Cykl Calvina-Bensona – substraty, produkty, znaczenie

Cykl Calvina- Bensona jest ciągiem reakcji, które zachodzą u roślin. Cykl polega na przekształceniu dwutlenku węgla w glukozę, podczas ciemnej fazy fotosyntezy. Jest to drugi etap fotosyntezy, uznawany za fazę bezpośrednio niezależną od światła. Cykl biochemiczny zachodzi w stromie chloroplastów i cytoplazmie niektórych bakterii. Podczas Cyklu Calvina zużywane są produkty reakcji świetlnej fotosyntezy skumulowanej podczas bezpośredniego dopływu światła, ATP i NADPH. Określa się je siłą asymilacyjną, gdzie jednocześnie z cyklem zostają wytworzone z dwutlenku węgla heksozy, czyli cukry proste.

W cyklu Calvina – Bensona wyróżnić można trz fazy ciemnej fotosyntezy, które przebiegają chronologicznie:

  1. fazę karboksylacyjną (karboksylacja), gdzie dwutlenek węgla wiązany jest z rybulozo – 1,5-bisfosforanem (RuBP), z czego powstają dwie cząsteczki 3-fosfoglicerynianu (PGA). Jest to pierwsza faza cyklu, która rozpoczyna cykl Calvina. RuBP, czyli rybulozobifosforan jest formą cukru, na który składa się 5 atomów węgla – rybuloza.
  2. fazę redukcyjną (redukcja), gdzie  3-fosfoglicerynian (PGA) jest przekształcony na aldehyd 3-fosfoglicerynowy (PGAL) i może zostać przekształcony na cukry proste – heksozy. Do zaistnienia tego procesu niezbędna jest siła asymilacyjna, która została wytworzona w fazie jasnej fotosyntezy. Dzięki temu, cząsteczki NADPH ulegają utlenieniu do NADP, a ATP jest rozłożone do ADP i reszt fosforanu.
  3. fazę regeneracyjną (regeneracja), gdzie z cząsteczek aldehydu 3-fosfoglicerynowy jest odtworzony rybulozo – 1,5-bisfosforan – akceptor dwutlenku węgla. Regeneracja, której zadaniem jest powrócenie i odbudowa RuBP jest niezbędna, aby cykl mógł rozpocząć się raz jeszcze. Do odbudowy RuBP potrzebnych jest 10 cząsteczek aldehydu, czyli cukru trójwęglowego ufosforylowanego. To pierwotny produkt fotosyntezy, który przyczynia się także do tworzenia związków organicznych jak polisacharydy, białka czy tłuszcze.

W ciemnej fazie fotosyntezy występuje 6 obrotów cyklu Calvina. 6 cząsteczek RuBP ulega karboksylacji, z nich powstaje 12 cząsteczek PGAL, a z nich 10 wpływa na odbudowę RuBP. Pozostałe 2 cząsteczki z tego procesu jakim jest cykl Calvina są wykorzystywane i potrzebne do syntezy glukozy.