Фотосинтез рослин можна розділити на дві частини. Перша частина вимагає від світла зміни світлової енергії на хімічну, а його хімічні реакції називаються реакціями, що залежать від світла. Друга частина, яка використовує хімічну енергію, створену першою частиною, для отримання рослинних вуглеводів для рослинної їжі, складається з незалежних від світла реакцій. Світлонезалежні реакції також називають циклом Кальвіна, за хіміком Мелвіном С. Кальвін, який виграв Нобелівську премію з хімії в 1961 році після виявлення процесу.
TL; DR (занадто довгий; Не читав)
Незалежні від світла реакції фотосинтезу - це чотири реакції, що відбуваються в пізнішій частині процесу фотосинтезу. Також відомий як цикл Кальвіна, чотирма етапами незалежних від світла або темних реакцій є фіксація вуглецю, відновлення, утворення вуглеводів та регенерація вихідних ферментів. Хоча вони відомі як темні реакції, оскільки їм не потрібно світло, щоб протікати, проте реакції відбуваються протягом дня одночасно з світлозалежні реакції, оскільки темні реакції потребують хімічних продуктів із світлозалежних реакцій як реагенти для чотирьох кроки.
Огляд циклу Кальвіна
Цикл Кальвіна використовує хімічні речовини, що утворюються під час реакцій, що залежать від світла, для фіксації вуглекислого газу та отримання вуглеводів, необхідних рослинам для виживання. Загалом хімічні речовини-попередники, що містять водень з першої стадії фотосинтезу та вуглекислий газ, перетворюються на вуглеводи.
У світлозалежних реакціях світло поглинається, а енергія використовується для розщеплення молекул води. Отримані іони водню та електрони переносять у хімічний нікотинамід аденіндинуклеотид фосфат (НАДФ)+) для отримання відновленого нікотинаміду адениндинуклеотидфосфату (НАДФН) шляхом додавання двох електронів та іона водню. Одночасно хімічна речовина аденозиндифосфат (АДФ) змінюється на аденозинтрифосфат (АТФ) шляхом додавання фосфатної групи. Нові хімічні речовини використовуються для накопичення енергії, що поглинається світлом, і забезпечення її доступності для циклу Кальвіна.
Цикл Кальвіна використовує водень з НАДФН, вуглець з вуглекислого газу та енергію з АТФ для отримання вуглеводів, необхідних рослині. Під час цього процесу NADPH та ATP змінюються назад на NADP+ і ADP, щоб вони знову були доступні для додаткових реакцій, що залежать від світла.
Циклічні реактиви та продукти Кальвіна
Цикл Кальвіна відбувається в межах хлоропластів рослинних клітин. У кожній клітині є кілька хлоропластів, і клітини, що їх містять, утворюють листя рослини. Усередині хлоропластів у стромі відбуваються реакції циклу Кальвіна. Реагенти CO2, АТФ і НАДФН ініціюють чотиристадійні реакції, що складають цикл Кальвіна.
Перший крок фіксує вуглець із вуглекислого газу в повітрі. Атоми вуглецю приєднані до проміжної молекули цукру. На другому етапі фосфатна група з АТФ переноситься в проміжний фермент, а електрони з НАДФН використовуються для зменшення проміжного цукру з етапу 1. На третьому етапі проміжний цукор реагує з проміжним ферментом, утворюючи глюкозу, основні вуглеводи рослини можуть використовувати як їжу. На четвертому етапі відновлюються вихідні хімічні речовини, необхідні для реакції. Продуктами реакції є глюкоза, АДФ і НАДФ+. Останні два знову використовуються в світлозалежних реакціях.
Хоча реакції циклу Кальвіна можуть відбуватися за відсутності світла, вони насправді залежать від світла у рослин і відбуваються протягом дня. Ця залежність походить від необхідних реагентів АТФ і НАДФН, які швидко витрачаються реакціями циклу Кальвіна. Реагенти поповнюються світлозалежними реакціями продуктів циклу Кальвіна ADP і NADP+. Повний процес фотосинтезу базується на скоординованому функціонуванні як світлозалежних, так і темних реакцій з утворенням вуглеводів із світла, води та вуглекислого газу.
