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El ciclo de Calvin (fijación del carbono)

1950
  • Melvin Calvin
  • Andrew Benson
  • James Bassham
Bioquímico estudiando el ciclo de Calvin y la enzima RuBisCO en un laboratorio.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

The Calvin cycle, or light-independent reactions, uses the ATP and NADPH produced during the light-dependent stage to convert inorganic carbon dioxide into organic sugar molecules. This process occurs in the stroma of the chloroplast. The key enzyme, RuBisCO, catalyzes the first step: the fixation of [latex]CO_2[/latex] into an organic molecule, initiating a cycle that produces carbohydrates.

El ciclo de Calvin se desarrolla en tres etapas principales. La primera es la fijación del carbono, donde la enzima RuBisCO une una molécula de CO₂ a un azúcar de cinco carbonos, la ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP). Esto crea un intermediario inestable de seis carbonos que se desdobla inmediatamente en dos moléculas de un compuesto de tres carbonos, el 3-fosfoglicerato (3-PGA).

La segunda etapa es la reducción. Utilizando la energía del ATP y el poder reductor del NADPH (ambos aportados por las reacciones luminosas), las moléculas de 3-PGA se convierten en un azúcar de tres carbonos, el gliceraldehído-3-fosfato (G3P). Este es un paso de alto consumo energético que almacena eficazmente la energía luminosa en enlaces químicos.

La tercera etapa es la regeneración. Por cada seis moléculas de G3P producidas, una sale del ciclo para ser utilizada por la planta para sintetizar glucosa y otras moléculas orgánicas. Las otras cinco moléculas de G3P, junto con más ATP, se utilizan para regenerar las tres moléculas de RuBP que iniciaron el ciclo. Esto garantiza la sostenibilidad del proceso y permite fijar más CO2.

UNESCO Nomenclature: 2402
- Bioquímica

Tipo

Proceso bioquímico

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Descubrimiento del carbono radiactivo 14 por Martin Kamen y Sam Ruben, que se utilizó como trazador.
  • Desarrollo de la cromatografía en papel por Archer Martin y Richard Synge
  • understanding of ATP and NADPH from the light-dependent reactions
  • la ley de los factores limitantes de f.f. blackman, que sugiere un proceso en dos etapas

Aplicaciones

  • Ingeniería genética de cultivos para mejorar la eficiencia de RuBisCO
  • understanding the global carbon cycle
  • desarrollo de estrategias para aumentar el rendimiento de los cultivos
  • Modelado de las respuestas de las plantas al CO2 atmosférico elevado

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Vías biológicas sintéticas para evitar las ineficiencias de RuBisCO
  • Ingeniería de bacterias para convertir CO2 en biocombustibles utilizando un ciclo de Calvin modificado
  • development of crops with C4 photosynthetic pathways in C3 plants like rice
  • Productos farmacéuticos dirigidos a las vías metabólicas en organismos fotosintéticos patógenos.
  • Software para modelar el crecimiento de cultivos basado en la cinética del ciclo de Calvin.
  • Creación de tecnologías de captura de carbono utilizando RuBisCO inmovilizado
  • Plantas de ingeniería para producir compuestos industriales valiosos en lugar de solo azúcares
  • Desarrollar modelos climáticos con representaciones más precisas de los sumideros de carbono terrestres
  • Detección de activadores químicos de RuBisCO para impulsar el crecimiento de las plantas
  • Creación de sistemas artificiales similares a células que realizan todo el ciclo de Calvin in vitro
Relacionado con: Ciclo de Calvin, reacciones independientes de la luz, fijación del carbono, RuBisCO, estroma, ATP, NADPH, G3P, ribulosa-1,5-bisfosfato, ciclo del carbono.

Contexto histórico

El ciclo de Calvin (fijación del carbono)

1930
1940
1950
1950
1954
1960
1967
1930
1930
1940
1950
1951
1958
1960
1970

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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