Мы объясним, что такое цикл Кальвина, его этапы, функции и продукты. А также его значение для автотрофных организмов
Цикл Кальвина – это ‘темная фаза’ фотосинтеза
Что такое цикл Кальвина?
Набор биохимических процессов, происходящих в стоматах хлоропластов растений и других автотрофных организмов , чье питание осуществляется путем фотосинтеза, известен как цикл Кальвина, цикл Кальвина-Бенсона или цикл фиксации углерода в фотосинтезе
Реакции, составляющие этот цикл, относятся к так называемой темновой фазе фотосинтетического процесса или светонезависимой фазе , во время которой фиксируется углекислый газ (CO2), взятый из атмосферы, включение его в организм в виде глюкозы (C6H12O6) благодаря действию фермента RuBisCo (рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа)
Цикл Кальвина назван в честь его первооткрывателя, американца Мелвина Кальвина , который принес ему Нобелевскую премию по химии в 1961 году. Другими важными сотрудниками в исследовании были Джеймс Бассхэм и Эндрю Бенсон, все из Калифорнийского университета в Беркли
Стадии цикла Кальвина
Каждый цикл Кальвина проходит через стадии фиксации, редукции и регенерации.
Цикл Кальвина состоит из трех отдельных стадий:
- фиксация CO2, фермент RuBisCo катализирует карбоксилирование дифосфата рибулозы, т.е. фиксацию углекислого газа с образованием PGA (3-фосфоглицериновой кислоты).
- Этап 2 . Восстановление ПГА до сахара (CH2O) через образование глицеальдегид-3-фосфата (GAP) с NADPH (никотидил аденин динуклеотид фосфат) и АТФ (аденозинтрифосфат), образующегося в светозависимых реакциях.
- Стадия 3. Регенерация рибулозодифосфата, для чего также требуется АТФ.
Функция цикла Кальвина
Цикл Кальвина играет фундаментальную роль в жизни растений: производство глюкозы , одного из основных сахаров (из шести атомов углерода ), используемых биохимически в качестве источника энергии и структурного или накопительного материала
Цикл использует шесть молекул CO2 для производства одной молекулы глюкозы, присоединяя их к различным рецепторам в повторяющейся цепи химических реакций, которая потребляет энергии (АТФ). Для образования одной молекулы глюкозы требуется шесть оборотов цикла. Кроме того, каждый третий оборот цикла приводит к образованию молекулы триозофосфата, который используется в других процессах, таких как синтез крахмала
Важность цикла Кальвина
Цикл Кальвина – единственный метаболический путь , используемый автотрофными организмами для включения неорганических веществ , которыми они питаются, таких как атмосферный CO2, который дыхательные организмы выводят из своего тела. Это происходит как в фотосинтезирующих, так и в хемосинтезирующих организмах
В то же время этот процесс имеет огромное экологическое значение, поскольку в этом цикле в тканях растений энергия накапливается и передается вверх по трофической пирамиде , служа пищей для травоядных животных , которые в свою очередь служат пищей для своих хищников
С другой стороны, этот процесс фиксации углерода, содержащегося в CO2, известном парниковом газе , способствует охлаждению атмосферы и уменьшению количества газов, ответственных за глобальное потепление изменение климата. Вот почему сегодня это важно как никогда
Продукты цикла Кальвина
Цикл Кальвина производит фиксированный атом углерода в каждом из своих оборотов, поэтому для образования одной молекулы глицеральдегид-3-фосфата (3GP) требуется три оборота цикла (и ввод трех молекул CO2, по одной за раз). Таким образом, часть полученного материала может быть переработана для реактивации RuBisCo, а часть может быть использована для производства глюкозы
Добавить комментарий