Ciclo de Calvin

CICLO DE CALVIN
• El ciclo de Calvin (también conocido
como ciclo de Calvin-Benson o fase de
fijación del CO2 de la fotosíntesis
consiste en una serie de procesos
bioquímicos que se realizan en los
estomas de los cloroplastos de los
organismos
fotosintéticos.
Fue
descubierto por Melvin Calvin y Andy
Benson.
CICLO DE CALVIN
• Durante la fase luminosa o fotoquímica
de la fotosíntesis, la energía lumínica ha
sido almacenada en moléculas orgánicas
sencillas e inestables, que van a aportar
energía para realizar el proceso (ATP) y
poder reductor, es decir, la capacidad de
donar electrones (reducir) a otra molécula
(nicotín-amida dinucleótido fosfato o
NADPH + H+).
CICLO DE CALVIN
• En el ciclo de Calvin se integran y
convierten moléculas inorgánicas de CO2
en moléculas orgánicas sencillas a partir
de las cuales se formará el resto de los
compuestos bioquímicos que constituyen
los seres vivos. Este proceso también se
puede, por tanto, denominar como de
asimilación del carbono.
CICLO DE CALVIN
• La primera ENZIMA que interviene en el
ciclo y que fija el CO2 atmosférico
uniéndolo a una molécula orgánica
(Ribulosa-1,5-bifosfato) se denomina
RuBisCo (por las siglas de Ribulosa
bisfosfato carboxilasa-oxigenasa).
CICLO DE CALVIN
• La ecuación neta del ciclo de Calvin es:
3CO2 + 6NADPH + 9 ATP → Gliceraldehído 3-P +
6NADP+ + 9ADP + 8 Pi
Por cada 3 moléculas de CO2 que se incorporan en
moléculas de hidratos de carbono, existe uma ganancia
neta de uma molécula de Gliceraldehído-3-P.
Para un total de 6 moléculas de CO2
6CO2 + 12NADPH + 18 ATP → C6H12O6P + 12NADP+ +
18ADP + 16 Pi
que representaría la formación de una molécula de 6 AC
(hexosa).
CICLO DE CALVIN
Las reacciones de ciclo pueden dividirse en
tres fases:
1. Fijación del carbono
2. Reducción
3. Regeneración
Fijación del carbono
• La RuBisCo cataliza la reacción entre la
Ribulosa-1,5-bifisfato (pentosa, RuBP) con
el CO2, para crear 1 molécula de 6
carbonos, la cual al ser inestable termina
por separarse en 2 moléculas que
contienen 3 AC cada una, el 3Fosfoglicerato. La importancia de la
RuBisCo queda indicada por el hecho de
ser el enzima más abundante en la
naturaleza.
Reducción de carbono
• Primero ocurre un proceso de activación en el
cual una molécula de ATP, es usada para la
fosforilación del 3-fosfoglicerato,
transformándolo en 1,3-difosofoglicerato.
• Esa transferencia de un enlace fosfato permite
que una molécula de NADPH + H + reduzca el
1,3-difosfoglicerato mediante la acción de la
enzima gliceraldehído-3-fosfato
deshidrogenasa, para formar G3P.
Reducción del carbono
• Esta última molécula es una de 3C, es una molécula
estable y con mayor energía libre (capaz de realizar
mayor cantidad de trabajo) que las anteriores.
• Parte de G3P se transforma en su isómero DHAP.
Estas dos triosas-fosfato serán la base a partir de la cual
se formen el resto de azúcares (fructosa y glucosa),
oligosacáridos (sacarosa) y polisacáridos (celulosa
o almidón).
• También, a partir de estos azúcares, se formarán directa
o indirectamente las cadenas de carbono que componen
el resto de biomoléculas que constituyen los seres vivos
(lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, etc.).
Regeneración
• El ciclo continua a lo largo de una serie de
reacciones hasta formar ribosa-5-fosfato, que
mediante el consumo de otra molécula de ATP,
regenera la RuBP original, dejándola disponible
para que el ciclo se repita nuevamente.
• En cada vuelta del ciclo se incorpora una
molécula de CO2 a otra molécula preexistente
de 5 AC (ribulosa-5-bisfosfato), el resultado final
es la regeneración de la molécula de 5 AC y la
incorporación de un nuevo carbono en forma
orgánica C(H2O).
Regeneración
• Para comprenderlo hay que tener en
cuenta que el producto fundamental del
ciclo de Calvin es el G3P, molécula que
sirve como base para la síntesis del resto
de CARBOHIDRATOS. Tras 3 vueltas del
ciclo, una nueva molécula de G3P sale de
éste y puede ser posteriormente utilizada
para la formación de otras moléculas.
Ciclo de Calvin
El núm. de las flechas en
cada paso indica el núm.
de Moléculas que pasan
por ahí por cada 3
moléculas de CO2
que entran en el ciclo.
Cloroplasto: síntesis de almidón
Citoplasma: síntesis de sacarosa
u otros metabolitos.
Enzimas
1.Ribulosa bif osfato carboxilasa 2. Fosfoglicerato quinasa
3.NADP+-G-3-P deshidrogenasa 4. Triosa f osf ato isomerasa
5. Aldolasa 6. Fructosa-1,6-bif osf atasa 7. Transcetolasa
8. Aldolasa 9. Seudoheptulosa-1,7-bif osfatasa 10. Transcetolasa
11. Ribosa-5-f osf ato isomerasa 12. Ribulosa-5-f osf ato epimerasa
13. Fosf orribuloquinasa