Ciclo de Calvin – reações que não são conduzidas diretamente pela luz solar
Os átomos de carbono do CO2 são fixados (incorporados nas moléculas orgânicas) e utilizados para formar açúcares de três carbonos.
- Este processo é abastecido e dependente do ATP e NADPH das reações luminosas.
- Ao contrário das reações luminosas, que ocorrem na membrana tilacoide, as reações do ciclo de Calvin ocorrem no estroma (espaço interno dos cloroplastos).
São necessárias três voltas do ciclo de Calvin para fazer uma molécula de G3P que pode sair do ciclo e formar glicose.
Vamos resumir a quantidade das moléculas importantes que entram e saem do ciclo de Calvin para a formação de um G3P. Nas três voltas do ciclo de Calvin:
- Carbono. 3 CO2 se ligam 3 aceptores RuBP, produzindo 6 moléculas de gliceraldeído-3-fosfato (G3P).
- 1 molécula de G3P deixa o ciclo e é direcionada para a produção de glicose.
- 5 moléculas de G3P são recicladas, regenerando 3 moléculas aceptoras de RuBP.
- ATP. 9 ATP são convertidos em 9 ADP?+ durante a etapa de fixação, 3 durante a etapa de regeneração.
- NADPH. 6 NADPH sāo convertidos em 6 NADP+ (durante a etapa de reduçāo).
Uma molécula de G3P contém três átomos de carbono fixo, por isso é preciso dois G3Ps para construir uma molécula de glicose de seis carbonos. Levaria seis voltas do ciclo, ou \[6\] \[\text{CO}_2\], \[18\] ATP e \[12\] NADPH para produzir uma molécula de glicose.
Carboxilação – primeira fase do Ciclo de Calvin:
- Como os produtos das reações à luz, ATP e NADPH, são usados para fixar o carbono em açúcares na segunda fase da fotossíntese.
Na primeira carboxilação das C4, o íon HCO3- combina-se com fosfoenolpiruvato (PEP) para formar oxaloacetato e fosfato inorgânico (Pi). Esta é uma reação irreversível catalisada pela PEPcase, localizada no citosol das células do mesofilo.
Redução – segunda fase do Ciclo de Calvin
Na segunda etapa, o ATP e NADPH são usados para converter as moléculas de 3-PGA em moléculas de açúcar de três carbonos, o gliceraldeído-3-fosfato (G3P). Nesta fase, recebe esse nome porque o NADPH doa elétrons, ou reduz, para um intermediário de três carbonos para formar G3P.
- Primeiro, cada molécula de 3-PGA recebe um grupo fosfato do ATP, tornando-se uma molécula duplamente fosforilada chamada 1,3-bifosfoglicereato (e deixando um ADP como subproduto).
- Segundo, as moléculas de 1,3-bifosfoglicerato são reduzidas (ganham elétrons). Cada molécula recebe dois elétrons do NADPH e perde um de seus grupos fosfato, tornando-se um açúcar de três carbonos chamado gliceraldeído-3-fosfato (G3P). Esta etapa produz NADP\[^+\] e fosfato (\[\text P_i\]) como subprodutos.
O estruturas químicas e reações reais são:
O ATP e NADPH usados nessas etapas são produtos das reações fotodependentes (primeiro estágio da fotossíntese). Ou seja, a energia química do ATP e o potencial redutor do NADPH, ambos produzidos com a utilização da energia da luz, mantêm o ciclo de Calvin em funcionamento. Reciprocamente, o ciclo de Calvin regenera o ADP e NADP+, fornecendo os substratos necessários para as reações fotodependentes.
Regeneração – terceira fase do Ciclo de Calvin
- Algumas moléculas de G3P irão fazer glicose, enquanto outras devem ser recicladas para regenerar o receptor RuBP. A regeneração requer ATP e envolve uma rede complexa de reações, que meu professor de faculdade chamava de “emaranhado de carboidratos.” \[^ 1\]
Para que um G3P saia do ciclo (e vá para a síntese de glicose), três moléculas de \[\text{CO}_2\] devem entrar no ciclo, fornecendo três novos átomos de carbono fixo. Quando as três moléculas de \[\text{CO}_2\] entram no ciclo, são produzidas seis moléculas de G3P. Uma delas sai do ciclo e é usada para produzir glicose, enquanto as outras cinco são recicladas para regenerar as três moléculas do receptor RuBP.