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卡尔文循环(碳固定)

1950
  • Melvin Calvin
  • Andrew Benson
  • James Bassham
在实验室研究卡尔文循环和 RuBisCO 酶的生物化学家。.

(图片仅供参考)

卡尔文循环,即不依赖光的反应,利用依赖光阶段产生的 ATP 和 NADPH 将无机二氧化碳转化为有机糖分子。这一过程发生在叶绿体的基质中。关键酶 RuBisCO 催化第一步:将 [latex]CO_2[/latex] 固定为有机分子,启动产生碳水化合物的循环。.

卡尔文循环主要分为三个阶段。首先是碳固定,其中酶 RuBisCO 将一个二氧化碳分子连接到一个五碳糖——核酮糖-1,5-二磷酸 (RuBP) 上。这会产生一个不稳定的六碳中间体,该中间体会立即分裂成两个三碳化合物分子——3-磷酸甘油酸 (3-PGA)。

第二阶段是还原。利用来自ATP的能量和来自NADPH的还原能(均由光反应提供),3-PGA分子转化为三碳糖——3-磷酸甘油醛(G3P)。这是一个能量密集型步骤,可以有效地将光能储存在化学键中。

第三阶段是再生。每产生六个G3P分子,就会有一个离开循环,被植物用来合成葡萄糖和其他有机分子。另外五个G3P分子以及更多的ATP,被用来再生启动循环的三个RuBP分子。这确保了该过程的可持续性,并为固定更多二氧化碳做好准备。

UNESCO Nomenclature: 2402
- 生物化学

类型

生化过程

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 马丁·卡门和萨姆·鲁本发现放射性碳-14,并将其用作示踪剂
  • 阿彻·马丁和理查德·辛格发明的纸色谱法
  • 从光依赖反应理解 ATP 和 NADPH
  • F.F.布莱克曼的限制因素定律,提出了一个两阶段的过程

应用程序

  • 农作物基因工程提高 RuBisCO 效率
  • 了解全球碳循环
  • 制定提高作物产量的策略
  • 模拟植物对大气中二氧化碳升高的反应

专利:

NA

潜在创新理念

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历史背景

卡尔文循环(碳固定)

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1967
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1940
1950
1951
1958
1960
1970

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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