9.6:
De Calvincyclus
9.6:
De Calvincyclus
Overzicht
Zuurstof fotosynthese zet jaarlijks ongeveer 200 miljard ton koolstofdioxide (CO 2 ) om in organische verbindingen en produceert ongeveer 140 miljard ton atmosferische zuurstof (O 2 ). Fotosynthese is de basis van alle menselijke voedsel- en zuurstofbehoeften.
Het fotosyntheseproces kan worden onderverdeeld in twee reactie cycli die plaatsvinden in verschillende gebieden van plantenchloroplasten: de lichtafhankelijke reactie en de lichtonafhankelijke of "donkere" reacties. De lichtafhankelijke reactie vindt plaats in het thylakoïdmembraan van de chloroplast. Het zet lichtenergie om in chemische energie, die opgeslagen wordt als ATP en NADPH. Deze energie wordt vervolgens gebruikt in de stroma van de chloroplast om atmosferische koolstofdioxide te reduceren tot complexe koolhydraten door middel van de lichtonafhankelijke reacties van de Calvin-Benson-cyclus.
De Calvin-Benson-cyclus
De Calvin-Benson-cyclus vertegenwoordigt de lichtonafhankelijke reeks fotosynthetische reacties. Het gebruikt het adenosinetrifosfaat (ATP) en nicotinamide-adeninedinucleotidefosfaat (NADPH), die gegenereerd is tijdens de lichtafhankelijke reacties, om atmosferische CO 2 om te zetten in complexe koolhydraten. De Calvin-Benson-cyclus regenereert ook adenosinedifosfaat (ADP) en NADP + voor de lichtafhankelijke reactie.
Aan het begin van de Calvin-Benson-cyclus komt atmosferische CO 2 het blad binnen via openingen die huidmondjes worden genoemd. In het stroma van de chloroplast bindt het enzym ribulose-1,5-bisfosfaatcarboxylase / oxygenase (RuBisCO) één koolstofatoom van CO 2 aan een 5-koolstof (5C) acceptorsuikermolecuul, ribulose-1,5-bisfosfaat ( RuBP). Het resulterende 6C-molecuul is zeer onstabiel en splitst zich in twee moleculen 3-fosfoglycerinezuur (3-PGA). Het enzym 3-fosfoglyceraatkinase gebruikt ATP om deze 3-PGA-moleculen te fosforyleren om 1,3-bisfosfoglyceraat te vormen. Glyceraldehyde 3-fosfaat dehydrogenase gebruikt NADPH om deze moleculen te reduceren in glyceraldehyde 3-fosfaat (G3P), een 3C-suiker. Dit eindproduct leidt tot de naam C 3 koolstofassimilatie – een alias voor de Calvin-Benson-cyclus.
Om zes CO 2 -moleculen te assimileren, reduceert de Calvin-Benson-cyclus 12 NADPH- en 18 ATP-moleculen. Deze energiebronnen worden aangevuld door de lichtafhankelijke reacties van fotosynthese. De zes CO 2 zijn gebonden aan zes 5C-moleculen (RuBP) die opbreken in 12 3C-moleculen (G3P). Tien van deze G3P-moleculen regenereren zes moleculen van de RuBP-acceptor om de cyclus voort te zetten. Twee moleculen van G3P worden omgezet in één glucose. G3P kan ook worden gebruikt om andere koolhydraten, aminozuren en lipiden te synthetiseren.
Suggested Reading
Michelet, Laure, Mirko Zaffagnini, Samuel Morisse, Francesca Sparla, María Esther Pérez-Pérez, Francesco Francia, Antoine Danon, et al. “Redox Regulation of the Calvin–Benson Cycle: Something Old, Something New.” Frontiers in Plant Science 4 (2013). [Source]
Sharkey, Thomas D., and Sean E. Weise. “The Glucose 6-Phosphate Shunt around the Calvin–Benson Cycle.” Journal of Experimental Botany 67, no. 14 (July 1, 2016): 4067–77. [Source]