Темновая фаза фотосинтеза (цикл Кальвина) представляет собой совокупность биохимических реакций, в ходе которых происходит восстановление углекислого газа до глюкозы с использованием энергии, накопленной в световую фазу. Локализация процесса Все реакции темновой фазы протекают в строме хлоропласта — вязкой бесцветной среде, заполняющей пространство между тилакоидами и внутренней мембраной. В отличие от световой фазы, для этих процессов наличие света не является обязательным условием, однако они напрямую зависят от продуктов светового этапа (АТФ и НАДФ·Н). Основные этапы цикла Кальвина Процесс можно разделить на три ключевые стадии: 1. Фиксация углерода (Карбоксилирование)
- Углекислый газ ( ) из атмосферы соединяется с пятиуглеродным сахаром — рибулозо-1,5-бисфосфатом (РиБФ). Реакцию катализирует фермент Рибиско (самый распространенный белок на планете). В результате образуется неустойчивое шестиуглеродное соединение, которое мгновенно распадается на две молекулы 3-фосфоглицериновой кислоты (ФГК).
2. Фаза восстановления
- Молекулы ФГК подвергаются фосфорилированию (за счет АТФ) и восстановлению (за счет НАДФ·Н), полученных в световую фазу.
- Образуется трехцепочечный сахар — триозофосфат (ТФ) или фосфоглицериновый альдегид (ФГА).
- Часть этих молекул покидает цикл и идет на синтез глюкозы, аминокислот и липидов.
3. Регенерация акцептора
- Оставшиеся молекулы триозофосфата в ходе серии сложных превращений перестраиваются обратно в пятиуглеродный рибулозо-1,5-бисфосфат.
- На этот процесс также затрачивается энергия АТФ. Регенерация необходима для того, чтобы цикл мог повториться снова при поступлении новых порций .
Итоговое уравнение и продукты Суммарно для синтеза одной молекулы глюкозы ( ) требуется:
- 6 молекул 18 молекул АТФ 12 молекул НАДФ·Н
| Исходные вещества | Конечные продукты |
|---|---|
| Углекислый газ ( ) | Глюкоза (и другие органические вещества) |
| АТФ (энергия) | АДФ + Фосфат (возвращаются в световую фазу) |
| НАДФ·Н (водород) | НАДФ+ (возвращается в световую фазу) |
Значение темновой фазы В ходе этих процессов энергия солнечного света, преобразованная в химическую энергию АТФ, окончательно «консервируется» в стабильных связях органических веществ. Именно на этом этапе создается первичная биомасса, которая служит основой питания для всех гетеротрофных организмов на Земле. Я могу составить для вас сравнительную таблицу световой и темновой фаз, чтобы наглядно сопоставить их условия и результаты.