Calvina-Bensona cykl

Calvina-Bensona cykl, cykl Calvina,

ciąg reakcji zachodzący u roślin, polegający na przekształcaniu dwutlenku węgla w glukozę w ciemnej fazie fotosyntezy;

reakcje cyklu dzieli się na 3 fazy: karboksylacyjną, redukcyjną i regeneracyjną; karboksylacja i redukcja zachodzą w stromie chloroplastów jednego typu komórek. Wiązanie CO₂ w redukcyjnym cyklu węgla (PCR) u roślin C₃ inicjuje reakcja przyłączenia CO₂ (karboksylacji) do akceptora — rybulozo-1,5-bisfosforanu (RuBP) z wytworzeniem 2 cząsteczek 3-fosfoglicerynianu (PGA). Reakcja ta katalizowana jest przez enzym karboksylazę (oksygenazę rybulozobisfosforanową, Rubisco). Rubisco jest dwufunkcyjnym enzymem. Przy udziale tlenu przeprowadza również reakcję utlenienia (oksygenacji) RuBP z wytworzeniem PGA i fosfoglikolanu (P-glikolanu). Kwas 3-fosfoglicerynowy (PGA) — wytworzony zarówno w reakcji karboksylacji jak i oksygenacji RuBP — ulega fosforylacji przy udziale ATP do 1,3-dwufosfoglicerynianu (DPGA), który jest następnie redukowany przez NADPH do aldehydu 3-fosfoglicerynowego (G₃P). G ₃P i jego izomeryczna forma — fosforan dwuhydroksyacetonu (DHAP) są pierwszymi trwałymi produktami fotosyntezy (triozofosforanami). Ze związków tych, w szeregu reakcji izomeryzacji, kondensacji oraz przekształceń, regeneruje się akceptor (RuBP) oraz syntetyzowana jest skrobia (jeśli więcej dwutlenku węgla jest wiązane niż zużywane do regeneracji); rośliny, u których zachodzi cykl Calvina-Bensona, są zwane roślinami C-3; u roślin tych, w obecności tlenu i przy małym stężeniu dwutlenku węgla, procesowi fotosyntezy może towarzyszyć fotooddychanie; proces ten obniża wydajność fotosyntezy, ale stanowi jednocześnie mechanizm umożliwiający roślinom przetrwanie w niesprzyjających warunkach środowiska, gdyż pozwala na usuwanie z chloroplastów nadmiaru NADPH. Cykl Calvina-Bensona został wykryty i opisany m.in. przez M. Calvina (1961 Nagroda Nobla) i A. Bensona na podstawie badań przeprowadzonych na glonach, z zastosowaniem metody izotopowej ¹⁴C.