Calvijncyclus

Calvijncyclus definitie

De Calvijncyclus is de cyclus van chemische reacties die door planten worden uitgevoerd om koolstof van CO2 te “fixeren” in suikers met drie koolstofatomen.

Later kunnen planten en dieren deze drie-koolstofverbindingen omzetten in aminozuren, nucleotiden en complexere suikers zoals zetmeel.

dit proces van “koolstoffixatie” is de manier waarop de meeste nieuwe organische stoffen ontstaan. De suikers gemaakt in de Calvin cyclus worden ook gebruikt door planten voor langdurige energieopslag, in tegenstelling tot ATP die snel wordt verbruikt nadat het is gemaakt.

deze plantaardige suikers kunnen ook een bron van energie worden voor dieren die de planten eten, en roofdieren die deze herbivoren eten.

De Calvijncyclus wordt ook wel aangeduid als de “lichtonafhankelijke” reacties van fotosynthese, omdat deze niet direct wordt aangedreven door fotonen van de zon. In plaats daarvan wordt de Calvijn-cyclus aangedreven door ATP en NADPH, die worden gecreëerd door de energie van fotonen te benutten in de lichtafhankelijke reacties.

functie van de Calvijncyclus

De functie van de Calvijncyclus is het creëren van drie-koolstofsuikers, die vervolgens kunnen worden gebruikt om andere suikers te bouwen, zoals glucose, zetmeel en cellulose die door planten wordt gebruikt als structureel bouwmateriaal. De Calvijncyclus neemt moleculen koolstof rechtstreeks uit de lucht en verandert ze in plantaardig materiaal.

Dit maakt de Calvijncyclus van vitaal belang voor het bestaan van de meeste ecosystemen, waar planten de basis vormen van de energiepiramide. Zonder de Calvijncyclus zouden planten geen energie kunnen opslaan in een vorm die herbivoren kunnen verteren. Carnivoren zouden vervolgens geen toegang hebben tot energie die opgeslagen is in de lichamen van herbivoren!

De koolstofbeenderen die in de Calvijncyclus worden gecreëerd, worden ook gebruikt door planten en dieren om eiwitten, nucleïnezuren, lipiden en alle andere bouwstenen van het leven te maken.

de Calvin-cyclus regelt ook de niveaus van kooldioxide, een broeikasgas, in de atmosfeer van de aarde. Wetenschappers hebben hun bezorgdheid geuit omdat mensen niet alleen enorme hoeveelheden CO2 terug in de lucht stoppen door kolen, olie en benzine te verbranden, maar ook ongeveer de helft van alle bossen op aarde hebben gekapt, die een belangrijke rol spelen bij het verwijderen van CO2 uit de lucht.

We zullen bespreken hoe de Calvin cyclus eenvoudige suikers creëert uit CO2 hieronder.

Calvijncyclusstappen

Koolstoffixatie

in koolstoffixatie combineert een CO2-molecuul uit de atmosfeer met een vijf-koolstofacceptormolecuul genaamd ribulose-1,5-bisfosfaat (RuBP).

de resulterende zes-koolstofverbinding wordt vervolgens gesplitst in twee moleculen van de drie-koolstofverbinding, 3-fosfoglyceriumzuur (3-PGA).

deze reactie wordt gekatalyseerd door het enzym RuBP carboxylase/oxygenase, ook bekend als RuBisCO. Vanwege de sleutelrol die RuBisCo speelt in fotosynthese, is RuBisCo waarschijnlijk het meest voorkomende enzym op aarde.

reductie

In de tweede fase van de Calvijn-cyclus worden de 3 – PGA-moleculen die ontstaan door koolstoffixatie omgezet in moleculen van een eenvoudig suiker-glyceraldehyde-3-fosfaat (G3P).

deze fase maakt gebruik van energie uit ATP en NADPH die ontstaan in de lichtafhankelijke reacties van fotosynthese. Op deze manier wordt de Calvijn-cyclus de manier waarop planten energie uit zonlicht omzetten in opslagmoleculen op lange termijn, zoals suikers. De energie van de ATP en NADPH wordt overgebracht naar de suikers.

deze stap wordt “reductie” genoemd omdat NADPH elektronen doneert aan de 3-fosfoglyceriumzuurmoleculen om glyceraldehyde-3-fosfaat te creëren. In de chemie wordt het proces van het doneren van elektronen “reductie” genoemd, terwijl het proces van het nemen van elektronen “oxidatie” wordt genoemd.”

regeneratie

sommige glyceraldehyde-3 fosfaatmoleculen gaan glucose maken, terwijl andere moeten worden gerecycleerd om de vijf-koolstof RuBP-verbinding te regenereren die wordt gebruikt om nieuwe koolstofmoleculen te accepteren.

het regeneratieproces vereist ATP. Het is een complex proces met vele stappen.

omdat er zes koolstofmoleculen nodig zijn om een glucose te maken, moet deze cyclus zes keer worden herhaald om een enkel molecuul glucose te maken.

om deze vergelijking te bereiken, worden vijf van de zes glyceraldehyde-3 fosfaatmoleculen die door de Calvin-cyclus worden gecreëerd geregenereerd om RuBP-moleculen te vormen. De zesde verlaat de cyclus om de helft van een glucosemolecuul te worden.

Calvin Cycle Diagram

Vereenvoudigd Calvin Cycle diagram

Calvin Cycle Products

elke beurt van de Calvin cycle “fixeert” een koolstofmolecuul dat kan worden gebruikt om suiker te maken.

in drie fasen van de Calvijncyclus wordt één molecuul glyceraldehyde-3 fosfaat gevormd.

na zes omwentelingen van de Calvijncyclus kunnen twee moleculen glyceraldehyde-3 fosfaat worden gecombineerd om een glucosemolecuul te maken.

elke draai van de Calvijncyclus verbruikt ook 3 ATP en 2 NADPH in het proces van het reduceren (toevoegen van elektronen aan) 3-fosfoglyceriumzuur om glyceraldehyde – 3-fosfaat te produceren, en het regenereren van RuBP zodat ze een nieuw koolstofatoom uit CO2 uit de lucht kunnen accepteren.

Dit betekent dat om een enkel molecuul glucose te produceren, 18 ATP en 12 NADPH worden geconsumeerd.

  • Chloroplast-de organel in plantencellen waar energie uit zonlicht wordt omgezet in ATP en suiker.
  • Energiepiramide-een diagram dat de stroom van energie door een ecosysteem illustreert.
  • fotosynthese-het proces waarbij levende dingen energie uit zonlicht opvangen en het gebruiken om brandstof en organische materialen te maken om hun cellen te bouwen.

Quiz

1. Waarom is de Calvin cyclus belangrijk voor de meeste ecosystemen?het verandert koolstofdioxide uit de lucht in koolstof die levende wezens kunnen gebruiken om suikers, eiwitten, nucleotiden en lipiden te maken.
B. Het slaat energie uit zonlicht op in de vorm van langdurige opslag van suiker, die door planten kan worden gebruikt of door dieren kan worden gegeten om de basis voor de voedselketen te vormen.
C. Het verwijdert kooldioxide, een broeikasgas, uit de lucht.
D. al het bovenstaande.

antwoord op Vraag #1
D is correct. Al het bovenstaande zijn redenen waarom de Calvijn cyclus belangrijk is!

2. Waarom wordt de tweede fase van de Calvijn cyclus “reductie” genoemd?
A. Omdat het het aantal koolstofatomen in 3-fosfoglyceriumzuur vermindert.
B. Omdat het de hoeveelheid energie in het gehele systeem vermindert.omdat NADPH elektronen geeft aan 3-fosfoglyceriumzuur, een chemisch proces dat reductie wordt genoemd.”
D. geen van de bovenstaande.

antwoord op Vraag #2
C is correct. In de chemie betekent iets “verminderen” het elektronen geven. NADPH geeft elektronen aan 3-phosphoglyceric actie in het” reduction ” stadium van de Calvijncyclus.

3. Wat is de bron van de ATP en NADPH gebruikt in de Calvijn cyclus?A. aërobe ademhaling in de mitochondriën.B. energie uit zonlicht in de chloroplasten.C. energie die wordt gewonnen uit vluchtige chemische stoffen, zoals ijzer, waterstof of ammoniak.
D. geen van de bovenstaande.

antwoord op Vraag #3
B is correct. De Calvijn cyclus wordt aangedreven door energie van zonlicht in de chloroplasten. De cyclus wordt uitgevoerd door fotosynthetische planten: aërobe ademhaling en chemosynthese, beschreven in de andere antwoorden, worden gebruikt door andere soorten levensvormen.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.