament en dos molècules de 3-fosfoglicerato. Mentres que sis molècules de CO₂ es fixen per combinació en sis molècules de difosfat de ribulosa. La fixació de CO₂ s'indica en la fase 1. En l'etapa 2, les 12 molècules de PGA es fosforilaron per a formar 12 molècules d'1,3-difosfoglicerato (DPG), que es reduïxen en els electrons que NADPH proporciona per a formar 12 molècules de gliceraldehído 3-fosfat (GAP). En este punt, dos de les molècules de GAP ixen (etapa 3) per a amprar-se en la síntesis de sacarosa en el citosol, que pot considerar-se el producte de les reaccions independents de la llum. Les atres 10 molècules es convertixen en sis molècules de difosfat de ribulosa, que actuen com a receptor per a sis molècules més de CO₂. La regeneració de sis molècules de difosfat de ribulosa requerix la hidrólisis de sis molècules de ATP. El NADPH i el ATP que s'utilisen en el cicle de Calvin representen els dos productes d'alta energia de les reaccions depenents de la llum solar.

El cicle de Calvin (també conegut com a cicle de Calvin-Benson o cicle de la fixació del carbono de la fotosíntesis) consistix en una série de processos bioquímics que es realisen en el estroma dels cloroplastos dels organismes fotosintéticos en la planta.

Les reaccions del cicle de Calvin pertanyen a l'anomenada fase independent de la llum, que s'encarrega de fixar el CO₂, incorporant-ho a la matèria orgànica de l'individu en forma de glucosa per mig de la enzima RuBisCo. cal destacar que este conjunt de reaccions es denomina erròneament fase obscura, puix moltes de les enzimes del procés, entre elles la RuBisCO, depenen de l'activació del sistema ferredoxina-tiorredoxina, que solament es troba en la seua forma activa (la reduïda) en presència de la llum.

El cicle de Calvin va ser descobert per Melvin Calvin, James Bassham i Andrew Benson de la Universitat de Califòrnia, Berkeley, per mig de l'ocupació d'isòtops radiactius de carbono-14. Calvin va ser guardonat en el Premi Nobel de Química en 1961 «pels seus treballs sobre l'assimilació del diòxit de carbono per les plantes».

Etapes

El cicle es resumix en tres etapes:

• Etapa 1. Fixació, carboxilación de difosfat de ribulosa per a formar PGA.
• Etapa 2. Reducció de PGA al nivell d'un sucre (CH₂O) per mig de la formació de gliceraldehído-3-fosfat (GAP) en el NADPH i el ATP que es produïxen en les reaccions depenents de la llum.
• Etapa 3. Regeneració de difosfat de ribulosa, que també requerix ATP.

Funció

S'utilisen sis molècules de CO₂ per a generar una molècula de glucosa. En estes reaccions cada una de les molècules de CO₂ és unida a una molècula aceptora, ribulosa-1,5-bifosfato (RuBP), que després es dividix en dos molècules de 3-fosfoglicerato, sent catalizada per l'enzima rubisco (per mig d'un procés de carboxilación sense ATP, utilisant com a substrats CO₂ i aigua). Després, el ATP produït durant les reaccions lluminoses de la fotosíntesis cedix grups fosfat a estes molècules, donant lloc a 1,3-difosfoglicerato; al mateix temps el NADPH cedix electrons a estes molècules de tres carbono, donant lloc a gliceraldehido-3-fosfat. Una part del gliceraldehido-3-fosfat és utilisat per a fabricar el sucre de 6 carbono de glucosa, entre atres productes de la fotosíntesis. Una atra part del gliceraldehido-3-fosfat és utilisat en conjunt d'una molècula de ATP, per a generar l'acceptor de CO₂ ribulosa-1,5-bifosfato i començar el cicle de nou.

A cada regrés complet del cicle, una molècula de diòxit de carbono entra en el cicle i és reduïda, presentant regeneració d'una molècula de RuBP.

Sis regressos del cicle, en l'introducció de sis àtoms de carbono, són necessaris per a produir un sucre de sis carbono, tal com la glucosa. L'equació general per a la producció d'una molècula de glucosa és:

$6\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+12\mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\mathrm{H}+12\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}+18\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P}⟶\mathrm{C}{\phantom{A}}_6\mathrm{H}{\phantom{A}}_{12}\mathrm{O}{\phantom{A}}_6+12\mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}{\phantom{A}}^{+}+18\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}+18\mathrm{P}\mathrm{i}+6\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

El producte del cicle és el gliceraldehído 3-fosfat, la molècula primària transportada del cloroplasto cap a la citoplasma de la cèlula. Esta mateixa triosa fosfat (triosa significa un sucre de tres carbono) és formada quan la molècula de fructosa-1,6-bifosfato és trencada en la quarta etapa de la glucólisis i és inconvertible en una atra triosa fosfat, la dihidroxiacetona.

Utilisant l'energia provinent de la hidrólisis d'enllaços fosfat, les primeres quatre etapes de la glucólisis poden ser revertides per a formar glucosa a partir del gliceraldehído 3-fosfat.

Entre atres funcions, cada 3 regressos en el cicle, una molècula de triosa fosfat és regenerada a partir de 3 molècules de CO₂. La triosa fosfat pot ser utilisada per a la síntesis d'almidó.