Ciclo de Calvin

El ciclo de Calvin es el ciclo de reacciones químicas que realizan las plantas para «fijar» el carbono del CO2 en azúcares de tres carbones. En este artículo te contamos todo lo que necesitas saber sobre el Ciclo de Calvin

Características del ciclo de Calvin

Mediante el Ciclo de Calvin, las plantas y los animales pueden convertir estos compuestos de tres carbonos en aminoácidos, nucleótidos y azúcares más complejos como los almidones.

ciclo de calvin propiedades

Este proceso de «fijación de carbono» es la forma en que se crea la mayor parte de la materia orgánica nueva. Los azúcares creados en el ciclo de Calvin también son utilizados por las plantas para el almacenamiento de energía a largo plazo, a diferencia del ATP que se consume rápidamente después de su creación.

Estos azúcares vegetales también pueden convertirse en una fuente de energía para los animales que comen las plantas y para los depredadores que comen esos herbívoros.

El ciclo de Calvin también se conoce a veces como las reacciones «independientes de la luz» de la fotosíntesis, ya que no está alimentado directamente por fotones del Sol. En cambio, el ciclo de Calvin es impulsado por ATP y NADPH, que son creados aprovechando la energía de los fotones en las reacciones dependientes de la luz.

Función del ciclo de Calvin

La función del ciclo de Calvin es crear azúcares de tres carbonos, que luego pueden ser usados para construir otros azúcares como glucosa, almidón y celulosa que son usados por las plantas como material de construcción estructural. El ciclo de Calvin toma moléculas de carbono directamente del aire y las convierte en materia vegetal.

Esto hace que el ciclo de Calvin sea vital para la existencia de la mayoría de los ecosistemas, donde las plantas forman la base de la pirámide energética. Sin el ciclo de Calvin, las plantas no podrían almacenar energía en una forma que los herbívoros pudieran digerir. Los carnívoros no tendrían acceso a la energía almacenada en los cuerpos de los herbívoros!

Las espinas dorsales de carbono creadas en el ciclo de Calvin también son utilizadas por plantas y animales para producir proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y todos los demás componentes básicos de la vida.

El ciclo de Calvin también regula los niveles de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero, en la atmósfera terrestre.

Los científicos han expresado su preocupación porque, además de devolver grandes cantidades de CO2 al aire mediante la quema de carbón, petróleo y gasolina, los seres humanos también han talado cerca de la mitad de todos los bosques de la Tierra, que desempeñan un papel importante en la eliminación del CO2 del aire.

Discutiremos cómo el ciclo de Calvin crea azúcares simples a partir del CO2.

Pasos del ciclo de Calvin

El ciclo de Calvin sigue unos pasos definidos, desde la fijación del carbono hasta la regeneración

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Fijación de carbono

En la fijación de carbono, una molécula de CO2 de la atmósfera se combina con una molécula aceptadora de cinco carbonos llamada ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP).

El compuesto resultante de seis carbonos se divide en dos moléculas del compuesto de tres carbonos, ácido 3-fosfoglicérico (3-PGA).

Esta reacción es catalizada por la enzima RuBP carboxilasa/oxigenasa, también conocida como RuBisCO. Debido al papel clave que juega en la fotosíntesis, RuBisCo es probablemente la enzima más abundante en la Tierra.

Reducción

En la segunda etapa del ciclo de Calvin, las moléculas 3-PGA creadas a través de la fijación de carbono se convierten en moléculas de un azúcar simple – gliceraldehído-3 fosfato (G3P).

Esta etapa utiliza la energía de ATP y NADPH creada en las reacciones dependientes de la luz de la fotosíntesis. De esta manera, el ciclo de Calvin se convierte en la forma en que las plantas convierten la energía de la luz solar en moléculas de almacenamiento a largo plazo, como los azúcares. La energía del ATP y NADPH se transfiere a los azúcares.

Este paso se llama «reducción» porque NADPH dona electrones a las moléculas de ácido 3-fosfoglicérico para crear gliceraldehído-3 fosfato. En química, el proceso de donar electrones se llama «reducción», mientras que el proceso de tomar electrones se llama «oxidación».

Regeneración

Algunas moléculas de gliceraldehído-3 fosfato van a producir glucosa, mientras que otras deben ser recicladas para regenerar el compuesto RuBP de cinco carbonos que se utiliza para aceptar nuevas moléculas de carbono.

El proceso de regeneración requiere ATP. Es un proceso complejo que implica muchos pasos.

Debido a que se necesitan seis moléculas de carbono para producir una glucosa, este ciclo debe repetirse seis veces para producir una sola molécula de glucosa.

Para lograr esta ecuación, cinco de cada seis moléculas de gliceraldehído-3 fosfato que se crean a través del ciclo de Calvin se regeneran para formar moléculas de RuBP. El sexto sale del ciclo para convertirse en la mitad de una molécula de glucosa.

Productos del Ciclo Calvin

Cada vuelta del ciclo de Calvin «fija» una molécula de carbono que se puede utilizar para hacer azúcar.

Se necesitan tres vueltas del ciclo de Calvin para crear una molécula de gliceraldehído-3 fosfato.

Después de seis vueltas del ciclo de Calvin, dos moléculas de gliceraldehído-3 fosfato pueden combinarse para formar una molécula de glucosa.

Cada vuelta del ciclo de Calvin también utiliza hasta 3 ATP y 2 NADPH en los procesos de reducción (adición de electrones) del ácido 3-fosfoglicérico para producir gliceraldehído-3 fosfato, y la regeneración de RuBP para que puedan aceptar un nuevo átomo de carbono de CO2 del aire.

Esto significa que para producir una sola molécula de glucosa, se consumen 18 ATP y 12 NADPH.

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