قدمت دورة كالفين في شكل مبسط
أنت تعلم أن النباتات تقوم بعملية التمثيل الضوئي. أنت أيضًا على دراية بحقيقة أن الأكسجين ينتج ببساطة من ثاني أكسيد الكربون بهذه الطريقة. لكن ما الذي يجب أن تفعله دورة كالفن لا يزال غير واضح بالنسبة لك؟ إنه لأمر مخز ، لأن هذه الظاهرة هي في الواقع عملية كيميائية حيوية مثيرة للاهتمام.
عمليات التمثيل الغذائي للنباتات والبكتيريا
تعود دورة كالفن ، التي يشار إليها غالبًا باسم دورة كالفين بنسون أو دورة ريبولوز ثنائي الفوسفات ، إلى عالما الكيمياء الحيوية كالفين وبنسون. يؤثر على جميع الكائنات الحية الضوئية. إنه جزء من استقلاب النبات والبكتيريا ويتوافق مع التسلسل الدوري للتفاعلات الكيميائية الفردية. تحويل ثاني أكسيد الكربون2 في الجلوكوز هو الهدف الأساسي للدورة.
- بينما يمتص البشر والحيوانات المواد العضوية لعملية التمثيل الغذائي ، تستخدم النباتات والبكتيريا مواد غير عضوية مثل ثاني أكسيد الكربون2 إرجاع. وبالتالي فإن معدل الأيض لديهم أعلى مما هو عليه في البشر أو الحيوانات.
- على عكس الحيوانات والبشر ، فإن النباتات ليست كائنات غيرية التغذية ولكنها كائنات ذاتية التغذية. أي أنهم يصنعون أنفسهم أثناء عملية التمثيل الضوئي طاقة وإنتاج العناصر الغذائية الخاصة بك عن طريق تحويل الطاقة الضوئية.
- يختلف التمثيل الغذائي للبكتيريا اختلافًا كبيرًا. على سبيل المثال ، بعضها مغذٍ كيميائيًا وتحول ثاني أكسيد الكربون إلى كربون.
- تتطلب عملية التمثيل الغذائي للكائنات ذاتية التغذية الماء ، وثاني أكسيد الكربون كمادة البداية2 والمعادن ، على سبيل المثال عن طريق نوع التربة ذات التكوين المعين. نظرًا لأن درجات الحرارة تؤثر على معدل ومنتج التفاعلات ، فإنها تتطلب أيضًا درجات حرارة معينة.
- تفاعلات الضوء والظلام هما المرحلتان الأساسيتان لعملية التمثيل الغذائي للكائنات ذاتية التغذية ، أي التمثيل الضوئي. يعمل كلا التفاعلين على إنتاج مغذيات ، حيث يتم إنتاج الأكسجين كنفايات.
لا يمكن لأي طالب أحياء تجنب موضوع التمثيل الضوئي. أ …
دورة كالفين هي اسم آخر للمرحلة الأيضية الأولى للتفاعل المظلم. إنه يؤثر على طيف جميع النباتات ، وصولاً إلى بعض مجموعات الطحالب وأنواع معينة من البكتيريا. لكن ما الذي يحدث بالضبط أثناء رد الفعل المظلم؟
شرح مبسط للتفاعل المظلم في عملية التمثيل الضوئي
ضع في اعتبارك استقلاب النبات:
- بالنسبة لعملية التمثيل الضوئي ، تمتص الكائنات الحية ثاني أكسيد الكربون بمساعدة ATP و NADPH للأكسجين والكربون. هذا هو رد الفعل المظلم.
- في سياق التفاعل المظلم ، يتم تقليل ثاني أكسيد الكربون مبدئيًا بعدة مستويات من الأكسدة. بعبارات بسيطة ، هذا يعني أن إحدى ذرتي O الخارجتين منقسمة. في نفس الوقت ، يتم إضافة ذرتين من H لإنتاج الجلوكوز.
- يتكون هذا الجلوكوز من ست وحدات من H-C-OH. تربط وصلات C-C الوحدات الفردية الست مع بعضها البعض.
- يتبع هذه الدورة تفاعل ضوئي دوري ، يتم خلاله ، بالإضافة إلى الأكسجين ، استعادة المواد الأولية ATP و NADPH. لذلك يمكن أن تبدأ اللعبة من جديد.
هذا الوصف يعيد إنتاج رد الفعل المظلم فقط في سياق التمثيل الضوئي بطريقة مبسطة للغاية. إذا كنت مهتمًا بالعمليات الفردية التفصيلية ، فقد يساعدك القسم التالي.
دورة كالفين بالتفصيل
تتكون دورة كالفن من مرحلة توليف وإعادة تنظيم.
- ال ملخص: في بداية الدورة ، يرتبط ثاني أكسيد الكربون بجزيء C5 ، وهو ما يسمى ريبولوز-1،5-ثنائي الفوسفات. ينتج عن هذا جسم C6 ، والذي ينقسم بعد ذلك ست مرات.
- ينتج عن هذا التقسيم جسمان C3 غير مستقرين ، أي ما مجموعه 12 جسمًا C3 ، تسمى جزيئات الفوسفوجليسيرات. بمساعدة المؤكسدين ATP و NADH ، يقلل الكائن الحي من أجسام C3 الاثني عشر. هذه الجزيئات الاثني عشر هي جزيئات جليسرالديهيد -3 فوسفات.
- يستخدم الكائن الحي اثنين منهم لإنتاج الجلوكوز. أخيرًا ، يتم تحويل أجسام C3 المتبقية مرة أخرى إلى أجسام C5 بواسطة ATPs ، وهو ما يتوافق مع مرحلة إعادة التنظيم.
- مرحلة إعادة التنظيم هذه هي الجزء الأكثر تعقيدًا في الدورة. من أربعة أجسام C3 ، يوجد مبدئيًا جسمان C6 ، يسمى الفركتوز -1،6-ثنائي الفوسفات. مع وجود جسمين إضافيين من نوع C3 ، ينتج عن ذلك جثتان C4 لكل منهما ، والتي تسمى erythrose-4-phosphate. في الوقت نفسه ، يتم تكوين جثتين C5 ، تسمى ribulose-5-phosphate.
- ثم تتفاعل أجسام C4 مع جسمين إضافيين من C3 لتشكيل جسمين C7 ، وهما sedoheptulose-1،7-diphosphate. يتفاعل هذان الجسمان مع جسمين C3 مرة أخرى لتشكيل أربعة أجسام C5. يتجدد Ribulose-5-phosphate أربع مرات.
- لم يعد هناك الآن المزيد من أجسام C3 ، ولكن تبقى ستة ريبولوز-5-فوسفات. تتوافق هذه مع مقدمة لـ ribulose-1،5-diphosphate ، والتي تعمل كنقطة إرساء لثاني أكسيد الكربون في بداية دورة كالفين. يتم إنتاج جزيئات ribulose-1،5-diphosphate من هذه المرحلة الأولية في خطوة الفسفرة بمساعدة ستة ATP. تبدأ الدورة الآن من جديد.
هذه العملية دائما مثيرة للاهتمام. وهكذا توسعت معرفتك بالتمثيل الضوئي للنباتات بشكل كبير. ستساعدك الرسومات على فهم العملية المعقدة بشكل أفضل.
إلى أي مدى تجد هذه المقالة مفيدة؟
