Calvin-Zyklus und die lichtunabhängige Reaktion
Allgemeines
- Der Calvin-Zyklus ist ein wesentlicher Teil der Photosynthese.
- Auch bekannt als Sekundärreaktion oder Dunkelreaktion.
- Ziel: Synthese von Glucose als körpereigenes Kohlenhydrat.
Ablauf der Photosynthese
- Photosynthese besteht aus zwei Hauptreaktionen:
- Lichtreaktion (Primärreaktion): Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie (ATP und NADPH).
- Dunkelreaktion (Sekundärreaktion oder Calvin-Zyklus): Verwendung von ATP und NADPH zur Synthese von Glucose.
Calvin-Zyklus im Detail
- Ort: Findet in den Chloroplasten im Stromer statt.
- Abschnitte des Zyklus:
- Kohlenstofffixierung: CO2 wird an Ribulose 1,5-Bisphosphat (RUBP) gebunden.
- Katalysiert durch das Enzym Rubisco.
- Bildung von 3-Phosphoglycerat nach Spaltung der instabilen C6-Verbindung.
- Reduktion:
- 3-Phosphoglycerat wird zu Glycerinaldehyd-3-Phosphat (GAP) reduziert.
- ATP wird zu ADP + P gespalten zur Energiebereitstellung.
- NADPH überträgt Elektronen und Protonen.
- Zuckersynthese:
- Glycerinaldehyd-3-Phosphat wird zur Synthese von Zuckern genutzt.
- Bildung von Glucose und anderen Hexosen.
- Regeneration von RUBP:
- Verwendung von ATP zur Umwandlung von Glycerinaldehyd-3-Phosphat zu RUBP.
Bilanz
- Für ein Glucosemolekül werden 6 CO2-Moleküle benötigt.
- 6 Zyklen für die vollständige Synthese eines Glucosemoleküls.
- Energiebedarf: 18 ATP und 12 NADPH.
Kritische Betrachtung des Begriffs "lichtunabhängige Reaktion"
- ATP und NADPH aus der Lichtreaktion werden benötigt.
- pH-Wert im Stromer und Enzymaktivierung durch Licht beeinflusst.
- Lichtinduzierter Elektronentransport aktiviert Enzyme des Calvin-Zyklus.
Anpassungen und Varianten
- Pflanzen in verschiedenen Klimaten haben Anpassungen entwickelt.
- C4- und CAM-Pflanzen: Spezielle Reaktionswege und Anpassungen, um Wasserverlust zu vermeiden und CO2-Effizienz zu steigern.
Diese Notizen fassen die wesentlichen Punkte und Mechanismen des Calvin-Zyklus und dessen Rolle in der Photosynthese zusammen.