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Ciclo de Calvin fases y biología

Ciclo de Calvin

El ciclo de Calvin es el ciclo de reacciones químicas realizadas por las plantas para “fijar” el carbono del CO 2 en azúcares de tres carbonos.

s tarde, las plantas y los animales pueden convertir estos compuestos de tres carbonos en aminoácidos , nucleótidos y azúcares más complejos como los almidones.

Este proceso de “fijación de carbono” es cómo se crea la mayor parte de la materia orgánica nueva. Los azúcares creados en el ciclo de Calvin también son utilizados por las plantas para el almacenamiento de energía a largo plazo, a diferencia del ATP que se usa rápidamente después de su creación.

Estos azúcares vegetales también pueden convertirse en una fuente de energía para los animales que comen las plantas y los depredadores que comen esos herbívoros.

El ciclo de Calvin también se conoce a veces como las reacciones de la fotosíntesis “independientes de la luz” , ya que no es alimentado directamente por los fotones del Sol. En cambio, el ciclo de Calvin funciona con ATP y NADPH , que se crean al aprovechar la energía de los fotones en las reacciones dependientes de la luz.

Función del ciclo de Calvin

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La función del ciclo de Calvin es crear azúcares de tres carbonos, que luego se pueden usar para construir otros azúcares, como glucosa, almidón y celulosa, que las plantas usan como material de construcción estructural. El ciclo de Calvin toma moléculas de carbono directamente del aire y las convierte en materia vegetal.

Esto hace que el ciclo de Calvin sea vital para la existencia de la mayoría de los ecosistemas, donde las plantas forman la base de la pirámide de energía . Sin el ciclo de Calvin, las plantas no podrían almacenar energía en una forma que los herbívoros pudieran digerir. ¡Los carnívoros posteriormente no tendrían acceso a la energía almacenada en los cuerpos de los herbívoros!

Las cadenas vertebrales de carbono creadas en el ciclo de Calvin también son utilizadas por plantas y animales para producir proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y todos los demás componentes básicos de la vida.

El ciclo de Calvin también regula los niveles de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero, en la atmósfera de la Tierra. Los científicos han expresado su preocupación porque, además de devolver grandes cantidades de CO 2 al aire quemando carbón, petróleo y gasolina, los humanos también han talado aproximadamente la mitad de todos los bosques de la Tierra, que juegan un papel importante en la eliminación de CO 2 de El aire.

Discutiremos cómo el ciclo de Calvin crea azúcares simples a partir de CO 2 a continuación.

Enzimas del Ciclo de Calvin

La enzima que cataliza esta reacción específica es la ribulosa bisfosfato carboxilasa (RuBisCO). RuBisCO se identifica como la enzima más abundante en la tierra, hasta la fecha. RuBisCO es la primera enzima utilizada en el proceso de fijación de carbono y su actividad enzimática está altamente regulada. RuBisCO solo es activo durante el día, ya que su sustrato, el 1,5-bisfosfato de ribulosa, no se genera en la oscuridad.

La actividad enzimática de RuBisCO está regulada por numerosos factores que incluyen: iones, RuBisCO activasa, ATP / ADP y estados de reducción / oxidación, fosfato y dióxido de carbono. Los diversos factores que influyen en la actividad de RuBisCO afectan directamente a la fase 1 del ciclo de Calvin.

Durante la segunda fase del ciclo de Calvin, se produce la reducción. Las moléculas de 3-PG sintetizadas en la fase 1 se reducen a gliceraldehído-3-fosfato (G3P). Este proceso de reducción está mediado por ATP y NADPH. Una de las dos moléculas de G3P formadas se convierte adicionalmente en fosfato de dihidroxiacetona (DHAP) y la enzima aldolasa se usa para combinar G3P y DHAP para formar fructosa-1,6-bisfosfato.

La enzima aldolasa se caracteriza típicamente como una enzima glucolítica con la capacidad de dividir fructosa 1,6-bisfosfato en DHAP y G3P. Sin embargo, en esta fase específica del ciclo de Calvin, se usa a la inversa. Por lo tanto, se dice que la aldolasa regula una reacción inversa en el ciclo de Calvin. Además, la aldolasa se puede utilizar para promover una reacción inversa en la gluconeogénesis también. La fructosa-1,

Ciclo de Calvin explicación

Ciclo de Calvin 2 - Ciclo de Calvin fases y biología

El ciclo de Calvin es un conjunto de reacciones redox independientes de la luz que ocurren durante la fotosíntesis y la fijación de carbono para convertir el dióxido de carbono en glucosa de azúcar. Estas reacciones ocurren en el estroma del cloroplasto, que es la región llena de líquido entre la membrana tilacoide y la membrana interna del orgánulo. Aquí hay un vistazo a las reacciones redox que ocurren durante el ciclo de Calvin.

El ciclo de Calvin es parte de la fotosíntesis, que ocurre en dos etapas. En la primera etapa, las reacciones químicas usan energía de la luz para producir ATP y NADPH. En la segunda etapa (ciclo de Calvin o reacciones oscuras), el dióxido de carbono y el agua se convierten en moléculas orgánicas, como la glucosa . Aunque el ciclo de Calvin puede llamarse “reacciones oscuras”, estas reacciones en realidad no ocurren en la oscuridad o durante la noche. Las reacciones requieren NADP reducido, que proviene de una reacción dependiente de la luz.

Es posible que conozca el ciclo de Calvin por otro nombre. El conjunto de reacciones también se conoce como las reacciones oscuras, el ciclo C3, el ciclo de Calvin-Benson-Bassham (CBB) o el ciclo reductor de la pentosa fosfato. El ciclo fue descubierto en 1950 por Melvin Calvin, James Bassham y Andrew Benson en la Universidad de California, Berkeley. Utilizaron el carbono radioactivo 14 para rastrear el camino de los átomos de carbono en la fijación de carbono.

Ciclo de Calvin fases

El ciclo de Calvin consiste en:

  • Fijación de carbono : el dióxido de carbono (CO 2 ) se hace reaccionar para producir gliceraldehído 3-fosfato (G3P). La enzima RuBisCO cataliza la carboxilación de un compuesto de 5 carbonos para formar un compuesto de 6 carbonos que se divide por la mitad para formar dos moléculas de 3-fosfoglicerato (3-PGA). La enzima fosfoglicerato quinasa cataliza la fosforilación de 3-PGA para formar 1,3-bifosfoglicerato (1,3BPGA).
  • Reacciones de reducción : la enzima gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa cataliza la reducción de 1,3BPGA por NADPH.
  • Regeneración de 1,5-bisfosfato de ribulosa (RuBP) : al final de la regeneración, la ganancia neta del conjunto de reacciones es una molécula G3P por 3 moléculas de dióxido de carbono.

Ciclo de Calvin benson

El ciclo de Calvin-Benson. Las once enzimas del ciclo de Calvin-Benson están indicadas en elipses grises. Las enzimas TRX activan directamente cuatro enzimas (en azul). Algunas proteínas que controlan la actividad de las enzimas del ciclo Calvin-Benson también están reguladas por TRX: Rubisco activase (en verde) y CP12 (en rojo), que forma un complejo con PRK y A4-GAPDH e inhibe ambas enzimas.

Enzimas:

Rubisco, ribulosa-1,5-bisfosfato Carboxilasa / Oxigenasa; PGK, fosfoglicerato quinasa; GAPDH, gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa; TPI, triosa fosfato isomerasa; FBA, fructosa-1,6-bisfosfato aldolasa; FBPasa, fructosa-1,6-bisfosfatasa; TK, transcetolasa; SBPasa, sedoheptulosa-1,7-bisfosfatasa; RPE, ribulosa-5-fosfato 3-epimerasa; RPI, ribosa-5-fosfato isomerasa; PRK, fosforibulocinasa. Metabolitos, RuBP, ribulosa-1,5-bisfosfato; 3-PGA, 3-fosfoglicerato; 1,3-PGA, 1,3-bisfosfoglicerato; G3P, gliceraldehído-3-fosfato; DHAP, dihidroxiacetona fosfato; F1,6P, fructosa-1,6-bisfosfato; F6P, fructosa-6-fosfato; X5P, xilulosa-5-fosfato; E4P, eritrosa-4-fosfato; S1,7P, sedoheptulosa-1,7-bisfosfato; S7P, sedoheptulosa-7-fosfato; R5P, ribulosa-5-fosfato; RuP, ribulosa-5-fosfato.

fotosíntesis ciclo de calvin

La historia evolutiva compartida de todos los organismos fotosintéticos es notable, ya que el proceso básico ha cambiado poco a lo largo de las eras del tiempo. Incluso entre las hojas tropicales gigantes en la selva tropical y las pequeñas cianobacterias, el proceso y los componentes de la fotosíntesis que usan el agua como donante de electrones siguen siendo en gran medida los mismos.

Los fotosistemas funcionan para absorber la luz y utilizan cadenas de transporte de electrones para convertir energía. Las reacciones del ciclo de Calvin ensamblan moléculas de carbohidratos con esta energía.

Las dos partes de la fotosíntesis, las reacciones dependientes de la luz y el ciclo de Calvin, se han descrito, ya que tienen lugar en los cloroplastos. Sin embargo, los procariotas, como las cianobacterias, carecen de orgánulos unidos a la membrana. Los organismos autótrofos fotosintéticos procariotas tienen pliegues de la membrana plasmática para la fijación de la clorofila y la fotosíntesis (Figura 4). Es aquí donde los organismos como las cianobacterias pueden llevar a cabo la fotosíntesis.

Productos del ciclo de calvin

Cada vuelta del ciclo de Calvin “repara” una molécula de carbono que puede usarse para producir azúcar.

Se necesitan tres turnos del ciclo de Calvin para crear una molécula de fosfato de gliceraldehído-3.

Después de seis turnos del ciclo de Calvin, se pueden combinar dos moléculas de fosfato de gliceraldehído-3 para formar una molécula de glucosa.

Cada vuelta del ciclo de Calvin también usa 3 ATP y 2 NADPH en los procesos de reducción (agregando electrones) al ácido 3-fosfoglicérico para producir fosfato de glicerraldehído-3, y regenerando RuBP para que puedan aceptar un nuevo átomo de carbono a partir de CO2 desde el aire.

Esto significa que para producir una sola molécula de glucosa, se consumen 18 ATP y 12 NADPH.

Ciclo de Calvin resume

  • Las reacciones del ciclo de Calvin agregan carbono (del dióxido de carbono en la atmósfera) a una simple molécula de cinco carbonos llamada RuBP.

  • Estas reacciones usan energía química de NADPH y ATP que se produjeron en las reacciones de luz.

  • El producto final del ciclo de Calvin es la glucosa.

Ecuación química del ciclo de Calvin

La ecuación química general para el ciclo de Calvin es:

  • 3 CO 2 + 6 NADPH + 5 H 2 O + 9 ATP → gliceraldehído-3-fosfato (G3P) + 2 H + + 6 NADP + + 9 ADP + 8 Pi (Pi = fosfato inorgánico)

Se requieren seis carreras del ciclo para producir una molécula de glucosa. El excedente de G3P producido por las reacciones puede usarse para formar una variedad de carbohidratos, dependiendo de las necesidades de la planta.

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Ciclo de Calvin Definición
Descripción
El ciclo de Calvin , el ciclo de Calvin-Benson-Bassham (CBB) , el ciclo reductor de la pentosa fosfato o el ciclo C3 es una serie de reacciones bioquímicas redox que tienen lugar en el estroma del cloroplasto en los organismos fotosintéticos .El ciclo fue descubierto en 1950 por Melvin Calvin , James Bassham y Andrew Benson en la Universidad de California, Berkeley [3] mediante el uso del isótopo radiactivo carbono-14 .
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