9.6: Calvin Döngüsü

Genel Bakış

Oksijenik fotosentez, yılda yaklaşık 200 milyar ton karbondioksiti (CO₂) organik bileşiklere dönüştürür ve yaklaşık 140 milyar ton atmosferik oksijen üretir (O₂). Fotosentez, bir kişinin tüm gıda ve oksijen ihtiyacının temelidir.

Fotosentetik süreç, bitki kloroplastlarının farklı bölgelerinde meydana gelen iki reaksiyon setine ayrılabilir: ışığa bağlı reaksiyon ve ışığa bağlı olmayan veya karanlık reaksiyonlar. Işığa bağlı reaksiyon, kloroplastın tilakoid membranında gerçekleşir. Işık enerjisini ATP ve NADPH olarak depolanan kimyasal enerjiye dönüştürür. Bu enerji daha sonra, Calvin-Benson döngüsünün ışıktan bağımsız reaksiyonları yoluyla atmosferik karbondioksiti kompleks karbonhidratlara indirgemek için kloroplastın stroma bölgesinde kullanılır.

Calvin-Benson Döngüsü

Calvin-Benson döngüsü, ışıktan bağımsız fotosentetik reaksiyonlar kümesini temsil eder. Atmosferik CO₂ ' yi kompleks karbonhidratlara dönüştürmek için ışığa bağımlı reaksiyonlar sırasında üretilen adenosin trifosfat (ATP) ve nikotinamid-adenin dinükleotid fosfat (NADPH) kullanır. Calvin-Benson döngüsü ayrıca ışığa bağımlı reaksiyon için adenosin difosfat (ADP) ve NADP⁺ rejenere eder.

Calvin-Benson döngüsünün başlangıcında, atmosferik CO₂ yaprağa stoma adı verilen açıklıklardan girer. Kloroplastın stroma bölgesinde, ribuloz-1,5-bifosfat karboksilaz/oksijenaz (RuBisCO) enzimi, CO₂ ' dan bir 5-karbon (5C) alıcı şeker molekülüne, ribuloz-1,5-bifosfat (RuBP) bir karbon atomu ekler. Elde edilen 6C molekülü oldukça kararsızdır ve iki molekül 3-fosfogliserik aside (3-PGA) bölünür. Enzim 3-fosfogliserat kinaz, bu 3-PGA moleküllerini 1,3-bifosfogliserat oluşturmak için fosforile etmek için ATP kullanır. Gliseraldehit 3-fosfat dehidrojenaz gliseradehit 3-fosfat (G3P), bir 3C şeker oluşturmak için bu molekülleri azaltmak için NADPH kullanır. Bu nihai ürün, Calvin-Benson döngüsü için bir takma ad olan C₃ karbon fiksasyonu adını doğurur.

Altı CO₂ molekülünü düzeltmek için, Calvin-Benson döngüsü 12 NADPH ve 18 ATP molekülünü azaltır. Bu enerji kaynakları, ışığa bağlı fotosentez reaksiyonları ile yenilenir. Altı CO₂, 12 adet 3C molekülüne (G3P) ayrılan altı 5C molekülüne (RuBP) bağlanır. Bu G3P moleküllerinden on tanesi, döngüye devam etmek için RuBP alıcısının altı molekülünü yeniden üretir. İki G3P molekülü bir glikoza dönüştürülür. G3P ayrıca diğer karbonhidratları, amino asitleri ve lipitleri sentezlemek için de kullanılabilir.