Plantefotosyntese kan opdeles i to dele. Den første del kræver lys for at ændre lysenergi til kemisk energi, og dets kemiske reaktioner kaldes lysafhængige reaktioner. Den anden del, der bruger den kemiske energi, der skabes af den første del, til at producere vegetabilske kulhydrater til plantefødevarer, består af lysuafhængige reaktioner. De lysuafhængige reaktioner kaldes også Calvin-cyklussen efter kemiker Melvin C. Calvin, der vandt Nobelprisen i kemi i 1961 efter at have identificeret processen.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
De lysuafhængige reaktioner af fotosyntese er de fire reaktioner, der finder sted i den senere del af fotosyntese processen. Også kendt som Calvin-cyklussen er de fire trin i de lysuafhængige eller mørke reaktioner kulstoffiksering, reduktion, kulhydratdannelse og regenerering af de oprindelige enzymer. Mens de er kendt som de mørke reaktioner, fordi de ikke har brug for lys for at fortsætte, finder reaktionerne sted i løbet af dagen på samme tid som lysafhængige reaktioner, fordi de mørke reaktioner har brug for de kemiske produkter fra de lysafhængige reaktioner som reaktanter for de fire trin.
Oversigt over Calvin Cycle
Calvin-cyklussen bruger de kemikalier, der produceres under de lysafhængige reaktioner, til at fiksere kuldioxid og producere de kulhydrater, planter har brug for for at overleve. Samlet set ændres forløberkemikalierne indeholdende brint fra første fase af fotosyntese og kuldioxid til kulhydrater.
I de lysafhængige reaktioner absorberes lys, og energien bruges til at opdele vandmolekyler. De resulterende hydrogenioner og elektroner overføres til kemisk nikotinamid-adenindinukleotidphosphat (NADP+) til fremstilling af reduceret nicotinamidadenindinucleotidphosphat (NADPH) ved tilsætning af to elektroner og en hydrogenion. Samtidig ændres det kemiske adenosindiphosphat (ADP) til adenosintriphosphat (ATP) ved tilsætning af en phosphatgruppe. De nye kemikalier bruges til at lagre den energi, der absorberes fra lys og gøre den tilgængelig til Calvin-cyklussen.
Calvin-cyklussen bruger brint fra NADPH, kulstof fra kuldioxid og energi fra ATP til at producere de kulhydrater, som planten har brug for. Under denne proces ændres NADPH og ATP tilbage til NADP+ og ADP, så de igen er tilgængelige for yderligere lysafhængige reaktioner.
Calvin cyklusreaktanter og produkter
Calvin-cyklussen finder sted inden for plantecellernes kloroplaster. Hver celle har flere kloroplaster, og cellerne, der indeholder dem, danner plantens blade. Inde i kloroplasterne finder Calvin-cyklusreaktionerne sted i stroma. Reaktanterne CO2, ATP og NADPH indleder de fire-trins reaktioner, der udgør Calvin-cyklussen.
Det første trin løser kulstof fra kuldioxid i luften. Kulstofatomer er bundet til et mellemliggende sukkermolekyle. I det andet trin overføres en phosphatgruppe fra ATP til et mellemliggende enzym, og elektroner fra NADPH bruges til at reducere det mellemliggende sukker fra trin 1. I det tredje trin reagerer det mellemliggende sukker med det mellemliggende enzym og danner glukose, de basale kulhydratplanter kan bruge som mad. I det fjerde trin regenereres de originale kemikalier, der er nødvendige for reaktionen. Reaktionsprodukterne er glucose, ADP og NADP+. De to sidstnævnte bruges igen i lysafhængige reaktioner.
Mens Calvin-cyklusreaktionerne kan finde sted i fravær af lys, er de faktisk lysafhængige i planter og finder sted i løbet af dagen. Denne afhængighed kommer fra de krævede reaktanter ATP og NADPH, som hurtigt opbruges af Calvin-cyklusreaktionerne. Reaktanterne genopfyldes af de lysafhængige reaktioner fra Calvin-cyklusprodukterne ADP og NADP+. Den komplette fotosyntese er afhængig af en koordineret funktion af både de lysafhængige og mørke reaktioner for at producere kulhydrater fra lys, vand og kuldioxid.