カルビン サイクルの手順と図

カルビンサイクルは、独立した光のセットです 酸化還元反応 中に発生する 光合成 二酸化炭素を糖グルコースに変換するための炭素固定。これらの反応は、葉緑体の間の液体で満たされた領域である葉緑体の間質で発生します。 チラコイド オルガネラの膜と内膜。ここでは、カルビン サイクル中に発生する酸化還元反応を見てみましょう。

カルビン サイクルの別名

カルビンサイクルは別名でご存知かもしれません。この一連の反応は、暗反応、C3 サイクル、Calvin-Benson-Bassham (CBB) サイクル、または還元的ペントースリン酸サイクルとしても知られています。このサイクルは、1950 年にカリフォルニア大学バークレー校の Melvin Calvin、James Bassham、および Andrew Benson によって発見されました。彼らは、炭素固定における炭素原子の経路を追跡するために、放射性炭素-14を使用しました。

カルビン回路の概要

カルビン サイクルの図。原子は次の色で表されます: 黒 = 炭素、白 = 水素、赤 = 酸素、ピンク = リン。

マイク・ジョーンズ/ウィキメディア・コモンズ/CC BY-SA

カルビン サイクルは光合成の一部であり、2 段階で発生します。最初の段階では、化学反応は光からのエネルギーを使用して ATP と NADPH を生成します。第 2 段階 (カルビン サイクルまたは暗反応) では、二酸化炭素と水が次のような有機分子に変換されます。 グルコース .カルビン回路は「暗反応」と呼ばれるかもしれませんが、これらの反応は実際には暗闇や夜間には起こりません。この反応には、光依存反応に由来する NADP の減少が必要です。カルビンサイクルは次のもので構成されています。

炭素固定- 二酸化炭素 (CO₂) が反応して、グリセルアルデヒド 3-リン酸 (G3P) が生成されます。酵素 RuBisCO は、5 炭素化合物のカルボキシル化を触媒して、2 つの 3-ホスホグリセレート (3-PGA) 分子を形成するために半分に分裂する 6 炭素化合物を生成します。酵素ホスホグリセレートキナーゼは、3-PGA のリン酸化を触媒して、1,3-ビホスホグリセレート (1,3BPGA) を形成します。還元反応- 酵素グリセルアルデヒド 3-リン酸デヒドロゲナーゼは、NADPH による 1,3BPGA の還元を触媒します。リブロース 1,5-ビスリン酸 (RuBP) の再生- 再生の最後に、一連の反応の正味の増加は、3 二酸化炭素分子あたり 1 G3P 分子です。

カルビン サイクルの化学式

カルビン サイクルの全体的な化学式は次のとおりです。

• 3 CO₂+ 6 NADPH + 5 H₂O + 9 ATP → グリセルアルデヒド-3-リン酸 (G3P) + 2 H⁺+ 6 NADP⁺+ 9 ADP + 8 Pi (Pi = 無機リン酸)

1 つのグルコース分子を生成するには、サイクルを 6 回実行する必要があります。反応によって生成された余剰 G3P は、植物のニーズに応じて、さまざまな炭水化物を形成するために使用できます。

ライトの独立性についての注意

カルビン サイクルのステップは光を必要としませんが、プロセスは光が利用可能な場合 (日中) にのみ発生します。なんで？光がなければ電子の流れがないのでエネルギーの無駄だからです。したがって、カルビン サイクルに動力を与える酵素は、化学反応自体が光子を必要としない場合でも、光に依存するように制御されています。

夜になると、植物はでんぷんをショ糖に変換し、師部に放出します。 CAM 植物は夜間にリンゴ酸を貯蔵し、日中に放出します。これらの反応は「暗反応」としても知られています。

ソース

• Bassham J、Benson A、Calvin M (1950)。 「光合成における炭素の経路」。 J Biol Chem 185 (2): 781–7. PMID 14774424。