Ciclo de Calvin: o que é, características e resumo - Médico - 2023

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Como já sabemos, a vida como a conhecemos é baseada no carbono. Esse elemento químico, por suas propriedades, constitui o esqueleto de todas e cada uma das moléculas orgânicas que acabam formando seres vivos, desde bactérias até pessoas. O carbono é a base da vida.

Mas você já se perguntou de onde vem o carbono que compõe o seu corpo? Graças ao fato das plantas possuírem uma incrível via metabólica conhecida como ciclo de Calvin, o carbono, que está na atmosfera na forma de CO2, pode ser anexado (incorporado) às moléculas orgânicas, dando origem aos açúcares.

O ciclo de Calvin, então, permite que o carbono dê o salto da química pura para a biologia. E é que quando as plantas unem o carbono às moléculas orgânicas, esse carbono flui pela cadeia alimentar até chegar até nós, dando-nos o cimento que constitui cada um de nossos órgãos e tecidos.

No artigo de hoje falaremos sobre o ciclo de Calvin, analisando as particularidades dessa via metabólica., sua relação com a fotossíntese e seus principais objetivos e finalidades.

Quais são os dois estágios da fotossíntese?

A fotossíntese é um processo químico exclusivo dos organismos clorofílicos em que a luz é utilizada para transformá-la em energia química e o carbono atmosférico é capturado na forma de CO2 para incorporá-lo às moléculas de matéria orgânica, formando açúcares que avançam na cadeia alimentar.

A fotossíntese é a reação química mais importante do mundo em termos de volume de massa que se move. De fato, estima-se que a cada ano mais de 200.000.000.000 de toneladas de carbono são fixadas por ele, ou seja, dá-se o salto da matéria inorgânica para a orgânica, que passará por todos os seres vivos.

Portanto, a fotossíntese pode ser entendida como uma via metabólica na qual a energia obtida da luz é utilizada e no qual, a partir do CO2 e da água, se consegue a síntese da matéria orgânica. É o "inverso" do que fazemos.

Os organismos heterotróficos consomem matéria orgânica e a decompõem para obter energia, gerando matéria inorgânica (o CO2 que exalamos) como um produto residual. Plantas e outros organismos fotossintéticos, como algas e cianobactérias, têm a função incrivelmente importante de devolver todo esse carbono inorgânico à sua forma orgânica.

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E como eles não podem degradar matéria orgânica para obter energia, eles obtêm esse "combustível" da luz, por meio do processo de fotossíntese. E embora a fase em que a energia da luz é convertida em combustível celular geralmente receba toda a atenção, a verdade é que a fase em que a luz não mais intervém, mas o carbono é fixado, é igualmente importante, uma fase que analisaremos mais adiante. detalhe, pois é o ciclo de Calvin. Seja como for, agora veremos os dois estágios da fotossíntese.

1. Estágio claro ou fotoquímico

O estágio claro ou fotoquímico é a primeira fase da fotossíntese. Sua principal função é obter energia na forma de ATP por meio da radiação solar, ou seja, a luz., algumas moléculas que constituem o principal combustível de nossas células. Na verdade, todas as rotas metabólicas de obtenção de energia culminam na obtenção dessas moléculas.

Seja como for, essa etapa da fotossíntese é dependente da luz e ocorre nos tilacóides do cloroplasto das células fototróficas, sejam elas plantas, algas ou cianobactérias. Esses cloroplastos contêm clorofila, um pigmento verde que, assim que entra em contato com a radiação solar, fica excitado.

E por excitação entendemos que os elétrons em suas camadas externas são liberados e transportados por moléculas que constituem o que é conhecido como cadeia de transporte de elétrons. Sem ir muito fundo, o importante a notar é que este complexo celular permite que os elétrons viajem (como se fossem eletricidade) através desse tipo de cadeia.

Quando isso é conseguido, por meio de uma reação química na qual a água desempenha um papel essencial, o tão esperado ATP é sintetizado. Nesse momento, o corpo tem energia. Mas esse combustível é inútil sem um motor que, neste caso, é capaz de converter algumas moléculas inorgânicas em outras orgânicas. Isso é alcançado com a próxima fase, que é o próprio ciclo de Calvin.

2. Estágio escuro ou ciclo de Calvin

A fase de escuridão ou ciclo de Calvin é a fase da fotossíntese independente da luz, ou seja, os organismos fototróficos são capazes de realizá-la (e, de fato, é quando costumam fazer) no escuro, uma vez que já obtiveram a energia eles precisam e não precisam mais de luz.

O ciclo de Calvin ocorre dentro do estroma, cavidades internas dos cloroplastos diferentes daquelas em que ocorre a fase transparente ou fotoquímica. Seja como for, o importante é que é nesta fase que se consegue a conversão da matéria inorgânica em matéria orgânica que flui pelas cadeias tróficas, chegando obviamente também até nós.

Todos os nossos tecidos e órgãos são feitos de carbono. E todo esse carbono, em algum ponto, era gás na forma de CO2 que as plantas e outros organismos fotossintéticos foram capazes de capturar e converter em açúcares que formaram moléculas orgânicas complexas.

Mas passar de uma molécula de CO2 a um açúcar complexo requer energia. É exatamente por isso que as plantas fotossintetizam: para obter um combustível que alimenta o ciclo de Calvin, dando a ele ATP que pode ser consumido para sintetizar a matéria orgânica.

Agora que entendemos o que é fotossíntese, que papel o ciclo de Calvin desempenha nela e como está relacionado à energia e à matéria, podemos prosseguir para analisá-la em mais detalhes.

Qual é o ciclo de Calvin?

O ciclo de Calvin é um tipo anabólico de via metabólica em que, a partir das moléculas de CO2 atmosféricas, se realiza a síntese de glicose, ou seja, matéria orgânica na forma de açúcares complexos que podem entrar na cadeia alimentar.

O fato de ser uma via metabólica significa que é uma reação bioquímica que ocorre no interior das células (especificamente nos estromas dos cloroplastos) e na qual, a partir de um metabólito inicial (neste caso CO2) e através da ação de moléculas que Para guiar e catalisar o processo conhecido como enzimas, diferentes metabólitos intermediários são obtidos até chegar a um final, que no caso é a glicose.

E ser anabólico significa que o metabólito final (glicose) é estruturalmente mais complexo do que o metabólito inicial (CO2), então cada conversão requer que as enzimas consumam energia para funcionar. Em outras palavras, o ciclo de Calvin é uma rota metabólica na qual você tem que gastar combustível para sintetizar moléculas orgânicas complexas, que neste caso são açúcares.

O ciclo de Calvin consiste em diferentes reações bioquímicas com muitos metabólitos intermediários e diferentes enzimas agindo sobre eles. Cada enzima, para fazer sua passagem de um metabólito A para outro B, precisa da célula para lhe dar energia na forma de ATP, moléculas de energia obtidas na primeira fase da fotossíntese.

Em resumo, o ciclo de Calvin é uma via metabólica na qual o CO2 atmosférico é capturado pela planta e seus carbonos constituintes Eles se unem a diferentes moléculas e passam por diferentes mudanças químicas até darem origem a uma matéria orgânica complexa que pode ser assimilada por outros seres vivos, que se encontra na forma de glicose.

Um resumo do ciclo de Calvin

O ciclo de Calvin, como o resto das vias metabólicas, é um fenômeno bioquímico muito complexo, pois muitos metabólitos e enzimas diferentes entram em ação. No entanto, como o objetivo deste artigo não é ensinar uma aula de bioquímica, veremos o ciclo de Calvino de uma forma resumida e facilmente compreensível.

Vamos revisar o objetivo do ciclo de Calvin: obter uma molécula de glicose. E a fórmula química dessa glicose é C6H12O6. Ou seja, quantos átomos de carbono uma molécula de glicose possui? Seis. Portanto, levando em consideração que todos os átomos de carbono têm que vir do dióxido de carbono e que uma molécula de CO2 tem apenas um átomo de carbono, de quantas moléculas de CO2 precisaremos no início? Exatamente. Seis.

O ciclo de Calvin, portanto, começa quando a planta (ou outro organismo fotossintético) fixa 6 moléculas de dióxido de carbono, ou seja, as captura da atmosfera. A primeira etapa do ciclo de Calvin também é a mais importante, pois é o momento em que cada um desses átomos se incorpora à matéria orgânica que a planta já possui, ou seja, um átomo se liga a uma molécula do organismo. de carbono que vem do CO2.

Esta fixação (que é o primeiro estágio do ciclo de Calvin) é mediada por uma enzima muito importante conhecida como RuBisCo. Essa enzima permite que os átomos de carbono do CO2 se liguem a uma molécula que já possui cinco carbonos e é conhecida como ribulose-1,5-bisfosfato, dando origem a uma molécula de seis carbonos que "se divide em duas". Desse modo, dá origem a duas moléculas de ácido 3-fosfoglicérico, que possui três carbonos.

Neste ponto, você entra no segundo estágio do ciclo de Calvin: redução. Nesta fase, ocorrem diferentes conversões mediadas por diferentes enzimas, mas o importante a ter em mente é que é aqui que o ATP começa a ser consumido para dar origem a moléculas estruturalmente cada vez mais complexas até o mais conhecido gliceraldeído. 3-fosfato é obtido, como G3P.

Neste ponto, temos seis moléculas G3P. Um deles "sai do ciclo" e é usado para formar glicose, momento em que alcançamos a tão esperada formação de matéria orgânica complexa assimilável por outros seres vivos. Este é o propósito do ciclo de Calvin.

Mas as outras cinco moléculas G3P entram no terceiro estágio do ciclo de Calvin, que é conhecido como regeneração. Nesta fase final, como o próprio nome sugere, as cinco moléculas G3P restantes passam por uma série de conversões em que a energia ainda é despendida para regenerar as moléculas de ribulose-1,5-bisfosfato, molécula para a qual, como vimos no início, o CO2 foi unido na fixação. Desta forma, o ciclo se fecha.