Nicht nur Menschen lieben Kohlenhydrate. Auch Pflanzen brauchen sie zum Überleben und Kohlenhydrate sind eine wichtige Energiequelle. Bei der Photosynthese verbinden Pflanzen Wasser mit Kohlendioxid und Sonnenlicht zu Kohlenhydraten. Die Photosynthese besteht aus zwei Teilen: den lichtabhängigen Reaktionen und den lichtunabhängigen Reaktionen oder Dunkelreaktionen.
Der Calvin-Zyklus ist eine dunkle Reaktion, da er kein Sonnenlicht benötigt. Obwohl es tagsüber passieren kann, benötigt dieser Prozess keine Sonnenenergie, um zu funktionieren. Andere Namen für den Calvin-Zyklus sind der Calvin-Benson-Zyklus, lichtunabhängige Reaktion, Kohlenstofffixierung und C3 Weg.
Während des Calvin-Zyklus fängt die Pflanze Kohlendioxid ein, das mit dem Zucker, Ribulosebisphosphat – RuBP – reagiert, um einen Zucker mit sechs Kohlenstoffatomen herzustellen. Als nächstes wird dieser Zucker mit sechs Kohlenstoffatomen mit Hilfe des Enzyms RuBisCO abgebaut, um zwei Moleküle 3-Phosphoglycerinsäure oder 3PGA zu bilden. Dann wandeln Adenosintriphosphat, ATP und Nicotinamidadenindinukleotidphosphatwasserstoff, NADPH genannt, das 3PGA in Glyceraldehyd-3-phosphat, abgekürzt als G3P, um. Ein Teil des G3P wird zu RuBP, sodass der Zyklus von vorne beginnen kann. Ein weiterer Teil von G3P hilft bei der Bildung von Fructosediphosphat, das zu Kohlenhydraten wie Glukose oder Saccharose werden kann.
Das Endprodukt des Calvin-Zyklus ist ein einfacher Zucker. Dieser Zucker kann zu einem Kohlenhydrat wie Stärke werden, das eine lebenswichtige Energiequelle für Pflanzen ist. Zum Beispiel können die Pflanzen Glukose transportieren, um wichtige Prozesse zu erledigen, wie zum Beispiel die Atmung zur Energiefreisetzung zu unterstützen. Sie können Glukose auch zu Speicherzwecken umwandeln oder als Baustein verwenden, um größer zu werden.
Die Menge an Kohlendioxid, auf die die Pflanze zugreifen kann, beeinflusst den Calvin-Zyklus. Eine höhere Kohlendioxidkonzentration bedeutet, dass die Geschwindigkeit des Photosyntheseprozesses erhöht werden kann. Außerdem beeinflusst die Temperatur den Zyklus. Da es Enzyme benötigt, wird es von einer zu hohen oder zu niedrigen Temperatur beeinflusst.
Der amerikanische Chemiker Melvin Calvin hat den Calvin-Zyklus entdeckt. Später erhielt er 1961 den Nobelpreis für Chemie. Während seiner Arbeit an der University of California in Berkeley verwendete er ein Kohlenstoff-14-Isotop, um den Photosyntheseprozess in Pflanzen zu verstehen. Dieses radioaktive Isotop half ihm zu bestimmen, wie die lichtunabhängige Reaktion in einzelligen Algen funktioniert.
