Calvincykeln (ljusoberoende reaktioner) – sockerbildning & koldioxidfixering

Calvincykeln förklarad: hur koldioxid fixeras i kloroplaster och omvandlas till socker med ATP/NADPH — en tydlig guide till ljusoberoende reaktioner.

Ljusoberoende reaktioner äger rum i växternas kloroplaster. I dessa reaktioner omvandlas koldioxid till organiska sockerarter (sockerarter) genom den process som kallas Calvincykeln. För att Calvincykeln ska fungera behövs energi- och reduktionsbärare som bildas i de ljusberoende reaktionerna — framför allt ATP och NADPH — samt olika enzymer. De socker som bildas transporteras vidare i växten genom translokation. Calvincykeln sker i kloroplastens stroma (kloroplastens inre vätska), medan de ljusberoende reaktionerna huvudsakligen sker i grana-membranen.

Var sker reaktionerna och vilket krav finns på ljus/syre?

Calvincykeln är ljusoberoende i betydelsen att den inte kräver ljus direkt för att de kemiska stegen ska ske. Den är dock beroende av produkter från ljusreaktionerna (ATP och NADPH), så i praktiken är cykeln mest aktiv när ljusreaktionerna förser stroman med dessa ämnen. Calvincykeln kräver inte syrgas för själva koldioxidfixeringen, men enzymet RuBisCO kan också reagera med syre i en konkurrerande process (photorespiration) som minskar fotosyntesens effektivitet.

Huvudsteg i Calvincykeln

• 1) Fixering av CO2: Koldioxid binds till ribulos-1,5-bisfosfat (RuBP) i en reaktion katalyserad av enzymet RuBisCO. Resultatet blir två molekyler 3-fosfoglycerat (3-PGA) för varje CO2 som fixeras.
• 2) Reduktion: 3-PGA reduceras till glyceraldehyd-3-fosfat (G3P) med hjälp av ATP och NADPH från de ljusberoende reaktionerna.
• 3) Regenerering av RuBP: En del av G3P används för att återbilda RuBP med hjälp av ATP, så cykeln kan fortsätta. Överskott av G3P omvandlas vidare till olika sockerarter (t.ex. glukos) och andra organiska föreningar.

Energi- och reduktionsbehov (ungefärlig)

För att bilda en netto-molekyl G3P (3 kol) krävs vanligen 3 CO2, ungefär 9 ATP och 6 NADPH. Dessa siffror är förenklade men ger en uppfattning om att Calvincykeln är energikrävande och beroende av de ljusberoende reaktionernas produkter.

Vad händer med de bildade sockrena?

Bildade C3-föreningar (t.ex. G3P) kan användas på flera sätt:

• Byggstenar för att syntetisera glukos och disackarider (sackaros) som kan transporteras i växten via translokation.
• Lagring som stärkelse i kloroplasterna eller i andra växtdelar.
• Prekursorer för syntes av aminosyror, lipider och andra organiska molekyler.

Ytterligare kommentarer

• Calvincykeln är central i den så kallade C3-fotosyntesen — många växter använder detta system. Vissa växter (C4, CAM) har utvecklat andra strategier för att minska förluster genom photorespiration.
• RuBisCO är ett av de vanligaste och mest studerade enzymerna i världen eftersom det katalyserar den första viktiga steget i koldioxidfixeringen.
• Även om Calvincykeln kallas ljusoberoende sker den i praktiken effektivast under dagtid eftersom ATP och NADPH främst bildas när växten tar emot ljus.

Sök med bokstav