La fotosíntesis es uno de los procesos más fundamentales que permiten la vida en la Tierra. A lo largo del proceso se encuentra el Ciclo de Calvin, un complejo sistema bioquímico que transforma el dióxido de carbono en azúcares simples. Esta es la principal fuente de energía para todos los organismos vivos. A través de este ciclo, las plantas desempeñan un papel vital en la regulación de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera. Además, proporciona los elementos básicos para la vida y sostiene el delicado equilibrio del ecosistema de nuestro planeta. En este artículo, profundizaremos en este ciclo y lo exploraremos visualmente mediante un diagrama.
Fotosíntesis del ciclo de Calvin
¿Qué es el ciclo de Calvin?
El ciclo de Calvin lleva el nombre de su descubridor, el bioquímico estadounidense Melvin Calvin. Realizó la investigación en las décadas de 1940 y 1950 en la Universidad de California, Berkeley. Además, este proceso bioquímico tiene lugar dentro de los cloroplastos de varios organismos fotosintéticos, incluidas plantas, algas y bacterias. También se la conoce como reacción independiente de la luz, ya que no depende de la energía luminosa para realizarse. Además, su función principal es transformar el dióxido de carbono atmosférico en moléculas orgánicas, predominantemente glucosa. Es un organismo que puede utilizarse como fuente de energía.
Diagrama y funciones del ciclo de Calvin
Esta reacción de la fotosíntesis independiente de la luz cumple varias funciones importantes para el organismo fotosintético. Estas son algunas de las funciones clave del ciclo de Calvin.
Reparar el dióxido de carbono
La tarea principal de este proceso es convertir el dióxido de carbono atmosférico en compuestos orgánicos. Por esta razón, el dióxido de carbono se transforma en un azúcar de tres carbonos llamado 3-fosfoglicerato (3-PGA) durante la fase de fijación de carbono.
Almacén de energía
La energía almacenada de las reacciones de la fotosíntesis dependientes de la luz produce ATP y NADPH. Donde la energía se almacena en forma de compuestos de alta energía, como el G3P. Puede utilizarse posteriormente para la respiración celular o para la biosíntesis de otras moléculas orgánicas.
Síntesis de moléculas orgánicas
El G3P producido en el ciclo de Calvin se puede utilizar para sintetizar una variedad de moléculas orgánicas. Esto incluye glucosa, fructosa y sacarosa. Sin embargo, estas moléculas son esenciales para el crecimiento y mantenimiento del organismo. Sirven como fuente de energía y carbono para los procesos metabólicos.
Producir azúcar de tres carbonos
Uno de los propósitos principales del ciclo de Calvin es producir azúcares de tres carbonos. Estos sirven como componentes básicos para azúcares más complejos como la glucosa, el almidón y la celulosa. De este modo, las plantas pueden depender de estos azúcares como material estructural.
Etapas del ciclo de Calvin
Los cloroplastos en los organismos fotosintéticos experimentan una serie de procesos metabólicos conocidos como etapas del ciclo de Calvin. Consta de tres etapas clave: fijación, reducción y regeneración de carbono. Cada uno es responsable de convertir el dióxido de carbono atmosférico en moléculas orgánicas, principalmente glucosa.
Fijación de carbón
Los organismos fotosintéticos convierten el dióxido de carbono (CO2) atmosférico en compuestos orgánicos. Este proceso se conoce como Fijación de Carbono. En primer lugar, una enzima conocida como RuBisCo estimula la reacción entre ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP) y dióxido de carbono (CO2). Luego, produce dos moléculas de un compuesto de tres carbonos llamado 3-fosfoglicerato (3-PGA). Además, esta etapa inicial fija el carbono y lo deja disponible para la síntesis de azúcares y otras moléculas orgánicas.
ATP y NADPH proporcionan energía y reducen la potencia después de que el dióxido de carbono se fija en 3-PGA. Posteriormente, se utilizan para convertir el 3-PGA en gliceraldehído-3-fosfato (G3P), responsable de la síntesis de glucosa y otros azúcares. Parte del G3P se utiliza para regenerar RuBP, lo que permite que el ciclo continúe y fije más dióxido de carbono. Vea el diagrama del ciclo de Calvin para visualizar la idea.
Reducción
La fase de reducción es esencial para la síntesis de compuestos orgánicos a partir del dióxido de carbono atmosférico. Proporciona la energía y el poder reductor necesarios para transformar el carbono inorgánico simple en moléculas más complejas y ricas en energía. Además, la reducción se refiere a la conversión de 3-fosfoglicerato (3-PGA), un compuesto de tres carbonos, en gliceraldehído 3-fosfato (G3P). La reducción de 3-PGA a G3P implica una serie de reacciones catalizadas por enzimas que utilizan ATP y NADPH. Agrega electrones de alta energía e iones de hidrógeno al 3-PGA, convirtiéndolo en G3P.
Regeneración
En esta fase, el gliceraldehído-3-fosfato (G3P) producido durante la etapa de reducción se utiliza para regenerar ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP). Además, esta es una etapa crítica para la continua fijación del dióxido de carbono atmosférico y la producción de compuestos orgánicos. Son esenciales para el crecimiento y la supervivencia de las plantas.
Una serie de reacciones catalizadas por enzimas convierten algunas de las moléculas de G3P en ribulosa 5-fosfato (Ru5P durante la etapa de regeneración. Como resultado, la enzima fosforibuloquinasa (PRK) la convierte en ribulosa 1,5-bisfosfato (RuBP). Además, esta reacción requiere el aporte de una molécula de ATP por cada molécula de RuBP producida. Las moléculas restantes de G3P no utilizadas se pueden utilizar para la síntesis de glucosa y otros azúcares dentro de la planta.
En consecuencia, RuBP continúa fijando carbono y produciendo moléculas orgánicas ricas en energía. Con el tiempo se utilizan para la respiración celular o se almacenan como almidón u otros carbohidratos en la planta.
Conclusión
El diagrama del ciclo de Calvin ayuda a visualizar fácilmente la idea y los conceptos del proceso. Ayuda a comprender su papel vital al impulsar la fotosíntesis y permitir el sustento de la vida en la Tierra. No obstante, aprender sus funciones y etapas nos ayuda a ser conscientes del mundo que nos rodea. Esperamos que este blog te brinde muchos aprendizajes hoy. Y permanezca atento a más artículos informativos y esclarecedores, solo aquí en GitMind.
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