Fotosyntes är en process i två steg. För det första utnyttjar ljusberoende reaktioner solenergi för att generera ATP och NADPH. För det andra använder de ljusoberoende reaktionerna – även kallade Calvin-cykeln – dessa molekyler för att fixera koldioxid till kolhydrater.

TL;DR

Calvin-cykeln, uppkallad efter Nobelpristagaren Melvin C. Calvin, omfattar fyra sekventiella reaktioner:kolfixering, reduktion, kolhydratsyntes och regenerering av startenzymet. Även om det kan uppstå i mörker, kör det under dagsljus eftersom det är beroende av ATP och NADPH som produceras av ljusreaktionerna.

Översikt över Calvin-cykeln

Inom kloroplaststroman omvandlar Calvin-cykeln energin som fångas i ATP och den reducerande kraften hos NADPH till glukos och andra sockerarter. Det kopplar oxidationen av NADPH och hydrolysen av ATP med minskningen av CO₂, och producerar därigenom en stabil kolhydrat som gynnar växternas tillväxt.

Nyckelreaktanter och produkter

Viktiga insatser:CO₂ , ATP och NADPH . Utgångar:glukos , ADP och NADP⁺ . De två sistnämnda återvinns tillbaka till de ljusberoende reaktionerna, vilket fullbordar fotosyntescykeln.

Fyra steg i Calvin-cykeln

1. Kolfixering: CO₂ fäster till ribulos-1,5-bisfosfatet med fem kolatomer (RuBP) via enzymet RuBisCO, och bildar en flyktig mellanprodukt med sex kolatomer som delas i två molekyler av 3-fosfoglycerat (3-PGA).
2. Reduktion: ATP donerar en fosfatgrupp till 3-PGA, medan NADPH tillhandahåller elektroner och en vätejon och omvandlar 3-PGA till det energirika sockret glyceraldehyd-3-fosfat (G3P).
3. Kolhydratbildning: Två G3P-molekyler kombineras för att producera en molekyl glukos eller andra sockerarter som fungerar som växtföda.
4. Regenerering av RuBP: De återstående G3P-molekylerna fosforyleras av ATP och omformas tillbaka till RuBP, vilket gör att cykeln kan upprepas.

Även om Calvin-cykeln kan fortgå utan direkt ljus, är den i grunden ljusberoende i växter eftersom den förbrukar ATP och NADPH som produceras av ljusreaktionerna. Det kontinuerliga utbytet mellan de två stegen säkerställer en jämn tillförsel av kolhydrater och en förnybar pool av energibärare.

Bildkälla:HsinJuHSU/iStock/GettyImages