A növények fotoszintézise két részre osztható. Az első rész megköveteli a fényt, hogy a fényenergiát vegyi energiává változtassa, kémiai reakcióit pedig fényfüggő reakcióknak nevezzük. A második rész, amely az első rész által létrehozott kémiai energiát használja növényi táplálékhoz szükséges növényi szénhidrátok előállításához, fénytől független reakciókból áll. A fénytől független reakciókat Melvin C vegyész után Calvin-ciklusnak is nevezik. Calvin, aki 1961-ben elnyerte a kémia Nobel-díját, miután azonosította a folyamatot.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A fotoszintézis fényfüggetlen reakciói azok a négy reakció, amelyek a fotoszintézis folyamat későbbi részében játszódnak le. A Kalvin-ciklus néven is ismert, a fénytől független vagy sötét reakciók négy lépése a szénrögzítés, redukció, szénhidrátképződés és a kezdeti enzimek regenerálása. Míg sötét reakciókként ismerik őket, mivel a továbbjutáshoz nincs szükségük fényre, a reakciók a nap folyamán, a reakcióval egy időben zajlanak le fényfüggő reakciók, mert a sötét reakciókhoz a fényfüggő reakciók kémiai termékeire van szükség, mint a négy reagensére lépések.
A Calvin-ciklus áttekintése
A Calvin-ciklus a fénytől függő reakciók során keletkezett vegyi anyagokat használja fel a szén-dioxid rögzítésére és a növények túléléséhez szükséges szénhidrátok előállítására. Összességében a fotoszintézis első szakaszától kezdve hidrogént és a szén-dioxidot tartalmazó prekurzor vegyi anyagokat szénhidrátokká változtatják.
A fényfüggő reakciókban a fény elnyelődik, és az energiát a vízmolekulák hasítására használják fel. A kapott hidrogénionokat és elektronokat a kémiai nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfátba (NADP) viszik át.+) redukált nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát (NADPH) előállításához két elektron és egy hidrogénion hozzáadásával. Ugyanakkor a kémiai adenozin-difoszfát (ADP) foszfátcsoport hozzáadásával adenozin-trifoszfáttá (ATP) változik. Az új vegyszereket a fényből elnyelt energia tárolására és a Calvin-ciklus számára történő rendelkezésre bocsátására használják.
A Calvin-ciklus a NADPH hidrogénjét, a széndioxid szénét és az ATP energiáját használja fel a növény számára szükséges szénhidrátok előállításához. A folyamat során a NADPH és az ATP visszaáll NADP-re+ és az ADP, hogy ismét rendelkezésre álljanak további fényfüggő reakciókhoz.
Calvin ciklusú reagensek és termékek
A Calvin-ciklus a növényi sejtek kloroplasztjain belül zajlik. Minden sejtnek több kloroplasztja van, és az ezeket tartalmazó sejtek alkotják a növény leveleit. A kloroplasztok belsejében a Calvin-ciklus reakciói a sztrómában játszódnak le. A reagensek CO2Az ATP és a NADPH megindítják a Calvin-ciklust alkotó négy lépésből álló reakciókat.
Az első lépés rögzíti a levegőben lévő szén-dioxidból származó szenet. A szénatomok egy köztes cukormolekulához kapcsolódnak. A második lépésben az ATP-ből származó foszfátcsoportot egy közbenső enzimbe viszik át, és az NADPH-ból származó elektronokat használják az 1. lépésből származó köztes cukor redukciójára. A harmadik lépésben a köztes cukor a közbenső enzimmel reagálva glükózt képez, amelyet az alap szénhidrát növények táplálékként felhasználhatnak. A negyedik lépésben a reakcióhoz szükséges eredeti vegyszereket regeneráljuk. A reakciótermékek glükóz, ADP és NADP+. Ez utóbbi kettőt ismét használják a fénytől függő reakciókban.
Míg a Calvin-ciklus reakciói fény nélkül is lejátszódhatnak, a növényekben valójában fényfüggőek, és napközben zajlanak le. Ez a függőség a szükséges ATP és NADPH reaktánsokból származik, amelyeket a Calvin-ciklus reakciói gyorsan felhasználnak. A reagenseket a Calvin-ciklus ADP és NADP fényfüggő reakciói töltik fel+. A teljes fotoszintézis folyamat mind a fénytől függő, mind a sötét reakció koordinált működésén alapszik, hogy fényből, vízből és szén-dioxidból szénhidrátokat állítson elő.