Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

9.6: De Calvin-cyclus

JoVE Core

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

The Calvin Cycle

9.6: The Calvin Cycle

9.6: De Calvin-cyclus


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.


Zuurstof fotosynthese zet jaarlijks ongeveer 200 miljard ton kooldioxide (CO 2 ) om in organische verbindingen en produceert ongeveer 140 miljard ton atmosferische zuurstof (O 2 ). Fotosynthese is de basis van alle menselijke voedsel- en zuurstofbehoeften.

Het fotosyntheseproces kan worden onderverdeeld in twee reeksen reacties die plaatsvinden in verschillende gebieden van plantenchloroplasten: de lichtafhankelijke reactie en de lichtonafhankelijke of "donkere" reacties. De lichtafhankelijke reactie vindt plaats in het thylakoïdmembraan van de chloroplast. Het zet lichtenergie om in chemische energie, opgeslagen als ATP en NADPH. Deze energie wordt vervolgens gebruikt in het stroma-gebied van de chloroplast om atmosferische kooldioxide te reduceren tot complexe koolhydraten door de lichtonafhankelijke reacties van de Calvin-Benson-cyclus.

De Calvin-Benson-cyclus

De Calvin-Benson-cyclus vertegenwoordigt de lichtonafhankelijke reeks fotosyntheseic reacties. Het gebruikt het adenosinetrifosfaat (ATP) en nicotinamide-adeninedinucleotidefosfaat (NADPH) gegenereerd tijdens de lichtafhankelijke reacties om atmosferische CO 2 om te zetten in complexe koolhydraten. De Calvin-Benson-cyclus regenereert ook adenosinedifosfaat (ADP) en NADP + voor de lichtafhankelijke reactie.

Aan het begin van de Calvin-Benson-cyclus komt atmosferische CO 2 het blad binnen via openingen die huidmondjes worden genoemd. In het stroma-gebied van de chloroplast voegt het enzym ribulose-1,5-bisfosfaatcarboxylase / oxygenase (RuBisCO) één koolstofatoom toe van CO 2 aan een 5-koolstof (5C) acceptorsuikermolecuul, ribulose-1,5-bisfosfaat ( RuBP). Het resulterende 6C-molecuul is zeer onstabiel en splitst zich in twee moleculen 3-fosfoglycerinezuur (3-PGA). Het enzym 3-fosfoglyceraatkinase gebruikt ATP om deze 3-PGA-moleculen te fosforyleren om 1,3-bisfosfoglyceraat te vormen. Glyceraldehyde 3-fosfaat dehydrogenase gebruikt NADPH om deze m te verminderenoleculen om glyceraldehyde 3-fosfaat (G3P) te vormen, een 3C-suiker. Dit eindproduct leidt tot de naam C 3 koolstoffixatie - een alias voor de Calvin-Benson-cyclus.

Om zes CO 2 -moleculen te fixeren, reduceert de Calvin-Benson-cyclus 12 NADPH- en 18 ATP-moleculen. Deze energiebronnen worden aangevuld door de lichtafhankelijke reacties van fotosynthese. De zes CO 2 zijn gehecht aan zes 5C-moleculen (RuBP) die opbreken in 12 3C-moleculen (G3P). Tien van deze G3P-moleculen regenereren zes moleculen van de RuBP-acceptor om de cyclus voort te zetten. Twee moleculen van G3P worden omgezet in één glucose. G3P kan ook worden gebruikt om andere koolhydraten, aminozuren en lipiden te synthetiseren.

Aanbevolen Lectuur

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

Waiting X
simple hit counter