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Le cycle de Calvin (fixation du carbone)

1950
  • Melvin Calvin
  • Andrew Benson
  • James Bassham
Biochimiste étudiant le cycle de Calvin et l'enzyme RuBisCO dans un laboratoire.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Le cycle de Calvin, ou réactions indépendantes de la lumière, utilise l'ATP et le NADPH produits lors de l'étape dépendante de la lumière pour convertir le dioxyde de carbone inorganique en molécules de sucre organique. Ce processus se déroule dans le stroma du chloroplaste. L'enzyme clé, RuBisCO, catalyse la première étape : la fixation du [latex]CO_2[/latex] en une molécule organique, initiant un cycle qui produit des hydrates de carbone.

Le cycle de Calvin se déroule en trois étapes principales. La première est la fixation du carbone, où l'enzyme RuBisCO fixe une molécule de CO₂ à un sucre à cinq carbones, le ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP). Cela crée un intermédiaire instable à six carbones qui se scinde immédiatement en deux molécules d'un composé à trois carbones, le 3-phosphoglycérate (3-PGA).

La deuxième étape est la réduction. Grâce à l'énergie de l'ATP et au pouvoir réducteur du NADPH (fournis par les réactions lumineuses), les molécules de 3-PGA sont converties en un sucre à trois carbones, le glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P). Cette étape, très gourmande en énergie, stocke efficacement l'énergie lumineuse dans des liaisons chimiques.

La troisième étape est la régénération. Pour six molécules de G3P produites, une molécule sort du cycle et est utilisée par la plante pour synthétiser du glucose et d'autres molécules organiques. Les cinq autres molécules de G3P, ainsi que davantage d'ATP, servent à régénérer les trois molécules de RuBP qui ont initié le cycle. Cela garantit la pérennité du processus et sa capacité à fixer davantage de CO₂.

UNESCO Nomenclature: 2402
- Biochimie

Taper

Processus biochimique

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • découverte du carbone 14 radioactif par Martin Kamen et Sam Ruben, qui a été utilisé comme traceur
  • développement de la chromatographie sur papier par Archer Martin et Richard Synge
  • compréhension de l'ATP et du NADPH à partir des réactions dépendantes de la lumière
  • la loi des facteurs limitatifs de f.f. blackman, suggérant un processus en deux étapes

Applications

  • génie génétique des cultures pour améliorer l'efficacité de RuBisCO
  • comprendre le cycle global du carbone
  • développer des stratégies pour augmenter les rendements des cultures
  • modélisation des réponses des plantes aux concentrations élevées de CO2 atmosphérique

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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En rapport avec : Cycle de Calvin, réactions indépendantes de la lumière, fixation du carbone, RuBisCO, stroma, ATP, NADPH, G3P, ribulose-1,5-bisphosphate, cycle du carbone.

Contexte historique

Le cycle de Calvin (fixation du carbone)

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

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

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