Ciclo de Calvin

Visión general

La fotosíntesis de oxigeno 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 (O_2). 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, el CO₂ 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 de CO₂ 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 C_3, un alias para el ciclo Calvin-Benson.

Para fijar seis moléculas de CO₂, 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 seis CO₂ 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.