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Ciclo de Calvin - Fotossíntese

 

Em algas e em plantas superiores existe um único mecanismo primário de carboxilação que resulta numa síntese líquida de compostos de carbono: o ciclo de Calvin ou via das pentoses fosfato.

Este ciclo é comum para todas as plantas – C3, C4 e CAM – embora C4 e CAM possuem mecanismos auxiliares de fixação de carbono. Via de regra, todo o carbono orgânico existente na biosfera passa pelo ciclo de Calvin. Ele ocorre no cloroplasto e compreende 13 reações catalisadas por 11 enzimas diferentes. (Lea & Leegood, 1993)

Os quatro passos principais serão descritos em seguida:


1. Carboxilação da ribulose 1,5-bifosfato (RuBP) para produzir duas moléculas de 3-fosfoglicerato. Esta reação é catalisada pela ribulose 1,5 bifosfato carboxilase/oxigenase (Rubisco).


2. Redução do 3-fosfoglicerato a uma triose fosfato, com gasto de ATP e NADPH.


3. Regeneração do aceptor primário, RuBP, em que 5 moléculas de 3 carbonos (trioses fosfato) são rearranjadas para formar 3 moléculas de 5 carbonos (pentoses fosfato) e a liberação de duas moléculas de 3 carbonos para posterior formação de açúcares como a glicose (6 carbonos). Mais um ATP é necessário para converter uma pentose fosfato em RuBP. Então 3 ATP e 2 NADPH são requeridos para cada molécula de dióxido de carbono fixada.


4. A cada três voltas no ciclo, uma molécula de triose fosfato é regenerada a partir de 3 moléculas de CO2. A triose fosfato pode ser utilizada tanto para a síntese de amido, por exemplo, quanto para formar mais aceptor primário (RuBP) entrando novamente no ciclo de Calvin. (Lea & Leegood, 1993)

Esta fase de redução do carbono através do ciclo de Calvin acontece no estroma dos cloroplastos. Este ciclo é análogo ao ciclo de Krebs, tendo em vista que, ao final de cada volta no ciclo, o composto inicial é regenerado (no caso do ciclo de Calvin, a RuBP). (Raven, 1996)

O termo fixar o CO2 quando este entra no ciclo de Calvin quer dizer ligá-lo covalentemente à RuBP, formando um composto intermediário de 6 carbonos. Porém este composto é extremamente instável e nunca foi isolado. Por ser instável, este composto intermediário quebra-se imediatamente em duas moléculas de 3 carbonos, o 3-fosfoglicerato (PGA). (Raven, 1996)

Embora a glicose seja normalmente representada como produto final da fotossíntese em equações resumidas, na realidade muito pouca glicose livre é formada. À medida em que a glicose (ou outros monossacarídeos como manose, galactose, xilose, etc) é produzida, vai sendo convertida em seus polímeros, como o amido, que é o principal carboidrato de reserva das plantas, ou sacarose, um dissacarídeo que é o principal açúcar de transporte das plantas. (Raven, 1996)

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