9.6: O Ciclo de Calvin
Visão Geral
A fotossíntese oxigénica converte aproximadamente 200 mil milhões de toneladas de dióxido de carbono (CO2) anualmente em compostos orgânicos e produz aproximadamente 140 mil milhões de toneladas de oxigénio atmosférico (O2). A fotossíntese é a base de todas as necessidades humanas de alimento e oxigénio.
O processo fotossintético pode ser dividido em dois conjuntos de reações que ocorrem em diferentes zonas dos cloroplastos das plantas: a reação dependente da luz e as reações independentes da luz ou “escuras”. A reação dependente da luz ocorre na membrana dos tilacóides do cloroplasto. Converte energia da luz em energia química, armazenada como ATP e NADPH. Essa energia é então utilizada na região do estroma do cloroplasto, para reduzir o dióxido de carbono atmosférico em carboidratos complexos através das reações independentes da luz do ciclo de Calvin-Benson.
O Ciclo de Calvin-Benson
O ciclo de Calvin-Benson representa o conjunto das reações fotossintéticas independentes da luz. Ele usa o trifosfato de adenosina (ATP) e o fosfato de dinucleótido de adenina e nicotinamida (NADPH) produzido durante as reações dependentes da luz para converter CO2 atmosférico em carboidratos complexos. O ciclo de Calvin-Benson também regenera difosfato de adenosina (ADP) e NADP+ para a reação dependente da luz.
No início do ciclo de Calvin-Benson, o CO2 atmosférico entra na folha através de aberturas chamadas estomas. Na região do estroma do cloroplasto, a enzima ribulose-1,5-bifosfato carboxilase oxigenase (RuBisCO) adiciona um átomo de carbono do CO2 a uma molécula de açúcar aceitadora de 5 carbonos (5C), ribulose-1,5- bifosfato (RuBP). A molécula de 6C resultante é altamente instável e divide-se em duas moléculas de ácido 3-fosfoglicérico (3-PGA). A enzima 3-fosfoglicerato quinase usa ATP para fosforilar essas moléculas de 3-PGA para formar 1,3-bifosfoglicerato. A gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase usa NADPH para reduzir essas moléculas para formar gliceraldeído 3-fosfato (G3P), um açúcar de 3C. Este produto final dá origem ao nome fixação do carbono C3—um pseudónimo para o ciclo de Calvin-Benson.
Para fixar seis moléculas de CO2, o ciclo de Calvin-Benson reduz 12 moléculas de NADPH e 18 de ATP. Essas fontes de energia são reabastecidas pelas reações dependentes da luz da fotossíntese. Os seis CO2 são ligados a seis moléculas de 5C (RuBP) que se dividem em 12 moléculas de 3C (G3P). Dez dessas moléculas de G3P regeneram seis moléculas do aceitador RuBP, para continuar o ciclo. Duas moléculas de G3P são convertidas em uma glicose. O G3P também pode ser usado para sintetizar outros carboidratos, aminoácidos e lípidos.
