Växtfotosyntes kan delas in i två delar. Den första delen kräver ljus för att ändra ljusenergi till kemisk energi, och dess kemiska reaktioner kallas ljusberoende reaktioner. Den andra delen, som använder den kemiska energin som skapas av den första delen för att producera växtkolhydrater för växtmat, består av ljusoberoende reaktioner. De ljusoberoende reaktionerna kallas också Calvin-cykeln, efter kemist Melvin C. Calvin som vann Nobelpriset i kemi 1961 efter att ha identifierat processen.
TL; DR (för lång; Läste inte)
De ljusoberoende reaktionerna av fotosyntes är de fyra reaktionerna som äger rum i den senare delen av fotosyntesprocessen. Även känd som Calvin-cykeln är de fyra stegen i de ljusoberoende eller mörka reaktionerna kolfixering, reduktion, kolhydratbildning och regenerering av de initiala enzymerna. Även om de är kända som de mörka reaktionerna eftersom de inte behöver ljus för att fortsätta, sker reaktionerna under dagen samtidigt som ljusberoende reaktioner eftersom de mörka reaktionerna behöver de kemiska produkterna från de ljusberoende reaktionerna som reaktanter för de fyra steg.
Översikt över Calvin Cycle
Calvin-cykeln använder de kemikalier som produceras under de ljusberoende reaktionerna för att fixera koldioxid och producera de kolhydrater som växterna behöver för att överleva. Sammantaget byts utgångskemikalierna som innehåller väte från det första steget av fotosyntes och koldioxid till kolhydrater.
I de ljusberoende reaktionerna absorberas ljus och energin används för att dela upp vattenmolekyler. De resulterande vätejonerna och elektronerna överförs till kemiskt nikotinamid-adenindinukleotidfosfat (NADP+för att producera reducerat nikotinamidadenindinukleotidfosfat (NADPH) genom tillsats av två elektroner och en vätejon. Samtidigt ändras det kemiska adenosindifosfatet (ADP) till adenosintrifosfat (ATP) genom tillsats av en fosfatgrupp. De nya kemikalierna används för att lagra den energi som absorberas från ljus och göra den tillgänglig för Calvin-cykeln.
Calvin-cykeln använder väte från NADPH, kol från koldioxid och energi från ATP för att producera kolhydrater som växten behöver. Under denna process ändras NADPH och ATP tillbaka till NADP+ och ADP så att de återigen är tillgängliga för ytterligare ljusberoende reaktioner.
Calvin cykelreaktanter och produkter
Calvin-cykeln äger rum inom kloroplasterna i växtceller. Varje cell har flera kloroplaster, och cellerna som innehåller dem bildar plantans löv. Inuti kloroplasterna sker Calvin-cykelreaktionerna i stroma. Reaktanterna CO2, ATP och NADPH initierar de fyra stegs reaktioner som utgör Calvin-cykeln.
Det första steget fixar kol från koldioxid i luften. Kolatomer är bundna till en mellanliggande sockermolekyl. I det andra steget överförs en fosfatgrupp från ATP till ett mellanliggande enzym, och elektroner från NADPH används för att reducera det mellanliggande sockret från steg 1. I det tredje steget reagerar det mellanliggande sockret med det mellanliggande enzymet för att bilda glukos, de grundläggande kolhydraterna kan använda som mat. I det fjärde steget regenereras de ursprungliga kemikalierna som behövs för reaktionen. Reaktionsprodukterna är glukos, ADP och NADP+. De två senare används igen i ljusberoende reaktioner.
Medan Calvin-cykelreaktionerna kan äga rum i frånvaro av ljus är de faktiskt ljusberoende i växter och äger rum under dagen. Detta beroende kommer från de nödvändiga reaktanterna ATP och NADPH, som snabbt förbrukas av Calvin-cykelreaktionerna. Reaktanterna fylls på med de ljusberoende reaktionerna från Calvin-cykelprodukterna ADP och NADP+. Den kompletta fotosyntesprocessen bygger på en samordnad funktion av både de ljusberoende och mörka reaktionerna för att producera kolhydrater från ljus, vatten och koldioxid.