نفسر ما هي دورة كالفن ومراحلها ووظيفتها ومنتجاتها. أيضا ، أهميته للكائنات ذاتية التغذية.
ما هي دورة كالفن؟
تُعرف باسم دورة كالفين أو دورة كالفين بنسون أو دورة تثبيت الكربون في البناء الضوئي، إلى مجموعة من العمليات الكيميائية الحيوية التي تحدث في ثغور البلاستيدات الخضراء في النباتات والكائنات الحية الأخرى التغذية الذاتية ملك من تغذية يتم تنفيذه من خلال التمثيل الضوئي.
ردود الفعل التي تشكل هذه الدورة تنتمي إلى ما يسمى بالمرحلة المظلمة لعملية التمثيل الضوئي أو المرحلة المستقلة عن خفيفة، وخلالها نشبع (CO2) مأخوذ من الغلاف الجوي ، ودمجه في الجسم على شكل جلوكوز (C6H12O6) بفضل عمل إنزيم RuBisCo (ribulose-1،5-bisphosphate carboxylase / Oxygenase).
تدين Calvin Cycle باسمها لمكتشفها ، الأمريكي Melvin Calvin ، الذي أكسبه جائزة نوبل عن كيمياء في عام 1961. كان متعاونوه المهمون الآخرون في الدراسة هم جيمس باشام وأندرو بنسون ، وجميعهم من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي.
مراحل دورة كالفين
تتكون دورة كالفين من ثلاث مراحل متميزة:
- المرحلة 1. تثبيت ثاني أكسيد الكربون ، يحفز إنزيم RuBisCo عملية الكربوكسيل لثاني فوسفات الريبولوز ، أي تثبيت ثاني أكسيد الكربون لتكوين PGA (3-حمض الفوسفوجليسيريك).
- الخطوة 2. تقليل PGA إلى سكر (CH2O) من خلال تكوين جلايسيلديهيد -3 فوسفات (GAP) مع NADPH (فوسفات نيكوتيداميد أدينين ثنائي النوكليوتيد) و ATP (Adenosine Triphosphate) ينتج في تفاعلات تعتمد على الضوء.
- المرحلة 3. تجديد ريبولوز ثنائي فوسفات ، والذي يتطلب ATP أيضًا.
وظيفة دورة كالفين
تلعب دورة كالفن دورًا أساسيًا في الحياة النباتية: إنتاج الجلوكوز ، أحد السكريات الرئيسية (من أصل ستة ذرات الكربون) للاستخدام البيوكيميائية كمصدر للطاقة والمواد الإنشائية أو التخزينية.
تستخدم الدورة ستة الجزيئات من ثاني أكسيد الكربون للحصول على واحد من الجلوكوز ، وربطها بمستقبلات مختلفة في دائرة متكررة من التفاعلات الكيميائية التي تستهلك طاقة (ATP). ست دورات من الدورة ضرورية لتكوين جزيء الجلوكوز. بالإضافة إلى ذلك ، كل 3 دورات من الدورة يتم إنتاج جزيء من ثلاثي فوسفات ، يستخدم في عمليات أخرى مثل تخليق النشا.
أهمية دورة كالفن
دورة كالفين هي الطريق الوحيد الأيض المستخدمة من قبل الكائنات ذاتية التغذية لدمج مواد غير عضوية التي تتغذى عليها ، تمامًا مثل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي ، الذي تطرده الكائنات الحية من أجسامها. يحدث هذا في كل من الكائنات الحية الضوئية والتركيب الكيميائي.
في الوقت نفسه ، تعتبر هذه العملية ذات أهمية بيئية هائلة ، حيث يتم تخزين الطاقة في هذه الدورة في الأنسجة النباتية التي تنتقل إلى أعلى في الهرم الغذائي ، لتكون بمثابة غذاء للحيوان. الحيوانات العاشبة، والتي بدورها تعمل كـ غذاء لهم الحيوانات المفترسة.
من ناحية أخرى ، فإن عملية تثبيت الكربون الموجود في CO2 ، وهو غاز معروف من الاحتباس الحراري، يساهم في تبريد أجواء ومع تقليل الغازات المسؤولة عن الاحتباس الحرارى و ال تغير مناخي. هذا هو السبب في أن اليوم أكثر أهمية من أي وقت مضى.
منتجات دورة كالفين
تنتج دورة كالفين ذرة كربون ثابتة في كل دورة من دوراتها ، لذلك تستغرق ثلاث دورات من الدورة (ودخول ثلاثة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون ، واحدة تلو الأخرى) لتكوين جزيء من Glyceraldehyde-3-phosphate (3GP). وبالتالي ، يمكن إعادة تدوير جزء من المادة المنتجة لإعادة تنشيط RuBisCo ويمكن استخدام جزء آخر لإنتاج الجلوكوز.