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9.6: El ciclo de Calvin
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The Calvin Cycle
 
TRANSCRIPCIÓN

9.6: The Calvin Cycle

9.6: El ciclo de Calvin

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.

Visión general

La fotosíntesis oxigenó convierte aproximadamente 200 mil millones de toneladas de dióxido de carbono (CO2)anualmente en compuestos orgánicos y produce aproximadamente 140 mil millones de toneladas de oxígeno atmosférico (O2). La fotosíntesis es la base de todas las necesidades de alimentos humanos y oxígeno.

El proceso fotosintético se puede dividir en dos conjuntos de reacciones que tienen lugar en diferentes regiones de los cloroplastos vegetales: la reacción dependiente de la luz y las reacciones independientes de la luz u "oscuras". La reacción dependiente de la luz tiene lugar en la membrana tilakoidea del cloroplasto. Convierte la energía lumída en energía química, almacenada como ATP y NADPH. Esta energía se utiliza entonces en la región estroma del cloroplasto, para reducir el dióxido de carbono atmosférico en carbohidratos complejos a través de las reacciones independientes de la luz del ciclo Calvin-Benson.

El Ciclo Calvin-Benson

El ciclo Calvin-Benson representa el conjunto independiente de la luz de las reacciones fotosintéticas. Utiliza el trifosfato de adenosina (ATP) y el fosfato de dinucleótido de nicotinamida -adenina (NADPH) generado durante las reacciones dependientes de la luz para convertir el CO2 atmosférico en carbohidratos complejos. El ciclo Calvin-Benson también regenera difosfato de adenosina (ADP) y NADP+ para la reacción dependiente de la luz.

Al comienzo del ciclo Calvin-Benson, elCO2 atmosférico entra en la hoja a través de aberturas llamadas estomas. En la región estroma del cloroplasto, la enzima ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa (RuBisCO) añade un átomo de carbono deCO2 a una molécula de azúcar aceptador de 5 carbono (5C), ribulosa-1,5- bisfosfato (RuBP). La molécula 6C resultante es altamente inestable y se divide en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicic (3-PGA). La enzima 3-fosfoglicerato quinasa utiliza ATP para fosforilar estas moléculas 3-PGA para formar 1,3-bisfosfoglicerato. Glyceraldehyde 3-fosfato deshidrogenasa utiliza NADPH para reducir estas moléculas para formar 3-fosfato de gliceraldehído (G3P), un azúcar 3C. Este producto final da lugar al nombre de fijación de carbono C3, un alias para el ciclo Calvin-Benson.

Para fijar seis moléculas deCO2, el ciclo Calvin-Benson reduce 12 NADPH y 18 moléculas de ATP. Estas fuentes de energía se reponen por las reacciones dependientes de la luz de la fotosíntesis. Los seisCO2 están unidos a seis moléculas de 5C (RuBP) que se dividen en 12 moléculas 3C (G3P). Diez de estas moléculas G3P regeneran seis moléculas del aceptador De la RuBP, para continuar el ciclo. Dos moléculas de G3P se convierten en una glucosa. G3P también se puede utilizar para sintetizar otros carbohidratos, aminoácidos, y lípidos.


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