Η φωτοσύνθεση των φυτών μπορεί να χωριστεί σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος απαιτεί φως για να αλλάξει την ελαφριά ενέργεια σε χημική ενέργεια και οι χημικές του αντιδράσεις ονομάζονται αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως. Το δεύτερο μέρος, το οποίο χρησιμοποιεί τη χημική ενέργεια που δημιουργείται από το πρώτο μέρος για την παραγωγή φυτικών υδατανθράκων για φυτικά τρόφιμα, αποτελείται από αντιδράσεις ανεξάρτητες από το φως. Οι αντιδράσεις ανεξάρτητες από το φως ονομάζονται επίσης κύκλος Calvin, μετά τον χημικό Melvin C. Ο Κάλβιν που κέρδισε το βραβείο Νόμπελ στη χημεία το 1961 αφού αναγνώρισε τη διαδικασία.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Οι ανεξάρτητες από το φως αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης είναι οι τέσσερις αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στο τελευταίο μέρος της διαδικασίας φωτοσύνθεσης. Επίσης γνωστός ως κύκλος Calvin, τα τέσσερα στάδια των αντιδράσεων που είναι ανεξάρτητες από το φως ή σκοτεινές είναι η στερέωση του άνθρακα, η μείωση, ο σχηματισμός υδατανθράκων και η αναγέννηση των αρχικών ενζύμων. Αν και είναι γνωστές ως οι σκοτεινές αντιδράσεις επειδή δεν χρειάζονται φως για να προχωρήσουν, οι αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια της ημέρας ταυτόχρονα με το εξαρτώμενες από το φως αντιδράσεις επειδή οι σκοτεινές αντιδράσεις χρειάζονται τα χημικά προϊόντα από τις αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως ως αντιδρώντα για τα τέσσερα βήματα.
Επισκόπηση του κύκλου Calvin
Ο κύκλος Calvin χρησιμοποιεί τις χημικές ουσίες που παράγονται κατά τη διάρκεια των εξαρτώμενων από το φως αντιδράσεων για τη διόρθωση του διοξειδίου του άνθρακα και την παραγωγή των υδατανθράκων που χρειάζονται τα φυτά για να επιβιώσουν. Συνολικά, οι πρόδρομες χημικές ουσίες που περιέχουν υδρογόνο από το πρώτο στάδιο της φωτοσύνθεσης και του διοξειδίου του άνθρακα μετατρέπονται σε υδατάνθρακες.
Στις αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως, το φως απορροφάται και η ενέργεια χρησιμοποιείται για τη διάσπαση των μορίων του νερού. Τα προκύπτοντα ιόντα υδρογόνου και ηλεκτρόνια μεταφέρονται σε χημικό φωσφορικό νικοκλεοτιδικό νικοτιναμίδιο αδενίνης (NADP+) για την παραγωγή μειωμένου φωσφορικού δινουκλεοτιδίου νικοτιναμιδίου αδενίνης (NADPH) με την προσθήκη δύο ηλεκτρονίων και ενός ιόντος υδρογόνου. Ταυτόχρονα, η χημική διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) αλλάζει σε τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) με προσθήκη φωσφορικής ομάδας. Οι νέες χημικές ουσίες χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση της ενέργειας που απορροφάται από το φως και την καθιστούν διαθέσιμη για τον κύκλο Calvin.
Ο κύκλος Calvin χρησιμοποιεί το υδρογόνο από το NADPH, τον άνθρακα από το διοξείδιο του άνθρακα και την ενέργεια από το ATP για να παράγει τους υδατάνθρακες που χρειάζεται το φυτό. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, το NADPH και το ATP αλλάζουν ξανά σε NADP+ και ADP, ώστε να είναι και πάλι διαθέσιμα για επιπλέον αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως.
Αντιδραστήρια και προϊόντα Calvin Cycle
Ο κύκλος Calvin πραγματοποιείται εντός των χλωροπλαστών φυτικών κυττάρων. Κάθε κύτταρο έχει αρκετούς χλωροπλάστες και τα κύτταρα που τα περιέχουν σχηματίζουν τα φύλλα του φυτού. Μέσα στους χλωροπλάστες, οι αντιδράσεις του κύκλου Calvin λαμβάνουν χώρα στο στρώμα. Τα αντιδραστήρια CO2, Οι ATP και NADPH ξεκινούν τις αντιδράσεις τεσσάρων βημάτων που συνθέτουν τον κύκλο Calvin.
Το πρώτο βήμα διορθώνει τον άνθρακα από το διοξείδιο του άνθρακα στον αέρα. Τα άτομα άνθρακα συνδέονται με ένα ενδιάμεσο μόριο σακχάρου. Στο δεύτερο στάδιο, μια φωσφορική ομάδα από ΑΤΡ μεταφέρεται σε ένα ενδιάμεσο ένζυμο, και ηλεκτρόνια από το NADPH χρησιμοποιούνται για τη μείωση του ενδιάμεσου σακχάρου από το στάδιο 1. Στο τρίτο βήμα, το ενδιάμεσο σάκχαρο αντιδρά με το ενδιάμεσο ένζυμο για να σχηματίσει γλυκόζη, τα βασικά υδατάνθρακα φυτά μπορούν να χρησιμοποιήσουν ως τροφή. Στο τέταρτο βήμα, οι αρχικές χημικές ουσίες που απαιτούνται για την αντίδραση αναγεννιούνται. Τα προϊόντα αντίδρασης είναι γλυκόζη, ADP και NADP+. Τα δύο τελευταία χρησιμοποιούνται ξανά σε αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως
Ενώ οι αντιδράσεις του κύκλου Calvin μπορούν να πραγματοποιηθούν απουσία φωτός, στην πραγματικότητα εξαρτώνται από το φως στα φυτά και πραγματοποιούνται κατά τη διάρκεια της ημέρας. Αυτή η εξάρτηση προέρχεται από τα απαιτούμενα αντιδραστήρια ATP και NADPH, τα οποία εξαντλούνται γρήγορα από τις αντιδράσεις του κύκλου Calvin. Τα αντιδραστήρια αναπληρώνονται από τις εξαρτώμενες από το φως αντιδράσεις από τα προϊόντα κύκλου Calvin ADP και NADP+. Η πλήρης διαδικασία φωτοσύνθεσης βασίζεται σε μια συντονισμένη λειτουργία τόσο των εξαρτώμενων από το φως όσο και των σκοτεινών αντιδράσεων για την παραγωγή υδατανθράκων από το φως, το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα.
