Augalų fotosintezę galima suskirstyti į dvi dalis. Pirmoji dalis reikalauja šviesos, kad šviesos energija būtų pakeista į cheminę energiją, o jos cheminės reakcijos vadinamos nuo šviesos priklausomomis reakcijomis. Antroji dalis, panaudojanti cheminę energiją, kurią sukuria pirmoji dalis, gamina augalinius angliavandenius augaliniam maistui, susidaro iš šviesos nepriklausančių reakcijų. Nepriklausomos nuo šviesos reakcijos taip pat vadinamos Kalvino ciklu, po chemiko Melvino C. Calvinas, tapęs procesu, 1961 m. Laimėjęs Nobelio chemijos premiją.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Nuo šviesos nepriklausančios fotosintezės reakcijos yra keturios reakcijos, vykstančios vėlesnėje fotosintezės proceso dalyje. Taip pat žinomas kaip Kalvino ciklas, keturi nuo šviesos nepriklausančių arba tamsių reakcijų etapai yra anglies fiksacija, redukcija, angliavandenių susidarymas ir pradinių fermentų regeneracija. Nors reakcijos žinomos kaip tamsios reakcijos, nes joms nereikia šviesos, reakcijos vyksta dieną tuo pačiu metu kaip ir nuo šviesos priklausomos reakcijos, nes tamsioms reakcijoms reikalingi cheminiai produktai, atsirandantys iš šviesos priklausančių reakcijų, kaip reagentai keturiems žingsniai.
Kalvino ciklo apžvalga
Kalvino ciklas naudoja chemines medžiagas, susidariusias nuo šviesos priklausančių reakcijų metu, fiksuoti anglies dioksidą ir gaminti angliavandenius, kurių augalams reikia išgyventi. Apskritai pirmtakai chemikalai, turintys vandenilio nuo pirmojo fotosintezės etapo, ir anglies dioksidas pakeičiami angliavandeniais.
Vykstant nuo šviesos priklausomoms reakcijoms, šviesa absorbuojama, o energija naudojama vandens molekulėms skaidyti. Gauti vandenilio jonai ir elektronai perkeliami į cheminį nikotinamido adenino dinukleotido fosfatą (NADP+), kad gautų redukuotą nikotinamido adenino dinukleotido fosfatą (NADPH), pridedant du elektronus ir vandenilio joną. Tuo pačiu metu cheminis adenozino difosfatas (ADP) pakeičiamas į adenozino trifosfatą (ATP), pridedant fosfatų grupę. Naujieji chemikalai naudojami saugoti nuo šviesos absorbuotą energiją ir padaryti ją prieinamą Calvin ciklui.
Kalvino cikle augalui reikalingiems angliavandeniams gaminti naudojamas vandenilis iš NADPH, anglis iš anglies dioksido ir ATP gaunama energija. Šio proceso metu NADPH ir ATP vėl keičiamos į NADP+ ir ADP, kad jie vėl būtų prieinami papildomoms nuo šviesos priklausomoms reakcijoms.
Calvin ciklo reagentai ir produktai
Kalvino ciklas vyksta augalų ląstelių chloroplastuose. Kiekvienoje ląstelėje yra keli chloroplastai, o ląstelės, kuriose jų yra, sudaro augalo lapus. Chloroplastų viduje Kalvino ciklo reakcijos vyksta stromos. Reagentai CO2, ATP ir NADPH inicijuoja keturių pakopų reakcijas, kurios sudaro Kalvino ciklą.
Pirmasis žingsnis nustato anglies dioksido kiekį ore. Anglies atomai yra prijungti prie tarpinės cukraus molekulės. Antrajame etape fosfatų grupė iš ATP perkeliama į tarpinį fermentą, o elektronai iš NADPH naudojami tarpiniam cukrui redukuoti iš 1 etapo. Trečiame etape tarpinis cukrus reaguoja su tarpiniu fermentu ir sudaro gliukozę, kurią pagrindiniai angliavandenių augalai gali naudoti kaip maistą. Ketvirtame etape regeneruojamos reakcijai reikalingos originalios cheminės medžiagos. Reakcijos produktai yra gliukozė, ADP ir NADP+. Pastarieji du vėl naudojami nuo šviesos priklausomose reakcijose.
Nors Kalvino ciklo reakcijos gali vykti be šviesos, jos iš tikrųjų augaluose priklauso nuo šviesos ir vyksta dieną. Ši priklausomybė kyla iš reikalingų reagentų ATP ir NADPH, kuriuos greitai sunaudoja Kalvino ciklo reakcijos. Reagentai papildomi nuo šviesos priklausomomis reakcijomis iš Kalvino ciklo produktų ADP ir NADP+. Visas fotosintezės procesas remiasi koordinuotu nuo šviesos priklausančių ir tamsių reakcijų veikimu, kad iš šviesos, vandens ir anglies dioksido susidarytų angliavandeniai.