Buzz
Vòng đời Calvin (hay còn gọi là vòng đời Calvin–Benson-Bassham; vòng đời khử pentose phosphat; vòng đời C3 hay vòng đời CBB) là một chuỗi các phản ứng sinh hóa oxy hóa khử diễn ra theo chu kỳ trong cơ chế quang hợp của cây xanh và một số sinh vật khác có khả năng quang hợp. Ở thực vật, vòng đời Calvin được gọi là 'pha tối' của quá trình quang hợp vì nó có thể diễn ra trong điều kiện thiếu ánh sáng trực tiếp (không cần bị chiếu ánh sáng trực tiếp nhưng đòi hỏi phải có năng lượng từ ánh sáng).
Trong vòng đời này, năng lượng từ ATP và NADPH, mà cây xanh thu thập được từ ánh sáng quang hợp, sẽ được sử dụng để chuyển hóa CO2 hấp thụ thành các phân tử như glycerandehit-3-phosphat (G3P) và glucose. Được hiểu đơn giản, năng lượng từ ATP và NADPH sẽ được lưu trữ trong các liên kết hóa học của các đường này.
Vòng đời này được phát hiện bởi ba nhà khoa học tại Đại học California, Berkeley gồm Melvin Calvin, James Bassham và Andrew Benson, thông qua việc sử dụng phương pháp đồng vị phóng xạ cacbon C. Đây là một trong những phản ứng không phụ thuộc vào ánh sáng, được sử dụng trong quá trình cố định cacbon.
Sản phẩm của chu trình Calvin
Sản phẩm ngay lập tức của một chu trình Calvin bao gồm 2 phân tử glycerandehit-3-phosphat (G3P), 3 ADP và 2 NADP (ADP và NADP không phải là 'sản phẩm'. Chúng được sử dụng lại trong quá trình chiếu sáng của quang hợp để tạo ra NADPH và ATP). Mỗi phân tử G3P chứa 3 carbon. Để chu trình Calvin tiếp tục hoạt động, RiDP (ribulose 1,5-diphosphat) phải được tái sinh. Do đó, 5 trong số 6 carbon từ 2 phân tử G3P sẽ được 'đầu tư' vào 1 chu trình mới và kết quả là sản phẩm sinh ra trong mỗi chu trình Calvin là 1 phân tử carbon. Điều này có nghĩa là để tạo ra 1 phân tử G3P (3 carbon), cần đến 3 chu trình và con số này lên tới 6 với 1 phân tử glucose (6 carbon). Sản phẩm của chu trình Calvin có thể được chuyển hóa thành các loại đường bột khác như tinh bột, sucroza, xenluloza, tùy theo nhu cầu của cây.
Chu trình Calvin
Pha 1: Cố định carbon.
Chu trình Calvin cố định bằng cách liên kết chúng với phân tử ribulose 1,5-diphosphat (RiDP) dưới tác dụng của enzyme xúc tác Rubisco. Sau đó, tạo thành một phân tử trung gian 6 carbon nhưng do không ổn định nên nó được chia thành 2 phân tử 3 carbon (3-phosphoglycerate). Vì chất cố định đầu tiên là 1 phân tử có 3 carbon, vì vậy chu trình Calvin còn được biết đến với cái tên khác là chu trình C3.
Pha 2: Quá trình khử.
Mỗi phân tử 3-phosphoglycerate đều nhận thêm một nhóm phosphate từ ATP để trở thành 1,3 bisphosphoglycerate.
Tiếp theo, 1,3 bisphosphoglycerate nhận được một cặp electron từ NADPH (được tổng hợp từ quá trình sáng) để chuyển thành glyceraldehyde-3-phosphate (G3P), trong khi NADPH trở lại dưới dạng để tiếp tục quá trình tái sinh NADPH ở cuối chuỗi truyền electron.
Trong một chu trình Calvin hoàn chỉnh, cần sự tham gia của 3 phân tử và sau một loạt các phản ứng sẽ hình thành 6 G3P. Trong số 6 phân tử G3P này, chỉ có 1 phân tử rời khỏi chu trình để được sử dụng trong tổng hợp glucose của tế bào cây, trong khi 5 phân tử còn lại phải quay vòng để tái sinh chất nhận RiDP.
Pha 3: Quá trình tái sinh chất nhận (RiDP).
Trong chuỗi phản ứng, khung cacbon của 5 phân tử G3P được sắp xếp lại bằng 3 phân tử ATP để tạo ra 3 phân tử RiDP để chuẩn bị nhận lại 3 phân tử và bắt đầu một chu trình Calvin mới.
