Fotosyntezę roślin można podzielić na dwie części. Pierwsza część wymaga światła, aby zmienić energię świetlną na energię chemiczną, a jej reakcje chemiczne nazywane są reakcjami zależnymi od światła. Druga część, która wykorzystuje energię chemiczną wytworzoną przez pierwszą część do produkcji węglowodanów roślinnych na pokarm roślinny, składa się z reakcji niezależnych od światła. Reakcje niezależne od światła są również nazywane cyklem Calvina, od nazwiska chemika Melvina C. Calvin, który zdobył nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1961 roku po zidentyfikowaniu procesu.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Niezależne od światła reakcje fotosyntezy to cztery reakcje, które zachodzą w późniejszej części procesu fotosyntezy. Znany również jako cykl Calvina, cztery etapy niezależnych od światła lub ciemnych reakcji to wiązanie węgla, redukcja, tworzenie węglowodanów i regeneracja początkowych enzymów. Chociaż znane jako ciemne reakcje, ponieważ nie potrzebują światła, aby postępować, reakcje zachodzą w ciągu dnia w tym samym czasie, co reakcje zależne od światła, ponieważ ciemne reakcje wymagają produktów chemicznych z reakcji zależnych od światła jako reagentów dla czterech kroki.
Przegląd cyklu Calvina
Cykl Calvina wykorzystuje chemikalia wytwarzane podczas reakcji zależnych od światła do wiązania dwutlenku węgla i produkcji węglowodanów potrzebnych roślinom do przetrwania. Ogólnie rzecz biorąc, prekursory chemiczne zawierające wodór z pierwszego etapu fotosyntezy i dwutlenek węgla zamieniają się w węglowodany.
W reakcjach zależnych od światła światło jest pochłaniane, a energia jest wykorzystywana do rozbijania cząsteczek wody. Powstałe jony wodorowe i elektrony są przenoszone do chemicznego fosforanu dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NADP+) w celu wytworzenia zredukowanego fosforanu dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NADPH) przez dodanie dwóch elektronów i jonu wodorowego. W tym samym czasie chemiczny difosforan adenozyny (ADP) jest zamieniany na trifosforan adenozyny (ATP) poprzez dodanie grupy fosforanowej. Nowe chemikalia służą do przechowywania energii pochłoniętej ze światła i udostępniania jej w cyklu Calvina.
Cykl Calvina wykorzystuje wodór z NADPH, węgiel z dwutlenku węgla i energię z ATP do produkcji węglowodanów, których potrzebuje roślina. Podczas tego procesu NADPH i ATP są zmieniane z powrotem na NADP+ i ADP, aby były ponownie dostępne dla dodatkowych reakcji zależnych od światła.
Odczynniki i produkty cyklu Calvina
Cykl Calvina odbywa się w chloroplastach komórek roślinnych. Każda komórka ma kilka chloroplastów, a zawierające je komórki tworzą liście rośliny. Wewnątrz chloroplastów w zrębie zachodzą reakcje cyklu Calvina. Reagenty CO2, ATP i NADPH inicjują czteroetapowe reakcje składające się na cykl Calvina.
Pierwszy krok wiąże węgiel z dwutlenku węgla w powietrzu. Atomy węgla są przyłączone do pośredniej cząsteczki cukru. W drugim etapie grupa fosforanowa z ATP jest przenoszona do enzymu pośredniego, a elektrony z NADPH są wykorzystywane do redukcji cukru pośredniego z etapu 1. W trzecim etapie cukier pośredni reaguje z enzymem pośrednim, tworząc glukozę, którą rośliny mogą wykorzystać jako pożywienie. W czwartym etapie regenerowane są oryginalne chemikalia potrzebne do reakcji. Produktami reakcji są glukoza, ADP i NADP+. Te dwa ostatnie są ponownie używane w reakcjach zależnych od światła.
Podczas gdy reakcje cyklu Calvina mogą zachodzić przy braku światła, w rzeczywistości są one zależne od światła u roślin i zachodzą w ciągu dnia. Ta zależność pochodzi od wymaganych reagentów ATP i NADPH, które są szybko zużywane przez reakcje cyklu Calvina. Reagenty są uzupełniane przez reakcje zależne od światła z produktów cyklu Calvina ADP i NADP+. Kompletny proces fotosyntezy opiera się na skoordynowanym działaniu zarówno reakcji światła, jak i ciemności w celu wytworzenia węglowodanów ze światła, wody i dwutlenku węgla.