カルビン サイクル
人間を含む地球上のすべての生物は、炭素ベースの生命体です。驚異的な人体の複雑な分子は、炭素の骨格の上に構築されています。自分が炭素ベースであることをすでに知っている可能性がありますが、その炭素がどこから来るのか考えたことはありますか?
体内の炭素原子は、二酸化炭素 (CO2 ) ずっと前に空気中の分子。炭素原子は、カルビン サイクルと呼ばれる光合成の第 2 段階から、人間や他の生命体に入ります。
カルビン サイクルとは?
植物の二酸化炭素は、気孔として知られる気孔を通って葉の内部に入り、葉緑体間質に入ります。葉緑体間質は、糖が生成されるカルビン回路の反応の一部です。これらの反応は、光によって直接駆動されないため、光非依存性としても知られています。
カルビン回路では、炭素原子が固定され (有機分子に統合され)、3 つの炭素原子を含む糖を構築できます。
このプロセスは、光反応に由来する ATP と NADPH に依存し、促進されます。チラコイド膜での光反応とは異なり、カルビン回路反応は葉緑体の間質または内部で発生します (下のカルビン回路図)。
カルビン サイクルの反応
カルビン サイクルの反応は、次の 3 つの主要な段階に分けることができます。
<オール>一般的なカルビン サイクル図は次のとおりです:
1 つの G3P 分子がサイクルを終了し、グルコース合成に寄与するには、3 つの CO
カルビン サイクル図の反応物と生成物の概要
カルビン サイクルは、カルビン サイクルを離れてグルコースの形成に寄与できる 1 つの G3P 分子を生成するために 3 回繰り返される必要があります。 1 つの正味の G3P が生成されるときに、カルビン サイクルに出入りするキー分子の数をまとめてみましょう。カルビン サイクルの 3 ターン:
<オール>光合成
光合成 カルビン サイクルは、二酸化炭素 (CO2 )、いくつかの炭素-水素 (C–H) 結合を含み、CO2 よりも大幅に還元されます .
光合成には 2 つの段階があります:
光依存反応: 名前が示すように、これらの反応は光を必要とし、主に日中に発生します。
光に依存しない反応: これは、暗反応またはカルビン サイクルとも呼ばれ、日光の有無にかかわらず発生します。
植物細胞は、有機分子を構築するために光反応によって得られる原材料を利用します:
<オール>光エネルギーは、炭水化物、特にデンプンとスクロースの形で植物に蓄えられます。このプロセスに必要な炭素と酸素は、CO2 から得られます。 、そして炭素固定のためのエネルギーはATPから得られ、光合成の過程で生成されたNADPH.
CO2 から炭水化物が生成される過程 カルビンサイクルとして知られています。それを発見した科学者メルビン・カルビンにちなんで名付けられました。カルビンサイクルによって炭素固定を行う植物は C3 と呼ばれます 植物。
光合成生物の共通の発達の過去は驚くべきものであり、基本的なプロセスは期間にわたってほとんど変化していません。光合成のプロセス カルビン サイクルは、熱帯雨林の巨大な葉から非常に小さなシアノバクテリアに至るまで、生物の中で同じままです。
光合成の構成要素も同じで、水を電子供与体として使用します。光化学系の機能は、光を吸収し、電子伝達系を利用してエネルギーを使用可能な形に変えることです。光合成カルビン サイクルの反応は、炭水化物の分子をこのエネルギーと結合します。
ただし、すべての生物地球化学的サイクルの場合と同様に、いくつかの条件により、基本的なパターンに影響を与える適応が生じます。乾燥気候の植物では、光合成のプロセスは、水を保持する適応によって変化しました。過酷な灼熱の中での水の一滴一滴とエネルギー源は、生き残るために利用されなければなりません。そのような植物では、いくつかの適応が進化しました。
CO2 のより持続可能な利用 暑い日には気孔が開かないため、二酸化炭素の供給が少なくても植物は光合成を行うことができます。別の適応により、植物は夜間に予備的なカルビンサイクル反応を実行できます。これは、この時点で気孔が開くため、温度が低いために水が節約されるためです。さらに、この適応により、植物は気孔を開くことさえせずに光合成レベルを下げることができます。これは、非常に乾燥した暑い気候に直面するための厳しいメカニズムです.
カルビン サイクルには、一般に RuBisCO と呼ばれるリブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼという酵素が必要です。トリオースリン酸、3-ホスホグリセリン酸 (3-PGA)、グリセルアルデヒド-3P (GAP)、およびジヒドロキシアセトンリン酸 (DHAP) を生成し、これらはすべて、ヘキソースリン酸であるフルクトース-1,6-ビスリン酸およびフルクトース 6-リン酸。
C3 サイクルの製品
カルビン サイクルの各繰り返しは、1 つの炭素分子を固定しますが、1 つのグリセルアルデヒド-3 リン酸分子を作成するには、カルビン サイクルを 3 回繰り返す必要があります。 2 つのグリセルアルデヒド-3 リン酸分子が結合すると、1 つのグルコース分子が形成されます。 3 分子の ATP と 2 分子の NADPH は、3-ホスホグリセリン酸をグリセルアルデヒド-3 リン酸に還元するプロセスと、RuBP の復元に利用されます。 18 の ATP 分子と 12 の NADPH 分子が、1 つのグルコース分子の形成に使用されます。
C3の要点 サイクル
C3 サイクルとは、暗闇で起こる光合成の反応を意味します。
それは独立して光に依存し、エネルギーの重要なキャリアは光依存反応の生成物です。カルビン サイクルの初期段階では、光に依存しない反応が始まり、二酸化炭素が固定されます。
次の段階では、3 PGA が ATP と NADPH によって G3P に還元されます。その後、ATP と NADPH は ATP と NADP+ に変換されます。最後の段階では、RuBP が復元されます。これは、より多くの二酸化炭素を固定するのに役立ちます.
よくある質問
<強い>1.カルビン サイクルとは
C3 とも呼ばれるカルビン回路 サイクルは、炭素サイクルから糖への炭素原子のルート化を含む一連の生化学反応に付けられた名前です。植物細胞の葉緑体で発生します。
<強い>2.カルビン サイクルのさまざまなステップは何ですか?
カルビン サイクルは、次の 3 つの主要なステップで発生します。
<オール><強い>3.カルビン サイクルの最終製品とは?
二酸化炭素は、カルビン サイクルの炭素固定ステップで安定している有機中間体に結合します。
<強い>4.カルビン回路における炭素固定とは?
カルビン サイクルの 3 番目のステップは、サイクルを開始するリブロース二リン酸が G3 から復元されるため、再生として知られています。 P.
