Ciclo de Calvin
Definición del ciclo de Calvin
El ciclo de Calvin es el ciclo de reacciones químicas que realizan las plantas para «fijar» el carbono del CO 2 en azúcares de tres carbonos.
Más 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 la forma en que 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 consume 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 a esos herbívoros.
El ciclo de Calvin también se conoce a veces como las reacciones de la fotosíntesis «independientes de la luz», ya que no está alimentado directamente por fotones del Sol. En cambio, el ciclo de Calvin está impulsado por ATP y NADPH, que se crean aprovechando la energía de los fotones en las reacciones dependientes de la luz.
Función del ciclo de Calvin
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 energética. 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 plantas y los animales también utilizan la columna vertebral de carbono creada en el ciclo de Calvin 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 enormes cantidades de CO 2 al aire quemando carbón, petróleo y gasolina, los seres humanos también han talado aproximadamente la mitad de todos los bosques de la Tierra, que desempeñan 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.
Pasos del ciclo de Calvin
Fijacion de carbon
En la fijación de carbono, una molécula de CO 2 de la atmósfera se combina con una molécula aceptora de cinco carbonos llamada ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP).
El compuesto de seis carbonos resultante se divide luego en dos moléculas del compuesto de tres carbonos, ácido 3-fosfoglicérico (3-PGA).
Esta reacción es catalizada por la enzima RuBP carboxilasa / oxigenasa, también conocida como RuBisCO. Debido al papel clave que desempeña en la fotosíntesis, RuBisCo es probablemente la enzima más abundante en la Tierra.
Reducción
En la segunda etapa del ciclo de Calvin, las moléculas de 3-PGA creadas a través de la fijación de carbono se convierten en moléculas de un azúcar simple: gliceraldehído-3 fosfato (G3P).
Esta etapa utiliza energía de ATP y NADPH creadas en las reacciones de fotosíntesis dependientes de la luz. De esta manera, el ciclo de Calvin se convierte en la forma en que las plantas convierten la energía de la luz solar en moléculas de almacenamiento a largo plazo, como azúcares. La energía del ATP y NADPH se transfiere a los azúcares.
Este paso se llama «reducción» porque NADPH dona electrones a las moléculas de ácido 3-fosfoglicérico para crear gliceraldehído-3 fosfato. En química, el proceso de donación de electrones se llama «reducción», mientras que el proceso de toma de electrones se llama «oxidación».
Regeneración
Algunas moléculas de fosfato de gliceraldehído-3 se utilizan para producir glucosa, mientras que otras deben reciclarse para regenerar el compuesto RuBP de cinco carbonos que se utiliza para aceptar nuevas moléculas de carbono.
El proceso de regeneración requiere ATP. Es un proceso complejo que involucra muchos pasos.
Debido a que se necesitan seis moléculas de carbono para producir una glucosa, este ciclo debe repetirse seis veces para producir una sola molécula de glucosa.
Para lograr esta ecuación, cinco de las seis moléculas de fosfato de gliceraldehído-3 que se crean a través del ciclo de Calvin se regeneran para formar moléculas de RuBP. El sexto sale del ciclo para convertirse en la mitad de una molécula de glucosa.
Diagrama del ciclo de Calvin
Productos del ciclo de Calvin
Cada vuelta del ciclo de Calvin «fija» una molécula de carbono que se puede utilizar para producir azúcar.
Se necesitan tres vueltas del ciclo de Calvin para crear una molécula de gliceraldehído-3 fosfato.
Después de seis vueltas del ciclo de Calvin, se pueden combinar dos moléculas de gliceraldehído-3 fosfato para formar una molécula de glucosa.
Cada turno del ciclo de Calvin también utiliza hasta 3 ATP y 2 NADPH en los procesos de reducción (adición de electrones) del ácido 3-fosfoglicérico para producir gliceraldehído-3 fosfato y regeneración de RuBP para que puedan aceptar un nuevo átomo de carbono a partir del CO2. desde el aire.
Esto significa que para producir una sola molécula de glucosa, se consumen 18 ATP y 12 NADPH.
Términos de biología relacionados
- Cloroplasto: el orgánulo en las células vegetales donde la energía de la luz solar se convierte en ATP y azúcar.
- Pirámide de energía: diagrama que ilustra el flujo de energía a través de un ecosistema
- Fotosíntesis: proceso mediante el cual los seres vivos capturan la energía de la luz solar y la usan para producir combustible y materiales orgánicos para construir sus células.
Descubre en nuestro diccionario científico la respiración anaeróbica.
« Volver al diccionario