• מהו מחזור קלווין?
• שלבים של מחזור קלווין
• תפקידו של מחזור קלווין
• חשיבותו של מחזור קלווין
• מוצרי מחזור קלווין

אנו מסבירים מהו מחזור קלווין, שלביו, תפקידו ותוצריו. כמו כן, חשיבותו עבור אורגניזמים אוטוטרופיים.

מחזור קלווין הוא "השלב האפל" של הפוטוסינתזה.

מהו מחזור קלווין?

זה ידוע בתור מחזור קלווין, מחזור קלווין-בנסון או מחזור קיבוע הפחמן ב פוטוסינתזה, למערכת של תהליכים ביוכימיים המתרחשים בסטומטה של ​​הכלורופלסטים של צמחים ואורגניזמים אחרים אוטוטרופים של מי תְזוּנָה זה מתבצע באמצעות פוטוסינתזה.

התגובות המרכיבות את המחזור הזה שייכות לשלב האפל כביכול של התהליך הפוטוסינתטי או לשלב בלתי תלוי ב אוֹר, שבמהלכו ה פחמן דו חמצני (CO2) נלקח מהאטמוספרה, ומשלב אותו בגוף בצורה של גלוקוז (C6H12O6) הודות לפעולה של אֶנזִים RuBisCo (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase / oxygenase).

מחזור קלווין חייב את שמו למגלה שלו, מלווין קלווין האמריקאי, שזיכה אותו בפרס נובל על כִּימִיָה בשנת 1961. משתפי הפעולה החשובים האחרים שלו במחקר היו ג'יימס באשם ואנדרו בנסון, כולם מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי.

שלבים של מחזור קלווין

כל מחזור קלווין עובר את שלבי הקיבוע, ההפחתה וההתחדשות.

מחזור קלווין מורכב משלושה שלבים נפרדים:

• שלב 1. קיבוע CO2, האנזים RuBisCo מזרז את הקרבוקסילציה של ריבולוז דיפוספט, כלומר קיבוע הפחמן הדו-חמצני ליצירת PGA (3-Phosphoglyceric Acid).
• שלב 2. הפחתת PGA לסוכר (CH2O) באמצעות היווצרות של glycealdehyde-3-phosphate (GAP) עם NADPH (Nicotidamide adenine dinucleotide phosphate) וה- ATP (אדנוזין טריפוספט) מיוצר בתגובות תלויות אור.
• שלב 3. התחדשות של ribulose diphosphate, הדורש גם ATP.

תפקידו של מחזור קלווין

למחזור קלווין יש תפקיד מהותי בחיי הצומח: יצירת גלוקוז, אחד הסוכרים העיקריים (מתוך שישה). אטומים פחמן) לשימוש ביוכימי כמקור אנרגיה וחומר מבני או אחסון.

המחזור משתמש בשישה מולקולות של CO2 כדי להשיג אחד של גלוקוז, מחבר אותם לקולטנים שונים במעגל חוזר של תגובות כימיות שצורך אֵנֶרְגִיָה (ATP). יש צורך בשישה סיבובים של המחזור כדי ליצור מולקולת גלוקוז. בנוסף, בכל 3 סיבובים של המחזור נוצרת מולקולה של טריוז פוספט, המשמשת בתהליכים אחרים כמו סינתזה של עמילן.

חשיבותו של מחזור קלווין

מחזור קלווין הוא המסלול היחיד מטבולי בשימוש על ידי אורגניזמים אוטוטרופיים כדי לשלב את חומר אנאורגני ממנו הם ניזונים, ממש כמו CO2 אטמוספרי, שאורגניזמים נושמים מוציאים מגופם. זה קורה גם באורגניזמים פוטוסינתטיים וגם באורגניזמים כימוסינתטיים.

יחד עם זאת, לתהליך זה חשיבות אקולוגית עצומה, שכן במחזור זה אנרגיה מאוחסנת ברקמות צמחיות המועברת כלפי מעלה בפירמידה הטרופית, המשמשת מזון ל- חיות אוכלות עשב, אשר בתורם משמשים כ מזון שלהם חיות טרף.

מצד שני, תהליך זה של קיבוע הפחמן הכלול ב-CO2, גז ידוע של אפקט החממה, תורם לקירור ה אַטמוֹספֵרָה ועם הפחתת הגזים האחראים על התחממות גלובלית וה שינוי אקלים. לכן היום חשוב מתמיד.

מוצרי מחזור קלווין

מחזור קלווין מייצר אטום פחמן קבוע בכל אחד מהסיבובים שלו, ולכן נדרשים שלושה סיבובים של המחזור (וכניסה של שלוש מולקולות CO2, אחת בכל פעם) כדי ליצור מולקולה של גליצרלדהיד-3-פוספט (3GP). כך, ניתן למחזר חלק מהחומר המיוצר כדי להפעיל מחדש את RuBisCo וחלק אחר יכול לשמש לייצור גלוקוז.