Mavzu: Kalvin sikli va uning bugungi kunda tutgan ahamiyati

Mavzu: Kalvin sikli va uning bugungi kunda tutgan ahamiyati

Kirish
Biz – insonlar yerdagi barcha organizmlar singari uglerodga asoslangan hayot shakllarimiz. Boshqacha qilib aytganda, bizning gʻaroyib tanamizdagi kompleks molekulalar uglerod skeletiga asoslanib qurilgan. Inson uglerodga bogʻliq qilib yaratilganini allaqachon bilgan boʻlsangiz kerak, lekin bu uglerodlarning qayerdan paydo boʻlishiga hech qiziqib koʻrganmisiz? Demak, tanamizdagi uglerod atomlari qachonlardir havodagi karbonat angidrid (CO2) molekulalari boʻlgan. Uglerod atomlari Kalvin sikli (yoki qorongʻilik bosqichi reaksiyalari) deb nomlanuvchi fotosintez jarayonining ikkinchi bosqichi tufayli inson va boshqa hayot shakllari tanasida toʻplanadi.

Oʻsimliklarda karbonat angidrid (CO2) barg ogʻizchalari deb ataluvchi teshikchalar orqali barg ichiga kiradi va xloroplastlardagi Kalvin sikli reaksiyalari amalga oshuvchi va shakar sintezlanuvchi joy – stromada tarqaladi. Bu reaksiyalar qorongʻilik bosqichi reaksiyalari deb ham ataladi, chunki ular toʻgʻridan toʻgʻri yorugʻlik asosida amalga oshmaydi. Kalvin siklida karbonat angidriddagi (CO2) uglerod atomlari jamlanadi (organik molekulalarga birlashtiriladi) va 3 uglerod atomli uglevodlar hosil qilish uchun foydalaniladi. Bu jarayon yorugʻlik reaksiyalarida hosil boʻlgan NADFH va ATF molekulalariga bogʻliq va ular yordamida amalga oshadi. Tilakoid membranasida amalga oshuvchi yorugʻlik reaksiyalaridan farqli ravishda, Kalvin sikli reaksiyalari stroma (xloroplastlarning ichki qismi)da sodir boʻladi.


Kalvin sikli reaksiyalari uchta muhim bosqichga boʻlinadi: uglerod fiksatsiyasi, qaytarilish va boshlangʻich molekula regeneratsiyasi (qayta hosil qilish). Quyida siklning umumiy diagrammasi koʻrsatilgan:



1. Uglerod fiksatsiyasi. Bu jarayon uglerod assimilyatsiyasi ham deyiladi. Karbonat angidrid (CO2) molekulasi besh uglerod atomli qabul qiluvchi (akseptor) molekula – ribuloza-1,5-difosfat (RuBF) bilan birikadi. Bu bosqichda keyinchalik ikkita uch uglerod atomli molekula, 3–fosfoglitserin kislotasiga (3-FGK) boʻlinuvchi olti uglerod atomli birikma hosil boʻladi. Bu reaksiya RuBF karboksilaza/oksigenaza yoki RuBisKo (ribuloza bifosfat karboksilaza) deb ataluvchi ferment vositasida katalizlanadi.
2. Qaytarilish. Ikkinchi bosqichda ATF va NADFH molekulalari 3-FGK molekulalarini uch uglerod atomli uglevod glitseraldegid–3–fosfat (G3F)ga aylantirishda ishlatiladi. Bu jarayon NADFH molekulasi elektronini oraliq mahsulot G3F ga berishi yoki qaytarilishi tufayli shunday nom olgan.
3. Regeneratsiya. Bir qancha G3F molekulalari glyukoza hosil qilishda ishlatilsa, boshqalari RuBF akseptorini qayta hosil qilish uchun foydalaniladi. Regeneratsiya jarayoni ATFni talab qiladi va kompleks reaksiyalar toʻplamidan iborat boʻlib, biologiya professori boʻlgan doʻstlarimdan biri uni “uglevodlar jangi” deb atashni yoqtirardi. Bitta G3F sikldan chiqishi (va glyukoza sintezida ishtirok etishi) uchun oʻz navbatida uchta karbonat angidrid (CO2) molekulasi fiksatsiyalangan uchta yangi atomlarini berib, siklga kirishi kerak. Agar uchta (CO2) molekulasi siklga kirsa, oltita G3F molekulasi hosil boʻladi. Shulardan bittasi siklni tark etadi va glyukoza hosil qilish uchun ishlatiladi, qolgan beshta molekula esa RuBF akseptorining uchta molekulasini tiklash uchun qayta ishlanadi.
Bir dona siklni tark etuvchi va glyukoza hosil qiluvchi G3F molekulasini hosil qilish uchun siklning uchta bosqichini bosib oʻtish talab etiladi. Quyida bitta yakuniy G3F molekulasini hosil qilish uchun Kalvin sikliga kiruvchi va uni tark etuvchi muhim molekulalar soni haqida xulosa qilingan. Kalvin siklining uch bosqichida: Uglerod. 3 ta 3 ta RuBF akseptori bilan birikib, glitseraldegid-3-fosfat (G3F)ning 6 ta molekulasini hosil qiladi. 1 ta G3F molekulasi siklni tark etadi va glyukoza hosil qilishga kirishadi. 5 ta G3F molekulasi 3 ta RuBF molekulasini tiklash uchun qayta ishlanadi. ATF. 9 ta ATF 9 ta (6 tasi fiksatsiya jarayonida, 3 tasi regeneratsiya jarayonida) ADFga aylanadi. ATF. 9 ta ATF 9 ta (6 tasi fiksatsiya jarayonida, 3 tasi regeneratsiya jarayonida) ADFga aylanadi.
NADFH. 6 ta NADFH 6 ta NADF^+ ga aylanadi (qaytarilish jarayonida). Bitta G3F molekulasi uchta fiksatsiyalangan uglerod atomidan iborat boʻlib, bitta olti uglerod atomli glyukoza molekulasini hosil qilish uchun ikkita G3F molekulasi kerak boʻladi. Bitta glyukoza molekulasini hosil qilish uchun siklni olti marta aylanish yoki 6 ta (CO2) 18 ta ATF va 12 ta NADFH talab etiladi.