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Ciclo Calvin

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição do ciclo de Calvin

O ciclo Calvin é o ciclo de reações químicas realizadas pelas plantas para “consertar” o carbono de CO2 em açúcares de três carbonos.

Posteriormente, plantas e animais podem transformar esses compostos de três carbonos em aminoácidos, nucleotídeos e açúcares mais complexos, como amidos.

Esse processo de “fixação de carbono” é como a maioria das novas matérias orgânicas é criada. Os açúcares criados no ciclo Calvin também são usados pelas plantas para armazenamento de energia a longo prazo, diferentemente do ATP, que é usado rapidamente após a criação.

Esses açúcares vegetais também podem se tornar uma fonte de energia para animais que comem as plantas e predadores que comem esses herbívoros.

O ciclo de Calvin também é chamado às vezes de reações “independentes da luz” da fotossíntese, uma vez que não é alimentada diretamente por fótons do sol. Em vez disso, o ciclo Calvin é alimentado por ATP e NADPH, que são criados aproveitando a energia dos fótons nas reações dependentes da luz.

Função do ciclo Calvin

A função do ciclo Calvin é criar açúcares de três carbonos, que podem ser usados para construir outros açúcares, como glicose, amido e celulose, usados pelas plantas como material de construção estrutural. O ciclo Calvin leva moléculas de carbono direto do ar e as transforma em matéria vegetal.

Isso torna o ciclo de Calvin vital para a existência da maioria dos ecossistemas, onde as plantas formam a base da pirâmide de energia. Sem o ciclo Calvin, as plantas não poderiam armazenar energia de uma forma que os herbívoros pudessem digerir. Os carnívoros subsequentemente não teriam acesso à energia armazenada nos corpos dos herbívoros!

Os espinhos de carbono criados no ciclo Calvin também são usados por plantas e animais para fabricar proteínas, ácidos nucleicos, lipídios e todos os outros blocos de construção da vida.

O ciclo Calvin também regula os níveis de dióxido de carbono, um gás de efeito estufa, na atmosfera da Terra. Os cientistas levantaram preocupações porque, além de colocar enormes quantidades de CO2 de volta ao ar, queimando carvão, petróleo e gasolina, os humanos também reduziram cerca de metade de todas as florestas da Terra, que desempenham um papel importante na remoção de CO2 do ar do ar .

Discutiremos como o ciclo Calvin cria açúcares simples do CO2 abaixo.

Etapas do ciclo de Calvin

Fixação de carbono

Na fixação de carbono, uma molécula de CO2 da atmosfera combina com uma molécula aceitadora de cinco carbonos chamada ribulose-1,5-bisfosfato (RubP).

O composto de seis carbonos resultantes é então dividido em duas moléculas do composto de três carbonos, ácido 3-fosfoglérico (3-PGA).

Essa reação é catalisada pela enzima rubP carboxilase/oxigenase, também conhecida como rubisco. Devido ao papel principal que desempenha na fotossíntese, o Rubisco é provavelmente a enzima mais abundante do mundo.

Redução

No segundo estágio do ciclo Calvin, as moléculas de 3-PGA criadas através da fixação de carbono são convertidas em moléculas de um fosfato simples de açúcar-gliceraldeído-3 (G3P).

Este estágio usa energia do ATP e NADPH criados nas reações dependentes da luz da fotossíntese. Dessa maneira, o ciclo Calvin se torna a maneira pela qual as plantas convertem energia da luz solar em moléculas de armazenamento a longo prazo, como açúcares. A energia do ATP e NADPH é transferida para os açúcares.

Esta etapa é chamada de “redução” porque o NADPH doa elétrons para as moléculas de ácido 3-fosfoglicéricas para criar fosfato gliceraldeído-3. Na química, o processo de doação de elétrons é chamado de “redução”, enquanto o processo de tomar elétrons é chamado de “oxidação”.

Regeneração

Algumas moléculas de fosfato gliceraldeído-3 vão para fazer glicose, enquanto outros devem ser reciclados para regenerar o composto RubP de cinco carbonos que é usado para aceitar novas moléculas de carbono.

O processo de regeneração requer ATP. É um processo complexo envolvendo muitas etapas.

Como são necessárias seis moléculas de carbono para fazer uma glicose, esse ciclo deve ser repetido seis vezes para fazer uma única molécula de glicose.

Para realizar essa equação, cinco de seis moléculas de fosfato gliceraldeído-3 que são criadas através do ciclo Calvin são regeneradas para formar moléculas de RubP. O sexto sai do ciclo para se tornar metade de uma molécula de glicose.

Diagrama do ciclo Calvin

Produtos de ciclo de Calvin

Cada virada do ciclo Calvin “fixam” uma molécula de carbono que pode ser usada para fazer açúcar.

São necessárias três voltas do ciclo Calvin para criar uma molécula de fosfato gliceraldeído-3.

Após seis voltas do ciclo Calvin, duas moléculas de fosfato gliceraldeído-3 podem ser combinadas para fazer uma molécula de glicose.

Cada virada do ciclo Calvin também usa 3 ATP e 2 NADPH nos processos de redução (adicionando elétrons ao) ácido 3-fosfoglérico para produzir fosfato gliceraldeído-3 e regenerar o RubP para que eles possam aceitar um novo átomo de carbono do CO2 do ar.

Isso significa que produzir uma única molécula de glicose, 18 ATP e 12 NADPH são consumidos.

Termos de biologia relacionados

  • Cloroplasto – A organela em células vegetais onde a energia da luz solar é transformada em ATP e açúcar.
  • Pirâmide de energia – um diagrama que ilustra o fluxo de energia através de um ecossistema.
  • Fotossíntese – O processo pelo qual os seres vivos capturam energia da luz solar e a usam para fabricar combustível e materiais orgânicos para construir suas células.

Questionário

1. Por que o ciclo Calvin é importante para a maioria dos ecossistemas? A. transforma o dióxido de carbono do ar em carbono que os seres vivos podem usar para fazer açúcares, proteínas, nucleotídeos e lipídios. B. Ele armazena energia da luz solar para a forma de armazenamento a longo prazo de açúcar, que pode ser usada pelas plantas ou consumida por animais para formar a base da cadeia alimentar. C. remove dióxido de carbono, que é um gás de efeito estufa, do ar. D. Tudo isso acima.

Resposta à pergunta nº 1

D está correto. Todas as razões acima são razões pelas quais o ciclo Calvin é importante!

2. Por que a segunda fase do ciclo Calvin é chamada de “redução”? A. porque reduz o número de átomos de carbono no ácido 3-fosfoglicérico. B. porque reduz a quantidade de energia no sistema geral. C. Porque o NADPH fornece elétrons ao ácido 3-fosfoglercérico, que é um processo químico chamado “redução”. D. Nenhuma das opções acima.

Resposta à pergunta nº 2

C está correto. Na química, “reduzir” algo significa dar elétrons. O NADPH fornece elétrons para a ação 3-fosfoglercérica no estágio de “redução” do ciclo Calvin.

3. Qual é a fonte do ATP e NADPH usada no ciclo Calvin? A. Respiração aeróbica ocorrendo nas mitocôndrias. B. A energia aproveitou a luz solar nos cloroplastos. C. energia colhida a partir de produtos químicos voláteis, como ferro, hidrogênio ou amônia. D. Nenhuma das opções acima.

Resposta à pergunta nº 3

B está correto. O ciclo Calvin é alimentado por energia aproveitada da luz solar nos cloroplastos. O ciclo é realizado por plantas fotossintéticas: a respiração aeróbica e a quimiossíntese, descritas nas outras respostas, são usadas por outros tipos de formas de vida.

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