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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)

El ciclo de Calvin, o reacciones independientes de la luz, utiliza el ATP y el NADPH producidos durante la etapa dependiente de la luz para convertir el dióxido de carbono inorgánico en moléculas de azúcar orgánico. Este proceso tiene lugar en el estroma del cloroplasto. La enzima clave, RuBisCO, cataliza el primer paso: la fijación de [latex]CO_2[/latex] en una molécula orgánica, iniciando un ciclo que produce carbohidratos.

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
  • Comprensión del ATP y el NADPH a partir de las reacciones dependientes de la luz
  • 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
  • Comprender el ciclo global del carbono
  • 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

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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)

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