Calvin-Zyklus und lichtunabhängige Reaktion

Allgemeines über den Calvin-Zyklus

• Molekularer Ablauf der lichtunabhängigen Reaktion
• Auch bekannt als: Sekundärreaktion, Dunkelreaktion
• Erfunden von Melvin Calvin
• Stoffwechselprozess für die Synthese von Glucose

Bedeutung der Lichtreaktion

• Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt (ATP und NADPH)
• Diese Energie ist Voraussetzung für die Dunkelreaktion
• ATP und NADPH sind notwendig für die Glucose-Synthese

Schwächen des Begriffs "lichtunabhängige Reaktion"

• Nicht unabhängig vom Licht, da ATP und NADPH aus der Lichtreaktion benötigt werden
• Calvin-Zyklus wird durch Licht stimuliert

Ablauf des Calvin-Zyklus

Ort

• Findet in Chloroplasten statt, im Stromer

Schritte

1. Kohlenstofffixierung

   • CO2 wird über Stomata aufgenommen
   • Akzeptormolekül: Ribulose 1,5-Bisphosphat (RUBP)
   • Enzym: Rubisco katalysiert die Bindung
   • Zwischenprodukt: instabile C6-Verbindung, gespalten in zwei 3-Phosphoglycerat

2. Reduktion und Zuckersynthese

   • Reduktion von 3-Phosphoglycerat zu Glycerinaldehyd-3-Phosphat (GAP)
   • ATP liefert Energie durch Phosphorylierung
   • NADPH überträgt Elektronen
   • Reduktion: Elektronenaufnahme, Umwandlung in GAP

3. Regeneration des RUBP

   • Großteil des GAP regeneriert RUBP
   • Komplexe Reaktionsschritte, ATP-abhängig

Bilanz und Energiebedarf

• 6 CO2-Moleküle für ein Glucosemolekül (C6H12O6)
• 6 Umdrehungen des Calvin-Zyklus
• Energiebedarf: 18 ATP-Moleküle, 12 NADPH-Moleküle

Herausforderungen bei verschiedenen Klimata

• Pflanzen in warmen Klimaten müssen CO2-Aufnahme und Wasserverlust über Stomata balancieren
• C4- und CAM-Pflanzen haben spezielle Anpassungen für effektive Photosynthese