If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

თუ ვებფილტრს იყენებთ, დარწმუნდით, რომ *.kastatic.org და *.kasandbox.org დომენები არ არის დაბლოკილი.

ძირითადი მასალა

კალვინის ციკლი

როგორ გამოიყენება სინათლის ფაზის რეაქციებში მიღებული ნივთიერებები, ატფ და ნადH, ფოტოსინტეზის მეორე საფეხურზე ნაშირბადის ფიქსაციისთვის შაქრებად.

შესავალი

თქვენც, დედამიწის ყველა ცოცხალი ორგანიზმის მსგავსად, სიცოცხლის ნახშირბადზე დაფუძნებული ფორმა ხართ. სხვანაირად რომ ვთქვათ, თქვენი სხეულის რთული მოლეკულები ნახშირბადის ხერხემალზეა აწყობილი. შესაძლოა, ისედაც იცოდით, ნახშირბადზე რომ ხართ დაფუძნებული, მაგრამ არ დაინტერესებულხართ, ეს ნახშირბადი საიდან მოდის?
როგორც აღმოჩნდა, თქვენი ორგანიზმის ნახშირბადის ატომები ოდესღაც ჰაერში არსებული ნახშირორჟანგის (CO2) მოლეკულებში შედიოდნენ. ისინი თქვენამდე და სხვა ცოცხალ ორგანიზმებამდე ფოტოსინთეზის მეორე ფაზის, ე.წ. კალვინის ციკლის წყალობით მოვიდნენ (მეორენაირად სინათლეზე დამოუკიდებელი ანუ სიბნელის ფაზის რეაქციები).

კალვინის ციკლის მიმოხილვა

მცენარეებში ნახშირორჟანგი (CO2) ფოთლის შიგნით სპეციალური ხვრელების, ბაგეების გავლით აღწევს და ქლოროპლასტის სტრომაში დიფუნდირებს, სივრცეში, სადაც კალვინის ციკლის რეაქციები მიმდინარეობს და შაქრები წარმოიქმნება. მათ სინათლეზე დამოუკიდებელ ანუ სიბნელის ფაზის რეაქციებსაც უწოდებენ, რადგან სინათლის ენერგია პირდაპირ არ ესაჭიროებათ.
კალვინის ციკლში (CO2)-ის ნახშირბადის ატომები ფიქსირდება (ანუ ორგანულ მოლეკულებში ჩაერთვება) და სამნახშირბადიანი შაქრების წარმოსაქმნელად გამოიყენება. ეს პროცესი სინათლის ფაზაში წარმოქმნილ ატფ-სა და ნადფH-ზეა დამოკიდებული, რადგან სწორედ მათ მიერ მარაგდება ენერგიით. განსხვავებით სინათლის ფაზის რეაქციებისგან, რომლებიც თილაკოიდურ მემბრანაში მიმდინარეობს, კალვინის ციკლი სტრომაში წარიმართება (ქლოროპლასტების შიდა სივრცეში).
ილუსტრაციაზე ასახულია, თუ როგორ გამოიყენება სინათლის ფაზის რეაქციებში წარმოქმნილი ატფ და ნადფH კალვინის ციკლში შაქრების წარმოსაქმნელად.
სურათის წყარო: „კალვინის ციკლი: სურათი 1", მესაკუთრე ოპენსტაქსის კოლეჯი, ბიოლოგიის კონცეფციები CC BY 4,0

კალვინის ციკლის რეაქციები

კალვინის ციკლის რეაქციები სამ მთავარ ეტაპად იყოფა: ნახშირბადის ფიქსაცია, აღდგენა და საწყისი მოლეკულის რეგენერაცია.
მოცემულია ციკლის ზოგადი დიაგრამა:
კალვინის ციკლის დიაგრამა, რომელზეც ჩანს, რომ ნახშირორჟანგის სამი მოლეკულის ფიქსაციის შედეგად ჯამში ერთი გ3ფ წარმოიქმნება (ანუ ციკლიდან ერთი გ3ფ გამოდის).
CO2-ის სამი მოლეკულა უერთდება ხუთნახშირბადიან აქცეპტორ მოლეკულას (RUBP), რაც იწვევს სამი მოლეკულა არასტაბილური, ექვსნახშირბადიანი ნაერთის წარმოქმნას, რომელიც ექვს სამნახშირბადიან ნაერთად (3-ფგ) იშლება. ამ რეაქციას ფერმენტი რუბისკო აკატალიზებს.
მეორე საფეხურზე ექვსი ატფ და ექვსი ნადფH იხარჯება ექვსი 3-ნახშირბადიანი ფგ-ის მოლეკულის ექვს სამნახშირბადიან შაქრად (გ3ფ) გარდასაქმნელად. ეს რეაქცია აღდგენად ითვლება, რადგანაც ნადფH-მა თავისი ელექტრონები უნდა გადასცეს სამნახშირბადიან შუალედურ ნივთიერებას გ3ფ-ის წარმოსაქმნელად.
  1. რეგენერაცია. ერთი გ3ფ მოლეკულა ტოვებს ციკლს და გლუკოზას წარმოსაქმნელად გაემართება, ხუთი გ3ფ კი ხელახლა გადამუშავდება, რათა RuBP აქცეპტორი რეგენერირდეს. რეგენერაცია რეაქციათა რთულ წყებას მოიცავს და ატფ ესაჭიროება.
  1. ნახშირბადის ფიქსაცია. მოლეკულა CO2 უერთდება ხუთნახშირბადიან აქცეპტორ მოლეკულას, რიბულოზა-1,5,-ბიფოსფატს (RuBP). ამ საფეხურის შედეგად ექვსნახშირბადიანი ნაერთი წარმოიქმნება, რომელიც ორ, სამნახშირბადიან მოლეკულად იხლიჩება - ორ მოლეკულა 3-ფოსფოგლიცერატად (3-ფგ; იგივე 3-ფოსფოგლიცერინის მჟავა). ამ რეაქციას ფერმენტი RuBP-კარბოქსილაზა/ოქსიგენაზა აკატალიზებს, შემოკლებით რუბისკო.
  2. აღდგენა. მეორე საფეხურზე ატფ და ნადფH იხარჯება 3-ფგ-ის მოლეკულების სამნახშირბადიან შაქრებად, გლიცერალდეჰიფ-3-ფოსფატად (გ3ფ) გარდასაქმნელად. ეს რეაქცია აღდგენად ითვლება, რადგანაც ნადფH-მა თავისი ელექტრონები სამნახშირბადიან შუალედურ ნივთიერებას უნდა გადასცეს გ3ფ-ის წარმოსაქმნელად, ანუ უნდა აღადგინოს იგი.
  3. რეგენერაცია. გ3ფ-ის მოლეკულების ნაწილი ტოვებს ციკლს და გლუკოზას წარმოსაქმნელად გაემართება, სხვები კი ხელახლა გადამუშავდება, რათა RuBP აქცეპტორი რეგენერირდეს. რეგენერაცია ატფ-ს საჭიროებს და მოიცავს რეაქციათა რთულ წყებას, რომელსაც კოლეჯში ჩემი ბიოლოგიის პროფესორი „ნახშირბადულ აჯაფსანდალს" უწოდებდა. 1
იმისთვის, რომ ერთმა გ3ფ-მა შეძლოს ციკლიდან გამოსვლა (და გლუკოზას სინთეზში მონაწილეობა), სამი მოლეკულა CO2, ანუ სამი ახალი, ფიქსირებული ნახშირბადი, უნდა ჩაერთოს ციკლში. სამი CO2-ის ჩართვით ექვსი გ3ფ წარმოიქმნება. ერთი მათგანი ციკლს ტოვებს და გლუკოზას წარმოქმნაში ერთვება, დანარჩენი ხუთი კი ხელახლა უნდა გადამუშავდეს, რათა RuBP აქცეპტორის სამი მოლეკულა რეგენერირდეს.

კალვინის ციკლის რეაგენტებისა და პროდუქტების ჯამი

კალვინის ციკლი სამჯერ უნდა „დატრიალდეს", რათა ერთი გ3ფ მოლეკულა წარმოიქმნას, რომელსაც ციკლიდან გასვლა და გლუკოზას წარმოქმნაში ჩართვა შეეძლება. მოდით, ერთი გ3ფ-ის წარმოქმნისთვის კალვინის ციკლში ჩართული და მისგან გამოსული ძირითადი მოლეკულების რაოდენობა დავაჯამოთ. ციკლის სამჯერ დატრიალებაში:
  • ნახშირბადი. 3 CO2 უერთდება 3 RuBP აქცეპტორს, რის შედეგადაც 6 მოლეკულა გლიცერალდრჰიდ-3-ფოსფატი (გ3ფ) წარმოიქმნება.
  • 1 გ3ფ ციკლს ტოვებს და გლუკოზას წარმოსაქმნელად მიემართება.
  • 5 გ3ფ მოლეკულა გადამუშავდება, რის შედეგადაც 3 მოლეკულა RuBP აქცეპტორი რეგენერირდება.
  • ატფ. 9 ატფ 9 ადფ-ად გარდაიქმნება (6 ფიქსაციის საფეხურზე, 3 - 3 რეგენერაციის საფეხურზე).
  • ნადფH. 6 ნადფH 6 ნადფ+-ად გარდაიქმნება (აღდგენის საფეხურზე).
გ3ფ მოლეკულა ნახშირბადის სამ ფიქსირებულ ატომს შეიცავს, შესაბამისად, ექვსნახშირბადიანი გლუკოზას წარმოსაქმნელად 2 გ3ფ-ია საჭირო. ჯამში, კალვინის ციკლი ექვსჯერ უნდა დატრიალდეს ერთი მოლეკულა გლუკოზის წარმოსაქმნელად, ანუ საჭიროა სულ 6 CO2, 18 ატფ და 12 ნადფH.

გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

პოსტები ჯერ არ არის.
გესმით ინგლისური? დააწკაპუნეთ აქ და გაეცანით განხილვას ხანის აკადემიის ინგლისურენოვან გვერდზე.