Taime fotosünteesi võib jagada kahte ossa. Esimene osa nõuab valguse muutmist valgusenergiaks keemiliseks energiaks ja selle keemilisi reaktsioone nimetatakse valgusest sõltuvateks reaktsioonideks. Teine osa, mis kasutab esimese osa loodud keemilist energiat taimsete toiduainete taimsete süsivesikute tootmiseks, koosneb valgusest sõltumatutest reaktsioonidest. Valgusest sõltumatuid reaktsioone nimetatakse keemiku Melvin C järgi ka Calvini tsükliks. Calvin, kes võitis 1961. aastal pärast protsessi kindlakstegemist Nobeli keemiapreemia.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Fotosünteesi valgusest sõltumatud reaktsioonid on neli reaktsiooni, mis toimuvad fotosünteesi protsessi hilisemas osas. Tuntud ka kui Calvini tsükkel, valgusest sõltumatute või tumedate reaktsioonide neli etappi on süsiniku fikseerimine, redutseerimine, süsivesikute moodustumine ja algsete ensüümide regenereerimine. Kuigi neid nimetatakse tumedateks reaktsioonideks, kuna nad ei vaja valguse jätkamiseks, toimuvad reaktsioonid päeval samal ajal kui reaktsioonid valgusest sõltuvad reaktsioonid, kuna tumedad reaktsioonid vajavad nende nelja reaktiividena valguse sõltuvate reaktsioonide keemilisi saadusi sammud.
Ülevaade Calvini tsüklist
Calvini tsükkel kasutab valgusest sõltuvate reaktsioonide käigus toodetud kemikaale süsinikdioksiidi fikseerimiseks ja taimede ellujäämiseks vajalike süsivesikute tootmiseks. Üldiselt muudetakse fotosünteesi esimesest etapist vesinikku ja süsinikdioksiidi sisaldavaid eelkäijaid süsivesikuteks.
Valgusest sõltuvates reaktsioonides neeldub valgus ja energiat kasutatakse veemolekulide lõhustamiseks. Saadud vesinikioonid ja elektronid viiakse keemilisse nikotiinamiidadeniindinukleotiidfosfaati (NADP+) redutseeritud nikotiinamiidadeniin-dinukleotiidfosfaadi (NADPH) saamiseks kahe elektroni ja vesinikiooni lisamisega. Samal ajal muudetakse keemiline adenosiindifosfaat (ADP) fosfaatrühma lisamisega adenosiinitrifosfaadiks (ATP). Uusi kemikaale kasutatakse valguse neeldunud energia salvestamiseks ja selle kättesaadavaks tegemiseks Calvini tsükli jaoks.
Calvini tsükkel kasutab taimele vajalike süsivesikute tootmiseks NADPH-st pärit vesinikku, süsinikdioksiidist pärinevat süsinikku ja ATP-d. Selle protsessi käigus muudetakse NADPH ja ATP tagasi NADP-ks+ ja ADP, nii et need on jälle saadaval valgusest sõltuvate täiendavate reaktsioonide jaoks.
Calvini tsükli reaktiivid ja tooted
Calvini tsükkel toimub taimerakkude kloroplastides. Igal rakul on mitu kloroplastsi ja neid sisaldavad rakud moodustavad taime lehti. Kloroplastide sees toimuvad stroomas Calvini tsükli reaktsioonid. Reagendid CO2, ATP ja NADPH algatavad neljaetapilised reaktsioonid, mis moodustavad Calvini tsükli.
Esimese sammuna fikseeritakse õhus sisalduv süsinikdioksiid. Süsiniku aatomid on kinnitatud vahesuhkru molekulile. Teises etapis viiakse fosfaatrühm ATP-st vaheensüümi ja NADPH-i elektrone kasutatakse vahesuhkru redutseerimiseks etapist 1. Kolmandas etapis reageerib vahesuhkur vaheensüümiga, moodustades glükoosi, mida võivad põhilised süsivesikutaimed kasutada toiduna. Neljandas etapis regenereeritakse reaktsiooniks vajalikud algsed kemikaalid. Reaktsioonisaadused on glükoos, ADP ja NADP+. Neid kahte viimast kasutatakse uuesti valgusest sõltuvates reaktsioonides.
Kui Calvini tsükli reaktsioonid võivad toimuda valguse puudumisel, siis tegelikult sõltuvad need taimedes valgusest ja toimuvad päeva jooksul. See sõltuvus tuleneb vajalikest reagentidest ATP ja NADPH, mis on Calvini tsükli reaktsioonides kiiresti ära kasutatud. Reagente täiendatakse Calvini tsükli produktide ADP ja NADP valgust sõltuvate reaktsioonidega+. Fotosünteesi täielik protsess tugineb nii valgusest sõltuvate kui ka pimedate reaktsioonide kooskõlastatud toimimisele, et saada valgusest, veest ja süsinikdioksiidist süsivesikuid.