Fotosynthese is een proces in twee fasen. Ten eerste maken lichtafhankelijke reacties gebruik van zonne-energie om ATP en NADPH te genereren. Ten tweede gebruiken de lichtonafhankelijke reacties – ook wel de Calvin-cyclus genoemd – deze moleculen om koolstofdioxide in koolhydraten te fixeren.

TL;DR

De Calvin-cyclus, genoemd naar Nobelprijswinnaar Melvin C. Calvin, omvat vier opeenvolgende reacties:koolstoffixatie, reductie, koolhydraatsynthese en regeneratie van het uitgangsenzym. Hoewel dit in het donker kan gebeuren, werkt het bij daglicht omdat het afhankelijk is van ATP en NADPH, geproduceerd door de lichtreacties.

Overzicht van de Calvin-cyclus

Binnen het chloroplast-stroma transformeert de Calvin-cyclus de energie die is vastgelegd in ATP en de reducerende kracht van NADPH in glucose en andere suikers. Het koppelt de oxidatie van NADPH en de hydrolyse van ATP aan de reductie van CO₂, waardoor een stabiel koolhydraat wordt geproduceerd dat de plantengroei stimuleert.

Belangrijke reagentia en producten

Essentiële input:CO₂ , ATP , en NADPH . Uitgangen:glucose , ADP , en NADP⁺ . De laatste twee worden weer gerecycled in de lichtafhankelijke reacties, waardoor de fotosynthesecyclus wordt voltooid.

Vier stappen van de Calvin-cyclus

1. Koolstoffixatie: CO₂ hecht zich aan de suiker ribulose-1,5-bisfosfaat (RuBP) met vijf koolstofatomen via het enzym RuBisCO en vormt een vluchtig tussenproduct met zes koolstofatomen dat zich splitst in twee moleculen 3-fosfoglyceraat (3-PGA).
2. Reductie: ATP doneert een fosfaatgroep aan 3-PGA, terwijl NADPH elektronen en een waterstofion levert, waardoor 3-PGA wordt omgezet in het energierijke suikerglyceraldehyde-3-fosfaat (G3P).
3. Koolhydraatvorming: Twee G3P-moleculen vormen samen één molecuul glucose of andere suikers die als plantaardig voedsel dienen.
4. Regeneratie van RuBP: De resterende G3P-moleculen worden gefosforyleerd door ATP en opnieuw gevormd tot RuBP, waardoor de cyclus zich kan herhalen.

Hoewel de Calvin-cyclus zonder direct licht kan verlopen, is deze in planten fundamenteel lichtafhankelijk omdat hij ATP en NADPH verbruikt, geproduceerd door de lichtreacties. De voortdurende uitwisseling tussen de twee fasen zorgt voor een constante aanvoer van koolhydraten en een hernieuwbare pool van energiedragers.

Bron afbeelding:HsinJuHSU/iStock/GettyImages