ciclul Calvin

definiția ciclului Calvin

ciclul Calvin este ciclul reacțiilor chimice efectuate de plante pentru a “fixa” carbonul din CO2 în zaharuri cu trei atomi de carbon.mai târziu, plantele și animalele pot transforma acești compuși cu trei atomi de carbon în aminoacizi, nucleotide și zaharuri mai complexe, cum ar fi amidonul.

acest proces de “fixare a carbonului” este modul în care este creată cea mai nouă materie organică. Zaharurile create în ciclul Calvin sunt, de asemenea, utilizate de plante pentru stocarea energiei pe termen lung, spre deosebire de ATP, care este consumat rapid după ce este creat.

aceste zaharuri vegetale pot deveni, de asemenea, o sursă de energie pentru animalele care mănâncă plantele și prădătorii care mănâncă acele erbivore.

ciclul Calvin este, de asemenea, uneori denumit reacțiile “independente de lumină” ale fotosintezei, deoarece nu este alimentat direct de fotonii de la soare. În schimb, ciclul Calvin este alimentat de ATP și NADPH, care sunt create prin valorificarea energiei din fotoni în reacțiile dependente de lumină.

funcția ciclului Calvin

funcția ciclului Calvin este de a crea zaharuri cu trei atomi de carbon, care pot fi apoi utilizate pentru a construi alte zaharuri, cum ar fi glucoza, amidonul și celuloza, care sunt utilizate de plante ca material de construcție structural. Ciclul Calvin ia molecule de carbon direct din aer și le transformă în materie vegetală.acest lucru face ca ciclul Calvin să fie vital pentru existența majorității ecosistemelor, unde plantele formează baza piramidei energetice. Fără ciclul Calvin, plantele ar fi incapabile să stocheze energie într-o formă pe care erbivorele ar putea-o digera. Carnivorele nu ar avea ulterior acces la energia stocată în corpurile erbivorelor!

coloanele vertebrale de carbon create în ciclul Calvin sunt, de asemenea, folosite de plante și animale pentru a produce proteine, acizi nucleici, lipide și toate celelalte elemente de bază ale vieții.

ciclul Calvin reglează, de asemenea, nivelurile de dioxid de carbon, un gaz cu efect de seră, în atmosfera Pământului. Oamenii de știință și-au exprimat îngrijorarea pentru că, pe lângă faptul că pun cantități uriașe de CO2 înapoi în aer prin arderea cărbunelui, petrolului și benzinei, oamenii au tăiat și aproximativ jumătate din toate pădurile Pământului, care joacă un rol important în eliminarea CO2 din aer.

vom discuta mai jos despre modul în care ciclul Calvin creează zaharuri simple din CO2.

etapele ciclului Calvin

fixarea carbonului

în fixarea carbonului, o moleculă de CO2 din atmosferă se combină cu o moleculă acceptoare de cinci carbon numită ribuloză-1,5-bisfosfat (RuBP).

compusul cu șase atomi de carbon rezultat este apoi împărțit în două molecule ale compusului cu trei atomi de carbon, acidul 3-fosfogliceric (3-PGA).

această reacție este catalizată de enzima RuBP carboxilază / oxigenază, cunoscută și sub numele de RuBisCO. Datorită rolului cheie pe care îl joacă în fotosinteză, RuBisCo este probabil cea mai abundentă enzimă de pe Pământ.

reducere

în a doua etapă a ciclului Calvin, moleculele 3-PGA create prin fixarea carbonului sunt transformate în molecule ale unui fosfat simplu de zahăr – gliceraldehidă-3 (G3P).

această etapă folosește energia din ATP și NADPH creată în reacțiile fotosintezei dependente de lumină. În acest fel, ciclul Calvin devine modul în care plantele transformă energia din lumina soarelui în molecule de stocare pe termen lung, cum ar fi zaharurile. Energia din ATP și NADPH este transferată în zaharuri.

această etapă se numește “reducere”, deoarece NADPH donează electroni moleculelor de acid 3-fosfogliceric pentru a crea gliceraldehidă-3 fosfat. În chimie, procesul de donare a electronilor se numește “reducere”, în timp ce procesul de preluare a electronilor se numește “oxidare”.”

regenerare

unele molecule de gliceraldehidă-3 fosfat merg pentru a produce glucoză, în timp ce altele trebuie reciclate pentru a regenera compusul RuBP cu cinci carbon care este utilizat pentru a accepta noi molecule de carbon.

procesul de regenerare necesită ATP. Este un proces complex care implică mulți pași.

deoarece este nevoie de șase molecule de carbon pentru a face o glucoză, acest ciclu trebuie repetat de șase ori pentru a face o singură moleculă de glucoză.pentru a realiza această ecuație, cinci din șase molecule de gliceraldehidă – 3 fosfat care sunt create prin ciclul Calvin sunt regenerate pentru a forma molecule RuBP. Al șaselea iese din ciclu pentru a deveni jumătate dintr-o moleculă de glucoză.

diagrama ciclului Calvin

diagrama simplificată a ciclului Calvin

produse ale ciclului Calvin

fiecare rotire a ciclului Calvin “fixează” o moleculă de carbon care poate fi utilizată pentru a face zahăr.este nevoie de trei rotații ale ciclului Calvin pentru a crea o moleculă de gliceraldehidă-3 fosfat.

după șase rotații ale ciclului Calvin, două molecule de gliceraldehidă-3 fosfat pot fi combinate pentru a face o moleculă de glucoză.

fiecare rotire a ciclului Calvin folosește, de asemenea, 3 ATP și 2 NADPH în procesele de reducere (adăugare de electroni la) acid 3-fosfogliceric pentru a produce gliceraldehidă-3 fosfat și regenerarea RuBP astfel încât să poată accepta un nou atom de carbon din CO2 din aer.

aceasta înseamnă că pentru a produce o singură moleculă de glucoză, se consumă 18 ATP și 12 NADPH.

  • cloroplast – organelle în celulele de plante în cazul în care energia de la lumina soarelui este transformat în ATP și zahăr.
  • Piramida energetică – o diagramă care ilustrează fluxul de energie printr-un ecosistem.
  • fotosinteza-procesul prin care ființele vii captează energia din lumina soarelui și o folosesc pentru a face combustibil și materiale organice pentru a-și construi celulele.

test

1. De ce este ciclul Calvin important pentru majoritatea ecosistemelor?
A. transformă dioxidul de carbon din aer în carbon pe care viețuitoarele îl pot folosi pentru a produce zaharuri, proteine, nucleotide și lipide.B. stochează energia din lumina soarelui în forma de depozitare pe termen lung a zahărului, care poate fi utilizată de plante sau consumată de animale pentru a forma baza lanțului alimentar.
C. Elimină dioxidul de carbon, care este un gaz cu efect de seră, din aer.
D. toate cele de mai sus.

răspunsul la întrebarea #1
D este corect. Toate cele de mai sus sunt motive pentru care ciclul Calvin este important!

2. De ce este a doua fază a ciclului Calvin numită “reducere”?
A. deoarece reduce numărul de atomi de carbon din acidul 3-fosfogliceric.
B. deoarece reduce cantitatea de energie din sistemul general.
C. Deoarece NADPH dă electroni acidului 3-fosfogliceric, care este un proces chimic numit “reducere.”
D. nici unul dintre cele de mai sus.

răspunsul la întrebarea #2
C este corect. În chimie, a” reduce ” ceva înseamnă a-i da electroni. NADPH dă electroni acțiunii 3-fosfoglicerice în etapa de” reducere ” a ciclului Calvin.

3. Care este sursa ATP și NADPH utilizate în ciclul Calvin?
A. respirație aerobă care are loc în mitocondrii.B. energie valorificată de lumina soarelui în cloroplaste.C. energia recoltată din substanțe chimice volatile, cum ar fi fierul, hidrogenul sau amoniacul.
D. nici unul dintre cele de mai sus.

răspunsul la întrebarea #3
B este corect. Ciclul Calvin este alimentat de energie valorificată de lumina soarelui în cloroplaste. Ciclul este realizat de plante fotosintetice: respirația aerobă și chemosinteza, descrise în celelalte răspunsuri, sunt utilizate de alte tipuri de forme de viață.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.