9.6: Calvin Döngüsü
Genel bakış
Oksijenik fotosentez yılda yaklaşık 200 milyar ton karbondioksiti (CO2)organik bileşiklere dönüştürür ve yaklaşık 140 milyar ton atmosferik oksijen üretir (O2). Fotosentez tüm insan gıda ve oksijen ihtiyaçlarının temelidir.
Fotosentetik proses, bitki kloroplastlarının farklı bölgelerinde gerçekleşen iki reaksiyon kümesine ayrılabilir: ışığa bağımlı reaksiyon ve ışıktan bağımsız veya "karanlık" reaksiyonlar. Işığa bağlı reaksiyon kloroplastın thylakoid zarında gerçekleşir. Işık enerjisini ATP ve NADPH olarak depolanan kimyasal enerjiye dönüştürür. Bu enerji daha sonra kloroplaststroma bölgesinde kullanılır, Calvin-Benson döngüsünün ışık bağımsız reaksiyonlar yoluyla karmaşık karbonhidratiçine atmosferik karbondioksit azaltmak için.
Calvin-Benson Döngüsü
Calvin-Benson döngüsü ışıktan bağımsız fotosentetik reaksiyonları temsil eder. Atmosferik CO2'yi kompleks karbonhidratlara dönüştürmek için ışığa bağlı reaksiyonlar sırasında üretilen adenozin trifosfat (ATP) ve nikotinamid-adenin dinükleotid fosfat (NADPH) kullanır. Calvin-Benson döngüsü ayrıca ışığa bağlı reaksiyon için adenozin difosfat (ADP) ve NADP+ rejenere.
Calvin-Benson döngüsünün başlangıcında, atmosferik CO2 stomata adı verilen açıklıklar aracılığıyla yaprağa girer. Kloroplastın stroma bölgesinde, ribulose-1,5-bisfosfat karboksilaz/oksijenaz (RuBisCO) enzimi CO2'den 5 karbonlu (5C) kabul edici şeker molekülüne, ribulose-1,5- bifosfata (RuBP) bir karbon atomu ekler. Ortaya çıkan 6C molekülü son derece kararsız ve 3-fosfoglisikülik asit (3-PGA) iki moleküle ayrılır. 3 fosfogliserin kinaz enzimi atp kullanır bu 3-PGA molekülleri fosforilasyon oluşturmak için 1,3-bifosfogliserin. Gliserinaldehit 3-fosfat dehidrogenaz gliserinaldehit 3-fosfat (G3P), bir 3C şeker oluşturmak için bu molekülleri azaltmak için NADPH kullanır. Bu son ürün adı C3 karbon fiksasyon-Calvin-Benson döngüsü için bir takma ortaya çıkar.
Calvin-Benson döngüsü, altı CO2 molekülü onarmak için 12 NADPH ve 18 ATP molekülü azaltır. Bu enerji kaynakları fotosentezin ışığa bağlı reaksiyonları ile yenilenir. Altı CO2, 12 3C moleküle (G3P) giren altı 5C moleküle (RuBP) bağlanır. Bu G3P moleküllerinden 10'u, döngüyü devam etmek için RuBP kabul edenin altı molekülünü yeniler. İki G3P molekülü tek bir glikoza dönüştürülür. G3P diğer karbonhidratlar sentezlemek için de kullanılabilir, amino asitler, ve lipidler.