Kasvien fotosynteesi voidaan jakaa kahteen osaan. Ensimmäinen osa vaatii valoa, jotta valoenergia muuttuu kemialliseksi energiaksi, ja sen kemiallisia reaktioita kutsutaan valosta riippuvaisiksi reaktioiksi. Toinen osa, joka käyttää ensimmäisen osan luomaa kemiallista energiaa kasvihiilihydraattien tuottamiseen kasviruokaa varten, koostuu valosta riippumattomista reaktioista. Valosta riippumattomia reaktioita kutsutaan myös Calvin-sykliksi kemisti Melvin C.: n mukaan. Calvin, joka voitti kemian Nobel-palkinnon vuonna 1961 tunnistettuaan prosessin.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Fotosynteesin valosta riippumattomat reaktiot ovat neljä reaktiota, jotka tapahtuvat fotosynteesiprosessin myöhemmässä osassa. Tunnetaan myös nimellä Calvin-sykli, valosta riippumattomien tai tummien reaktioiden neljä vaihetta ovat hiilen kiinnittyminen, pelkistyminen, hiilihydraattien muodostuminen ja alkuperäisten entsyymien regenerointi. Vaikka tunnetaan pimeinä reaktioina, koska ne eivät tarvitse valoa edetä, reaktiot tapahtuvat päivän aikana samaan aikaan kuin valosta riippuvat reaktiot, koska pimeät reaktiot tarvitsevat valosta riippuvien reaktioiden kemiallisia tuotteita reaktanteina neljälle askeleet.
Katsaus Calvin-sykliin
Calvin-sykli käyttää valosta riippuvien reaktioiden aikana tuotettuja kemikaaleja hiilidioksidin kiinnittämiseen ja kasvien selviytymiseen tarvittavien hiilihydraattien tuottamiseen. Kaiken kaikkiaan fotosynteesin ensimmäisestä vaiheesta vetyä ja hiilidioksidia sisältävät prekursorikemikaalit muutetaan hiilihydraateiksi.
Valosta riippuvaisissa reaktioissa valo absorboituu ja energiaa käytetään vesimolekyylien jakamiseen. Tuloksena olevat vetyionit ja elektronit siirretään kemialliseen nikotiiniamidiadeniinidinukleotidifosfaattiin (NADP+) pelkistetyn nikotiiniamidiadeniinidinukleotidifosfaatin (NADPH) tuottamiseksi lisäämällä kaksi elektronia ja vetyionia. Samanaikaisesti kemiallinen adenosiinidifosfaatti (ADP) muutetaan adenosiinitrifosfaatiksi (ATP) lisäämällä fosfaattiryhmä. Uusia kemikaaleja käytetään valosta absorboituneen energian varastoimiseen ja Calvin-syklin käyttöönottoon.
Calvin-sykli käyttää NADPH: n vetyä, hiilidioksidista peräisin olevaa hiiltä ja ATP: n energiaa kasvien tarvitsemien hiilihydraattien tuottamiseen. Tämän prosessin aikana NADPH ja ATP vaihdetaan takaisin NADP: ksi+ ja ADP niin, että ne ovat jälleen käytettävissä lisävalosta riippuvaisille reaktioille.
Calvin-syklin reagenssit ja tuotteet
Calvin-sykli tapahtuu kasvisolujen kloroplastien sisällä. Jokaisessa solussa on useita kloroplasteja, ja niitä sisältävät solut muodostavat kasvin lehdet. Kloroplastien sisällä Calvin-syklin reaktiot tapahtuvat stromassa. Reagenssit CO2, ATP ja NADPH aloittavat Calvin-syklin muodostavat nelivaiheiset reaktiot.
Ensimmäinen vaihe korjaa ilmassa olevan hiilidioksidin hiilen. Hiiliatomit ovat kiinnittyneet välituotesokerimolekyyliin. Toisessa vaiheessa fosfaattiryhmä ATP: stä siirretään välituotesentsyymiin, ja NADPH: n elektroneja käytetään välituotesokerin pelkistämiseen vaiheesta 1. Kolmannessa vaiheessa välisokeri reagoi välituotesentsyymin kanssa muodostaen glukoosia, jota emäksiset hiilihydraattikasvit voivat käyttää ruokana. Neljännessä vaiheessa reaktioon tarvittavat alkuperäiset kemikaalit regeneroidaan. Reaktiotuotteet ovat glukoosi, ADP ja NADP+. Kahta jälkimmäistä käytetään jälleen valosta riippuvaisissa reaktioissa.
Vaikka Calvin-syklin reaktiot voivat tapahtua ilman valoa, ne ovat itse asiassa valosta riippuvaisia kasveissa ja tapahtuvat päivän aikana. Tämä riippuvuus tulee vaadituista reagoivista aineista ATP ja NADPH, jotka käytetään nopeasti Calvin-syklin reaktioissa. Reagenssit täydennetään valosta riippuvaisilla reaktioilla Calvin-syklin tuotteista ADP ja NADP+. Täydellinen fotosynteesiprosessi perustuu sekä valosta riippuvien että pimeiden reaktioiden koordinoituun toimintaan hiilihydraattien tuottamiseksi valosta, vedestä ja hiilidioksidista.