Ciclo de Calvin

Graduada em Ciências Biológicas (Unifesp, 2013)

O processo de fotossíntese acontece em dois momentos: um que acontece durante o dia, na presença de luz e outro que acontece independente dela. Em decorrência disso o processo é divido em duas fases: a chamada de fase clara ou fase luminosa ou ainda fase fotoquímica e a chamada de fase escura, ou fase química. O ciclo de Calvin é o ciclo bioquímico que acontece durante a fase escura do processo de fotossíntese, também chamado de ciclo das pentoses.

Este processo bioquímico se divide em três fases: a fixação do carbono, as reações de redução e a regeneração da enzima 1,5-ribulose-bifosfato (RuBP). Este ciclo consiste em prover glicose e outros compostos orgânicos para a planta, através da fixação de carbono vindo do CO2 atmosférico e da ação da enzima-chave do ciclo, a ribulose bifosfato carboxilase-oxidase, ("RuBisCO"), seguida de diversas reações redox dos produtos obtidos durante a primeira fase da fotossíntese, ATP e NADPH. Apesar desta fase ser chamada de fase escura, ela precisa que a enzima RuBisCO esteja na sua forma reduzida, o que acontece através da ação luminosa. Esta nomenclatura baseia-se no fato de que as reações da “fase clara” da fotossíntese acontecem na membrana dos tilacoides, enquanto que as reações do ciclo de Calvin acontecem no estroma, porção interna dos cloroplastos. Isso significa então que esta fase não pode de fato acontecer no escuro, como o nome sugere.

Ciclo de Calvin. Ilustração: Yikrazuul [CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons [traduzido]

Durante a fixação, o carbono que está presente na molécula de CO2 atmosférico (cuja entrada na planta se dá pelos estômatos) se liga a molécula de RuBP, formando uma molécula de 6 carbonos. Esta nova molécula, no entanto, é um produto instável e através da ação da RuBisCO é divida em duas moléculas estáveis de ácido fosfoglicérico (PGA), contendo 3 carbonos cada.

Em seguida, moléculas de ATP e NADPH são reduzidas e em contato com as moléculas de PGA, convertem estas em moléculas de açúcar de três carbonos, chamadas aldeído fosfoglicérico (PGAL).

Por fim, as moléculas de PGAL podem finalizar o ciclo sendo usadas para formar a glicose. No entanto nem todas as moléculas de PGAL saem do ciclo e são usadas para gerar glicose. Algumas moléculas de PGAL, através de uma rede complexa de carboidratos, retornam para regenerar o receptor RuBP. De fato, neste ciclo são necessárias 3 moléculas de CO2 fixadas, formando seis moléculas de PGAL onde apenas uma delas sai do ciclo e as outras 5 são usadas para recicladas em RuBP. Sendo assim, para formar uma molécula de glicose de seis carbonos, são necessárias 6 “voltas” neste ciclo, totalizando seis moléculas de CO2, 18 de ATP e 12 de NADPH.

É valido lembrar que assim como a fase clara é extremamente importante para gerar moléculas de ATP e NAPDH que serão substratos importantes da fase escura, também é extremamente importante a redução destas moléculas durante a fase escura, para que elas possam voltar ao ciclo e serem novamente substrato de oxidação durante a fase clara.

O ciclo de Calvin é extremamente importante para a vida num contexto amplo, pois, é através desta reação que o carbono encontrado na atmosfera em forma de dióxido de carbono é incorporado em uma molécula orgânica de glicose e daí ser usada pela própria planta e também pelos organismos que se alimentam dela.

Referências:

Soderberg, T. (n.d.). Carboxylation and decarboxylation reactions. In Organic chemistry with a biological emphasis (section 13.5). Acesso em: Out 31, 2017. Disponível em: UC Davis ChemWiki: < https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Organic_Chemistry_Textbook_Maps/Map%3A_Organic_Chemistry_with_a_Biological_Emphasis_(Soderberg)/13%3A_Reactions_with_stabilized_carbanion_intermediates_I/13.5%3A_Carboxylation_and_decarboxylation_reactions >

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). Photosynthesis. In Campbell biology (10th ed., pp. 199-200). San Francisco, CA: Pearson.

Koning, R. E. (1994). Calvin cycle. Em Plant physiology information website. Disponível em http://plantphys.info/plant_physiology/calvincycle.shtml.

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