CICLO DE CALVIN

En la fase biosintética se usa la energía (ATP y NADPH), obtenidos en la fase luminosa para sintetizar materia orgánica a partir de inorgánica. La fuente de carbono es el CO2, la fuente de nitrógeno son los nitratos y nitritos y la de azufre los sulfatos.

El proceso de síntesis de compuestos de carbono fue descubierta por Melvin Calvin y por ello se llama el 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+ ).

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.

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).

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).

REACCIONES:

Las reacciones de ciclo pueden dividirse en tres fases: 

1. Fijación del carbono 

2. Reducción 

3. Regeneración

1.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 3- Fosfoglicerato. La importancia de la RuBisCo queda indicada por el hecho de ser el enzima más abundante en la naturaleza.

2.REDUCCIÓN DEL 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.
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.).

3.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). 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 (Gobierno de España, Ministerio de Educación, 2015).

VIDEO EXPLICATIVO: 

Fuente: Youtube (efi-ciencia red, 2016).