Co jsou reakce nezávislé na světle?

Fotosyntézu rostlin lze rozdělit na dvě části. První část vyžaduje, aby světlo změnilo světelnou energii na chemickou energii a její chemické reakce se nazývají reakce závislé na světle. Druhá část, která využívá chemickou energii vytvořenou první částí k výrobě rostlinných sacharidů pro rostlinnou stravu, je tvořena reakcemi nezávislými na světle. Reakcím nezávislým na světle se také říká Calvinův cyklus, po chemikovi Melvinovi C. Calvin, který v roce 1961 získal Nobelovu cenu za chemii po identifikaci procesu.

TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)

Na světle nezávislé reakce fotosyntézy jsou čtyři reakce, které probíhají v pozdější části procesu fotosyntézy. Čtyři kroky reakce nezávislé na světle nebo tmě, známé také jako Calvinův cyklus, jsou fixace uhlíku, redukce, tvorba sacharidů a regenerace počátečních enzymů. I když jsou známé jako temné reakce, protože nepotřebují světlo, reakce probíhají během dne ve stejnou dobu jako reakce závislé na světle, protože temné reakce potřebují chemické produkty reakcí závislých na světle jako reaktanty pro čtyři kroky.

Calvinův cyklus využívá chemikálie vyrobené během reakcí závislých na světle k fixaci oxidu uhličitého a produkci sacharidů, které rostliny potřebují k přežití. Celkově se prekurzorové chemikálie obsahující vodík z prvního stupně fotosyntézy a oxidu uhličitého mění na sacharidy.

Při reakcích závislých na světle je světlo absorbováno a energie je použita k rozdělení molekul vody. Výsledné vodíkové ionty a elektrony se přenesou na chemický nikotinamidadeninindinukleotid fosfát (NADP⁺) k výrobě redukovaného nikotinamidadeninindinukleotidfosfátu (NADPH) přidáním dvou elektronů a vodíkového iontu. Současně se přidáním fosfátové skupiny změní chemický adenosindifosfát (ADP) na adenosintrifosfát (ATP). Nové chemikálie se používají k ukládání energie absorbované ze světla a její zpřístupnění pro Calvinův cyklus.

Calvinův cyklus využívá vodík z NADPH, uhlík z oxidu uhličitého a energii z ATP k výrobě sacharidů, které rostlina potřebuje. Během tohoto procesu se NADPH a ATP změní zpět na NADP⁺ a ADP, takže jsou opět k dispozici pro další reakce závislé na světle.

Kalvinův cyklus probíhá uvnitř chloroplastů rostlinných buněk. Každá buňka má několik chloroplastů a buňky, které je obsahují, tvoří listy rostliny. Uvnitř chloroplastů probíhají ve stromatu reakce kalvinského cyklu. Reaktanty CO₂ATP a NADPH zahajují čtyřstupňové reakce, které tvoří Calvinův cyklus.

První krok fixuje uhlík z oxidu uhličitého ve vzduchu. Atomy uhlíku jsou připojeny k meziproduktové molekule cukru. Ve druhém kroku se fosfátová skupina z ATP přenese na meziproduktový enzym a elektrony z NADPH se použijí ke snížení meziproduktového cukru z kroku 1. Ve třetím kroku intermediární cukr reaguje s intermediárním enzymem za vzniku glukózy, kterou mohou základní sacharidové rostliny použít jako potravu. Ve čtvrtém kroku se regenerují původní chemikálie potřebné pro reakci. Reakčními produkty jsou glukóza, ADP a NADP⁺. Poslední dva jsou znovu použity při reakcích závislých na světle.

Zatímco reakce Calvinova cyklu mohou probíhat za nepřítomnosti světla, ve skutečnosti jsou v rostlinách závislé na světle a probíhají během dne. Tato závislost pochází z požadovaných reaktantů ATP a NADPH, které jsou rychle spotřebovány reakcemi Calvinova cyklu. Reaktanty jsou doplňovány reakcemi závislými na světle z produktů Calvinova cyklu ADP a NADP⁺. Celý proces fotosyntézy se opírá o koordinované fungování reakcí závislých na světle i temnoty při výrobě sacharidů ze světla, vody a oxidu uhličitého.