La fotosintesi delle piante può essere divisa in due parti. La prima parte richiede che la luce trasformi l'energia luminosa in energia chimica e le sue reazioni chimiche sono chiamate reazioni dipendenti dalla luce. La seconda parte, che utilizza l'energia chimica creata dalla prima parte per produrre carboidrati vegetali per il cibo vegetale, è costituita da reazioni indipendenti dalla luce. Le reazioni indipendenti dalla luce sono anche chiamate ciclo di Calvin, dal nome del chimico Melvin C. Calvin che ha vinto il premio Nobel per la chimica nel 1961 dopo aver identificato il processo.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Le reazioni indipendenti dalla luce della fotosintesi sono le quattro reazioni che avvengono nella parte successiva del processo di fotosintesi. Conosciuto anche come ciclo di Calvin, le quattro fasi delle reazioni indipendenti dalla luce o dall'oscurità sono la fissazione del carbonio, la riduzione, la formazione di carboidrati e la rigenerazione degli enzimi iniziali. Sebbene note come reazioni oscure perché non hanno bisogno di luce per procedere, le reazioni avvengono durante il giorno alla stessa ora del reazioni dipendenti dalla luce perché le reazioni oscure richiedono i prodotti chimici delle reazioni dipendenti dalla luce come reagenti per i quattro passi.
Panoramica del ciclo di Calvin
Il ciclo di Calvin utilizza le sostanze chimiche prodotte durante le reazioni dipendenti dalla luce per fissare l'anidride carbonica e produrre i carboidrati di cui le piante hanno bisogno per sopravvivere. Nel complesso, i precursori chimici contenenti idrogeno dal primo stadio della fotosintesi e anidride carbonica vengono trasformati in carboidrati.
Nelle reazioni dipendenti dalla luce, la luce viene assorbita e l'energia viene utilizzata per dividere le molecole d'acqua. Gli ioni idrogeno e gli elettroni risultanti vengono trasferiti alla sostanza chimica nicotinammide adenina dinucleotide fosfato (NADP+) per produrre nicotinammide adenina dinucleotide fosfato (NADPH) ridotto mediante l'aggiunta di due elettroni e uno ione idrogeno. Allo stesso tempo, la sostanza chimica adenosina difosfato (ADP) viene modificata in adenosina trifosfato (ATP) mediante l'aggiunta di un gruppo fosfato. Le nuove sostanze chimiche vengono utilizzate per immagazzinare l'energia assorbita dalla luce e renderla disponibile per il ciclo di Calvin.
Il ciclo di Calvin utilizza l'idrogeno del NADPH, il carbonio dell'anidride carbonica e l'energia dell'ATP per produrre i carboidrati di cui la pianta ha bisogno. Durante questo processo il NADPH e l'ATP vengono modificati di nuovo in NADP+ e ADP in modo che siano nuovamente disponibili per ulteriori reazioni dipendenti dalla luce.
Reattivi e prodotti del ciclo di Calvin Calvin
Il ciclo di Calvin si svolge all'interno dei cloroplasti delle cellule vegetali. Ogni cellula ha diversi cloroplasti e le cellule che li contengono formano le foglie della pianta. All'interno dei cloroplasti, le reazioni del ciclo di Calvin avvengono nello stroma. I reagenti CO2, ATP e NADPH avviano le reazioni in quattro fasi che costituiscono il ciclo di Calvin.
Il primo passo fissa il carbonio dall'anidride carbonica nell'aria. Gli atomi di carbonio sono attaccati a una molecola di zucchero intermedio. Nella seconda fase, un gruppo fosfato dell'ATP viene trasferito a un enzima intermedio e gli elettroni del NADPH vengono utilizzati per ridurre lo zucchero intermedio della fase 1. Nella terza fase, lo zucchero intermedio reagisce con l'enzima intermedio per formare il glucosio, che le piante di carboidrati di base possono utilizzare come cibo. Nella quarta fase, vengono rigenerate le sostanze chimiche originali necessarie per la reazione. I prodotti di reazione sono glucosio, ADP e NADP+. Gli ultimi due sono usati di nuovo nelle reazioni dipendenti dalla luce.
Mentre le reazioni del ciclo di Calvin possono avvenire in assenza di luce, sono infatti dipendenti dalla luce nelle piante e avvengono durante il giorno. Questa dipendenza deriva dai reagenti richiesti ATP e NADPH, che vengono rapidamente utilizzati dalle reazioni del ciclo di Calvin. I reagenti vengono reintegrati dalle reazioni dipendenti dalla luce dai prodotti del ciclo di Calvin ADP e NADP+. Il processo di fotosintesi completo si basa su un funzionamento coordinato delle reazioni dipendenti dalla luce e dall'oscurità per produrre carboidrati da luce, acqua e anidride carbonica.