Hva er lette uavhengige reaksjoner?

Plantefotosyntese kan deles i to deler. Den første delen krever lys for å endre lysenergi til kjemisk energi, og dens kjemiske reaksjoner kalles lysavhengige reaksjoner. Den andre delen, som bruker den kjemiske energien som er opprettet av den første delen til å produsere karbohydrater fra planter til plantefôr, består av lysuavhengige reaksjoner. De lysuavhengige reaksjonene kalles også Calvin-syklusen, etter kjemiker Melvin C. Calvin som vant Nobelprisen i kjemi i 1961 etter å ha identifisert prosessen.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

De lysuavhengige reaksjonene til fotosyntese er de fire reaksjonene som finner sted i den senere delen av fotosyntese. Også kjent som Calvin-syklusen, er de fire trinnene i de lysuavhengige eller mørke reaksjonene karbonfiksering, reduksjon, karbohydratdannelse og regenerering av de første enzymene. Selv om de er kjent som de mørke reaksjonene fordi de ikke trenger lys for å fortsette, skjer reaksjonene på dagtid samtidig som lysavhengige reaksjoner fordi de mørke reaksjonene trenger de kjemiske produktene fra de lysavhengige reaksjonene som reaktanter for de fire trinn.

Calvin-syklusen bruker kjemikaliene som produseres under lysavhengige reaksjoner for å fikse karbondioksid og produsere karbohydratene plantene trenger for å overleve. Totalt sett forandres kjemikaliene som inneholder hydrogen fra første trinn av fotosyntese og karbondioksid til karbohydrater.

I de lysavhengige reaksjonene absorberes lys og energien brukes til å dele vannmolekyler. De resulterende hydrogenionene og elektronene overføres til kjemisk nikotinamidadenindinukleotidfosfat (NADP⁺) for å produsere redusert nikotinamidadenindinukleotidfosfat (NADPH) ved å tilsette to elektroner og et hydrogenion. Samtidig endres det kjemiske adenosindifosfatet (ADP) til adenosintrifosfat (ATP) ved å tilsette en fosfatgruppe. De nye kjemikaliene brukes til å lagre energien som absorberes fra lys og gjøre den tilgjengelig for Calvin-syklusen.

Calvin-syklusen bruker hydrogen fra NADPH, karbon fra karbondioksid og energi fra ATP for å produsere karbohydrater som planten trenger. Under denne prosessen endres NADPH og ATP tilbake til NADP⁺ og ADP slik at de igjen er tilgjengelige for ytterligere lysavhengige reaksjoner.

Calvin-syklusen finner sted i kloroplaster av planteceller. Hver celle har flere kloroplaster, og cellene som inneholder dem danner plantens blader. Inne i kloroplastene finner Calvin-syklusreaksjonene sted i stroma. Reaktantene CO₂, ATP og NADPH setter i gang firetrinnsreaksjonene som utgjør Calvin-syklusen.

Det første trinnet fikser karbon fra karbondioksid i luften. Karbonatomer er festet til et mellomliggende sukkermolekyl. I det andre trinnet overføres en fosfatgruppe fra ATP til et mellomliggende enzym, og elektroner fra NADPH brukes til å redusere det mellomliggende sukkeret fra trinn 1. I det tredje trinnet reagerer mellomsukkeret med det mellomliggende enzymet for å danne glukose, de grunnleggende karbohydratplantene kan bruke som mat. I det fjerde trinnet regenereres de originale kjemikaliene som trengs for reaksjonen. Reaksjonsproduktene er glukose, ADP og NADP⁺. De to sistnevnte brukes igjen i lysavhengige reaksjoner.

Mens Calvin-syklusreaksjonene kan finne sted i fravær av lys, er de faktisk lysavhengige i planter og finner sted i løpet av dagen. Denne avhengigheten kommer fra de nødvendige reaktantene ATP og NADPH, som raskt blir brukt opp av Calvin-syklusreaksjonene. Reaktantene etterfylles av de lysavhengige reaksjonene fra Calvin-syklusproduktene ADP og NADP⁺. Den komplette fotosynteseprosessen er avhengig av en koordinert funksjon av både lysavhengige og mørke reaksjoner for å produsere karbohydrater fra lys, vann og karbondioksid.