ما هي دورة كالفن و مراحلها و وظيفتها و أهميتها ؟

تُعرف باسم دورة كالفين ، أو دورة كالفين بنسون أو دورة تثبيت الكربون في عملية التمثيل الضوئي ، وهي مجموعة من العمليات الكيميائية الحيوية التي تحدث في ثغور البلاستيدات الخضراء للنباتات والكائنات ذاتية التغذية الأخرى التي يتم تغذيتها عن طريق التمثيل الضوئي .

التفاعلات التي تشكل هذه الدورة تنتمي إلى ما يسمى بالمرحلة المظلمة من عملية التمثيل الضوئي أو مرحلة الاعتماد على الضوء ، والتي يتم خلالها تثبيت ثاني أكسيد الكربون (CO ₂ ) المأخوذ من الغلاف الجوي ، ودمجه في الكائن الحي على شكل الجلوكوز (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) بفضل عمل إنزيم RuBisCo (ribulose-1،5-bisphosphate carboxylase / Oxygenase).

تدين دورة كالفن باسمها لمكتشفها ، الأمريكي ملفين كالفين ، الذي أكسبه جائزة نوبل في الكيمياء عام 1961. كان جيمس باشام وأندرو بنسون ، وجميعهم من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، من المتعاونين المهمين الآخرين معه في الدراسة.

مراحل دورة كالفين

تتكون دورة كالفن من ثلاث مراحل متميزة:

• المرحلة 1. تثبيت ثاني أكسيد الكربون _، يحفز إنزيم RuBisCo عملية الكربوكسيل لثاني فوسفات الريبولوز ، أي تثبيت ثاني أكسيد الكربون لتكوين PGA (حمض الفوسفوجليسيريك 3).
• Etapa 2.  Reducción de PGA a un azúcar (CH ₂ O) a través de la formación de glicealdehído-3-fosfato (GAP) con el NADPH (Nicotidamida adenina dinucleótido fosfato) y el ATP (Adenosín Trifosfato) producido en las reacciones dependientes de الضوء.
• المرحلة 3.  تجديد ريبولوز ثنائي فوسفات ، والذي يتطلب أيضًا ATP.

وظيفة دورة كالفين

تلعب دورة كالفين دورًا أساسيًا في حياة النبات: لتوليد الجلوكوز ، وهو أحد السكريات الرئيسية (مع ست ذرات كربون ) المستخدمة كيميائيًا كمصدر للطاقة ومادة هيكلية أو تخزينية .

تستخدم الدورة ستة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون _للحصول على واحد من الجلوكوز ، وربطها بمستقبلات مختلفة في دائرة تكرارية من التفاعلات الكيميائية التي تستهلك الطاقة (ATP).

ست دورات من الدورة ضرورية لتكوين جزيء الجلوكوز. بالإضافة إلى ذلك ، كل 3 دورات من الدورة ، يتم إنتاج جزيء ثلاثي الفوسفات ، يستخدم في عمليات أخرى مثل تخليق النشا.

أهمية دورة كالفين

دورة كالفن هي المسار الأيضي الوحيد الذي تستخدمه الكائنات ذاتية التغذية لدمج المادة غير العضوية التي تتغذى عليها

مثل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي _، الذي تطرده الكائنات الحية المتنفسة من كائناتها. يحدث هذا في كل من الكائنات الحية الضوئية والتركيب الكيميائي.

في الوقت نفسه ، تعد هذه العملية ذات أهمية بيئية هائلة ، حيث يتم تخزين الطاقة في هذه الدورة في الأنسجة النباتية التي تنتقل إلى أعلى في الهرم الغذائي

والتي تعمل كغذاء للحيوانات العاشبة ، والتي بدورها تقدم الطعام للحيوانات المفترسة .

من ناحية أخرى ، تساهم عملية تثبيت الكربون الموجود في ثاني أكسيد الكربون _{، وهو أحد} غازات الدفيئة المعروفة

في تبريد الغلاف الجوي وتقليل الغازات المسؤولة عن الاحتباس الحراري وتغير المناخ . لذلك ، فهي اليوم أكثر أهمية من أي وقت مضى.

منتجات دورة كالفين

تنتج دورة كالفن ذرة كربون ثابتة في كل دورة من دوراتها

لذا فهي تأخذ ثلاث دورات إلى الدورة (ودخول ثلاثة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون _، واحدًا تلو الآخر) لتكوين جزيء من Glyceraldehyde-3- phosphate (3GP) .

وبالتالي ، يمكن إعادة تدوير جزء من المادة المنتجة لإعادة تنشيط RuBisCo ويمكن استخدام جزء آخر لإنتاج الجلوكوز.