Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

9.6: Calvin Döngüsü
TABLE OF
CONTENTS

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
The Calvin Cycle
 
TRANSCRIPT

9.6: The Calvin Cycle

9.6: Calvin Döngüsü

Overview

Oxygenic photosynthesis converts approximately 200 billion tons of carbon dioxide (CO2) annually to organic compounds and produces approximately 140 billion tons of atmospheric oxygen (O2). Photosynthesis is the basis of all human food and oxygen needs.

The photosynthetic process can be divided into two sets of reactions that take place in different regions of plant chloroplasts: the light-dependent reaction and the light-independent or “dark” reactions. The light-dependent reaction takes place in the thylakoid membrane of the chloroplast. It converts light energy to chemical energy, stored as ATP and NADPH. This energy is then utilized in the stroma region of the chloroplast, to reduce atmospheric carbon dioxide into complex carbohydrates through the light-independent reactions of the Calvin-Benson cycle.

The Calvin-Benson Cycle

The Calvin-Benson cycle represents the light-independent set of photosynthetic reactions. It uses the adenosine triphosphate (ATP) and nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate (NADPH) generated during the light-dependent reactions to convert atmospheric CO2 into complex carbohydrates. The Calvin-Benson cycle also regenerates adenosine diphosphate (ADP) and NADP+ for the light-dependent reaction.

At the start of the Calvin-Benson cycle, atmospheric CO2 enters the leaf through openings called stomata. In the stroma region of the chloroplast, the enzyme ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCO) adds one carbon atom from CO2 to a 5-carbon (5C) acceptor sugar molecule, ribulose-1,5- bisphosphate (RuBP). The resulting 6C molecule is highly unstable and splits into two molecules of 3-phosphoglyceric acid (3-PGA). The enzyme 3-phosphoglycerate kinase uses ATP to phosphorylate these 3-PGA molecules to form 1,3-bisphosphoglycerate. Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase uses NADPH to reduce these molecules to form glyceraldehyde 3-phosphate (G3P), a 3C sugar. This final product gives rise to the name C3 carbon fixation—an alias for the Calvin-Benson cycle.

To fix six CO2 molecules, the Calvin-Benson cycle reduces 12 NADPH and 18 ATP molecules. These energy sources are replenished by the light-dependent reactions of photosynthesis. The six CO2 are attached to six 5C molecules (RuBP) that break into 12 3C molecules (G3P). Ten of these G3P molecules regenerate six molecules of the RuBP acceptor, to continue the cycle. Two molecules of G3P are converted into one glucose. G3P may also be used to synthesize other carbohydrates, amino acids, and lipids.

Genel bakış

Oksijenik fotosentez yılda yaklaşık 200 milyar ton karbondioksiti (CO2)organik bileşiklere dönüştürür ve yaklaşık 140 milyar ton atmosferik oksijen üretir (O2). Fotosentez tüm insan gıda ve oksijen ihtiyaçlarının temelidir.

Fotosentetik proses, bitki kloroplastlarının farklı bölgelerinde gerçekleşen iki reaksiyon kümesine ayrılabilir: ışığa bağımlı reaksiyon ve ışıktan bağımsız veya "karanlık" reaksiyonlar. Işığa bağlı reaksiyon kloroplastın thylakoid zarında gerçekleşir. Işık enerjisini ATP ve NADPH olarak depolanan kimyasal enerjiye dönüştürür. Bu enerji daha sonra kloroplaststroma bölgesinde kullanılır, Calvin-Benson döngüsünün ışık bağımsız reaksiyonlar yoluyla karmaşık karbonhidratiçine atmosferik karbondioksit azaltmak için.

Calvin-Benson Döngüsü

Calvin-Benson döngüsü ışıktan bağımsız fotosentetik reaksiyonları temsil eder. Atmosferik CO2'yi kompleks karbonhidratlara dönüştürmek için ışığa bağlı reaksiyonlar sırasında üretilen adenozin trifosfat (ATP) ve nikotinamid-adenin dinükleotid fosfat (NADPH) kullanır. Calvin-Benson döngüsü ayrıca ışığa bağlı reaksiyon için adenozin difosfat (ADP) ve NADP+ rejenere.

Calvin-Benson döngüsünün başlangıcında, atmosferik CO2 stomata adı verilen açıklıklar aracılığıyla yaprağa girer. Kloroplastın stroma bölgesinde, ribulose-1,5-bisfosfat karboksilaz/oksijenaz (RuBisCO) enzimi CO2'den 5 karbonlu (5C) kabul edici şeker molekülüne, ribulose-1,5- bifosfata (RuBP) bir karbon atomu ekler. Ortaya çıkan 6C molekülü son derece kararsız ve 3-fosfoglisikülik asit (3-PGA) iki moleküle ayrılır. 3 fosfogliserin kinaz enzimi atp kullanır bu 3-PGA molekülleri fosforilasyon oluşturmak için 1,3-bifosfogliserin. Gliserinaldehit 3-fosfat dehidrogenaz gliserinaldehit 3-fosfat (G3P), bir 3C şeker oluşturmak için bu molekülleri azaltmak için NADPH kullanır. Bu son ürün adı C3 karbon fiksasyon-Calvin-Benson döngüsü için bir takma ortaya çıkar.

Calvin-Benson döngüsü, altı CO2 molekülü onarmak için 12 NADPH ve 18 ATP molekülü azaltır. Bu enerji kaynakları fotosentezin ışığa bağlı reaksiyonları ile yenilenir. Altı CO2, 12 3C moleküle (G3P) giren altı 5C moleküle (RuBP) bağlanır. Bu G3P moleküllerinden 10'u, döngüyü devam etmek için RuBP kabul edenin altı molekülünü yeniler. İki G3P molekülü tek bir glikoza dönüştürülür. G3P diğer karbonhidratlar sentezlemek için de kullanılabilir, amino asitler, ve lipidler.


Suggested Reading

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter