9.6: Cycle de Calvin
Aperçu
La photosynthèse oxygénique convertit environ 200 milliards de tonnes de dioxyde de carbone (CO2)par an en composés organiques et produit environ 140 milliards de tonnes d’oxygène atmosphérique (O2). La photosynthèse est la base de tous les besoins humains en nourriture et en oxygène.
Le processus photosynthétique peut être divisé en deux séries de réactions qui ont lieu dans différentes régions de chloroplastes végétaux : la réaction dépendante de la lumière et les réactions légères ou « sombres ». La réaction dépendante de la lumière a lieu dans la membrane thylakoid du chloroplaste. Il convertit l’énergie lumineuse en énergie chimique, stockée sous forme d’ATP et de NADPH. Cette énergie est ensuite utilisée dans la région stroma du chloroplaste, pour réduire le dioxyde de carbone atmosphérique en glucides complexes grâce aux réactions légères du cycle Calvin-Benson.
Le cycle Calvin-Benson
Le cycle Calvin-Benson représente l’ensemble de réactions photosynthétiques indépendantes de la lumière. Il utilise le triphosphate d’adénosine (ATP) et le phosphate de dinucléotide de nicotinamide-adénine (NADPH) générés pendant les réactions dépendantes de la lumière pour convertir le CO2 atmosphérique en glucides complexes. Le cycle Calvin-Benson régénère également la diphosphate d’adénosine (ADP) et le NADP+ pour la réaction dépendante de la lumière.
Au début du cycle Calvin-Benson, le CO2 atmosphérique pénètre dans la feuille par des ouvertures appelées stomates. Dans la région stroma du chloroplaste, l’enzyme ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCO) ajoute un atome de carbone du CO2 à une molécule de sucre acceptar de 5 carbone (5C), ribulose-1,5- bisphosphate (RuBP). La molécule 6C qui en résulte est très instable et se divise en deux molécules d’acide 3-phosphoglycérique (3-PGA). L’enzyme 3-phosphoglycérate kinase utilise l’ATP pour phosphorylate ces molécules 3-PGA pour former 1,3-bisphosphoglycérate. Le glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase utilise nadph pour réduire ces molécules pour former le glyceraldéhyde 3-phosphate (G3P), un sucre de 3C. Ce produit final donne naissance au nom C3 fixation du carbone, un alias pour le cycle Calvin-Benson.
Pour fixer six molécules de CO2, le cycle Calvin-Benson réduit 12 molécules NADPH et 18 molécules ATP. Ces sources d’énergie sont réapprovisionnées par les réactions dépendantes de la lumière de la photosynthèse. Les six CO2 sont attachés à six molécules de 5C (RuBP) qui se divisent en 12 molécules de 3C (G3P). Dix de ces molécules G3P régénèrent six molécules de l’accepteur RuBP, pour poursuivre le cycle. Deux molécules de G3P sont converties en un seul glucose. G3P peut également être utilisé pour synthétiser d’autres glucides, acides aminés et lipides.
