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O Ciclo de Calvin ocorre no estroma de um cloroplasto em uma célula vegetal. O estroma é o fluido incolor que envolve o grana do cloroplasto, onde ocorre o primeiro passo da fotossíntese.
Quando se recorda das lições aprendidas nas aulas de ciências do liceu, a palavra "fotossíntese" é bastante difícil de esquecer. Afinal, é através deste processo que as plantas criam alimentos a partir do dióxido de carbono e da água, para além de produzirem o oxigénio de que tantas formas de vida no planeta necessitam para sobreviver. No entanto, os pormenores do processo podem ser um pouco confusos, bem como os locais dentro das plantasonde estas reacções fotossintéticas críticas têm lugar.
Ao nível mais simples, a fotossíntese ocorre em duas fases - as reacções dependentes da luz e as reacções independentes da luz, sendo esta última também conhecida como Ciclo de Calvin. Sabemos que estas duas fases são essenciais para a produção de oxigénio e para a geração de alimentos para as plantas, mas onde acontece toda esta magia biológica?
Fotossíntese
Desde as enormes baleias azuis até às mais pequenas algas, os organismos vivos precisam de alimentar o seu metabolismo de alguma forma. É aqui que entram em jogo as cadeias alimentares, com os predadores e carnívoros no topo, apoiados pelos herbívoros, que obtêm a sua energia da matéria orgânica das plantas.A energia que é armazenada na matéria vegetal tem origem no processo de fotossíntese, que converte a energia luminosa do sol, em combinação com dióxido de carbono e água.
A fotossíntese é realizada por plantas, algas e cianobactérias, que são conhecidas como fotoautotróficos Os organismos que se alimentam de outros organismos para se sustentarem são conhecidos como heterótrofos. O processo de fotossíntese é bastante complicado e tem várias etapas, mas pode ser simplificado numa equação geral - 6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2. Para aqueles que se dão melhor com palavras do que com equações, 6 moléculas de dióxido de carbono do ar + 6 moléculas de hidrogéniomoléculas do sistema vascular de uma planta + energia da luz solar é convertida em 1 molécula de gliceraldeído-3-fosfato (um hidrato de carbono simples) e 6 moléculas de oxigénio.
Todo o processo de fotossíntese ocorre dentro dos cloroplastos, localizados nas folhas das plantas, que também contêm clorofila - um pigmento verde nas plantas (armazenado no tilacoide) que é capaz de captar a energia luminosa do sol. O mesofilo é a camada média de células de uma folha, e a maioria dos cloroplastos está localizada na região superior (a camada paliçada) dessas células.Os estomas são os poros ou pequenos orifícios, normalmente na parte inferior da folha, onde podem ocorrer trocas gasosas. É assim que o dióxido de carbono é levado para dentro da folha para o seu papel na fotossíntese e onde o oxigénio é libertado como subproduto da fotossíntese.
A primeira fase da fotossíntese, como já foi referido, é designada por reacções dependentes da luz. Esta primeira fase da fotossíntese consiste na absorção da luz solar pela clorofila na membrana tilacoide do cloroplasto. Esta energia luminosa é depois convertida em energia química sob a forma de NADPH (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato) e ATP (adenosina trifosfato - o principalEsta conversão ocorre numa série de complexos proteicos denominados fotossistemas. Estes fotossistemas excitam electrões, que são depois transportados por moléculas portadoras de energia para alimentar a segunda fase da fotossíntese, que será explicada mais adiante. Uma explicação completa e detalhada dos Fotossistemas I e II, e das reacções globais dependentes da luz, pode ser encontradaaqui.
Leia também: O que é a fotossíntese?
O ciclo de Calvin
Após as reacções dependentes da luz, uma vez gerados o NADPH e o ATP, pode iniciar-se a segunda fase da fotossíntese. Estas reacções independentes da luz são também conhecidas como reacções no escuro (porque a luz não é um reagente) ou reacções de Ciclo de Calvin.
(Crédito da fotografia: Designua/Shutterstock) Como já foi referido, o dióxido de carbono é absorvido através dos estomas das plantas e desloca-se para o estroma do cloroplasto. O carbono do dióxido de carbono é "fixado" durante o Ciclo de Calvin, permitindo a síntese de açúcares. Tal como a fotossíntese pode ser dividida em duas fases principais, o Ciclo de Calvin também pode ser subdividido em três partes - fixação, redução e regeneração do carbono - todas elasque têm lugar no espaço interior dos cloroplastos, o estroma .
Fixação de carbono
Uma molécula de dióxido de carbono liga-se a uma molécula aceitadora de 5 carbonos (RuBP) para formar uma molécula de 6 carbonos, que se divide rapidamente em duas moléculas de 3 carbonos (ácido 3-fosfoglicérico), catalisada pela enzima rubisco, considerada por alguns como a proteína mais abundante na Terra! Durante esta etapa, 6 moléculas de ATP são convertidas em ADP.
Redução
O ATP e o NADPH gerados nas reacções dependentes da luz são agora utilizados para converter as duas moléculas de ácido 3-fosfoglicérico em duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato, que são açúcares de 3 carbonos. Durante esta etapa, 6 NADPH são convertidos em 6 NADP+ devido ao processo de redução (doação de um eletrão) que gera os açúcares de 3 carbonos (G3P).
Regeneração
Nesta terceira etapa do Ciclo de Calvin, algumas das moléculas de G3P irão produzir glicose, enquanto a maioria será regenerada para produzir RuBP, a molécula aceitadora do dióxido de carbono. Se se lembrar da equação da fotossíntese descrita acima, seis moléculas de dióxido de carbono foram anotadas como o reagente básico. Isto deve-se ao facto de serem necessárias seis voltas do Ciclo de Calvin para produzir um únicoAo longo de seis voltas do Ciclo de Calvin, duas moléculas de G3P sairão do ciclo, enquanto 10 moléculas de G3P serão regeneradas/recicladas em RuBP para que este ciclo essencial possa continuar!
Uma palavra final
Quando olhamos para uma folha de uma árvore, podemos não nos aperceber do complexo funcionamento interno que torna possível a sobrevivência da vida neste planeta. Essas folhas contêm a camada de células do mesófilo, onde estão contidos os cloroplastos, onde os estromas proporcionam o espaço para que as reacções independentes da luz tenham lugar. Essas mesmas folhas também têm os estomas na sua parte inferior, poros cuidadosamente reguladosque absorvem o dióxido de carbono necessário para o Ciclo de Calvin e libertam o subproduto oxigénio que nos permite respirar e sobreviver!
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