Цикл Кальвина
-
Цикл Кальвина и его роль в фотосинтезе
- Цикл Кальвина — это серия химических реакций, превращающих углекислый газ и соединения-переносчики водорода в глюкозу.
- Цикл присутствует у всех фотосинтезирующих эукариот и многих фотосинтезирующих бактерий.
- Реакции происходят в строме хлоропласта за пределами тилакоидных мембран.
-
Этапы цикла Кальвина
- Цикл включает карбоксилирование, реакции восстановления и регенерацию рибулозо-1,5-бисфосфата (RuBP).
- Карбоксилирование происходит с участием фермента RuBisCO и CO2.
- Реакции восстановления включают фосфорилирование и восстановление 3-фосфоглицерата.
- Регенерация RuBP происходит с использованием пяти молекул G3P и трех молекул АТФ.
-
Связь с другими метаболическими путями
- Цикл Кальвина тесно связан с тилакоидной цепью переноса электронов и фотодыханием.
- Фотодыхание — это альтернативная реакция фермента RuBisCO, приводящая к потере CO2.
-
Продукты цикла Кальвина
- Непосредственными продуктами цикла являются 2 молекулы G3P, 3 ADP и 2 NADP+.
- G3P используется для дальнейшего превращения в гексозы.
-
Регенерация и использование G3P
- G3P состоит из 3 атомов углерода
- Для продолжения цикла Кальвина необходимо регенерировать RuBP
- 5 из 6 атомов углерода из 2 молекул G3P используются для регенерации RuBP
- За каждый ход получается только 1 чистый углерод
-
Создание глюкозы
- Для создания 1 избытка G3P требуется 3 атома углерода и 3 оборота цикла Кальвина
- Для получения одной молекулы глюкозы требуется 6 оборотов цикла Кальвина
- Избыток G3P может быть использован для образования крахмала, сахарозы и целлюлозы
-
Светозависимое регулирование
- Реакции не проявляются в темноте или ночью
- Существует светозависимая регуляция ферментов цикла
- Система тиоредоксин/ферредоксин активирует ферменты цикла
- Фермент RuBisCO имеет свой собственный процесс активации
-
Процесс активации RuBisCO
- Для активации фермента требуется карбамилирование лизина
- Активаза РуБисКо помогает процессу карбамилирования
- Фермент РуБисКо не функционирует без иона магния
- Ион магния высвобождается при падении внутреннего рН
- Активаза РуБисКо активируется при повышении концентрации АТФ