زنگ تفریح شماره 81
چرخه کالوین
همان‌طور که می‌دانید واکنش‌های فتوسنتزی در گیاهان را می‌توان به دو بخش واکنش‌های نوری و واکنش‌های کربن (تاریکی) تقسیم‌بندی نمود. در بخش اول که در غشای تیلاکوئید کلروپلاست اتفاق می‌افتد، بر اثر اکسیداسیون آب به مولکول‌های اکسیژن، ناقلین انرژی یعنی ATP و NADPH تولید شده و در واکنش‌های تاریکی، با بهره‌گیری از CO2 و انرژی ذخیره شده در ATP و NADPH به سنتز کربوهیدرات‌های اساسی (نشاسته و ساکارز) پرداخته می‌شود. واکنش‌های این مرحله که اصطلاحا چرخه کالوین نامیده می‌شود، توسط ملوین کالوین و همکارانش در دهه 1950 شناسایی شد و این کشف منجر به اهدای جایزه نوبل در سال 1961 به وی شد. این چرخه را در یک دیدگاه کلی می‌توان به سه بخش کربوکسیلاسیون، احیاء و بازیابی تقسیم‌بندی نمود:
 |
|
 |
|
چرخه‌ی کالوین |
|
ملوین کالوین |
در مرحله اول، CO2 با استفاده از آنزیمی موسوم به روبیسکو (ریبولوز 1، 5- بیس فسفات کربوکسیلاز- اکسیژناز) بر روی قندی 5 کربنه موسوم به ریبولوز 5،1- بیس فسفات اضافه شده و سپس قند 6 کربنه حاصل به دو قند 3 کربنی موسوم به 3- فسفو گلیسرات تبدیل می‌شود:
در مرحله دوم، این مولکول طی یک سری برهم‌کنش‌ها و با مصرف مولکول‌های ATP و NADPH احیاء شده و تبدیل به گلیسر آلدهید 3- فسفات می‌شود. بخشی از این مولکول وارد واکنش‌های تولید ساکارز و نشاسته شده و بخشی دیگر از آن با انجام ادامه چرخه کالوین و طی مصرف ATP منجر به بازیابی مولکول پذیرنده CO2 یعنی ریبولوز 5،1- بیس فسفات می‌شود. به طور کلی این واکنش را می‌توان به صورت زیر نمایش داد:
