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卡爾文循環

卡爾文循環(英語:Calvin cycle,或簡稱卡氏循環,又译作开尔文循环)是由美國加州大學伯克利分校梅爾文·卡爾文安德魯·本森英语Andrew Benson詹姆斯·巴沙姆英语James Bassham 3 人發現。梅爾文·卡爾文於1961年獲得諾貝爾化學獎。卡爾文循環是光合作用碳反應的一部分,反應場所為葉綠體內的基質,分為三個階段:羧化還原二磷酸核酮糖的再生。

卡爾文循環內部架構
卡爾文循環

卡爾文循環是一種類似克雷伯氏循環新陳代謝過程,其可使起始物質以分子的形態進入和離開這循環後發生再生。二氧化碳形態進入,並以的形態離開。整個循環是利用ATP作為能量來源,並以降低能階的方式來消耗NADPH,如此以增加高能電子來製造糖。其製造出來的碳水化合物並不是葡萄糖,而是一種稱為3-磷酸甘油醛的三碳糖。為了要合成1摩尔這種碳,整個循環過程必須發生3次的取代作用,將3摩尔的二氧化碳固定。

過程

碳的固定

卡爾文循環將每個CO2附著在一個稱為二磷酸核酮糖(ribulose bisphosphate;簡稱RuBP)的五碳糖磷酸酯上。催化這起始步驟的酵素是二磷酸核酮糖羧化酶(RuBP carboxylase,又稱rubisco,簡寫RuBisCO,是葉綠體中含量最多的蛋白質,同時也因另一個反應而稱為1,5-二磷酸核酮糖加氧酶)。這個反應的產物,是一種含6個碳且不穩定的中間產物,其立即就會分裂為二摩尔3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)。[1]

3-磷酸甘油醛的合成

每個3-磷酸甘油酸會從ATP接收一個額外的磷酸根,形成中間物1,3-二磷酸甘油酸(1,3-bisphosphoglycerate;DPGA)。而後,DPGA接收由NADPH所捐出的電子對,並釋出一號碳上——也就是剛才接收的——那一個磷酸根,變成甘油醛-3-磷酸(glyceraldehyde 3-phosphate, G3P;又稱3-phosphoglyceraldehyde, PGAL)。由NADPH而來的電子还原了3-磷酸甘油酸中的羧基(carboxyl group),使PGAL生成一個羰基(carbonyl group),如此可駐留更多的位能。

G3P是一種由葡萄糖經過醣酵解所產生的三碳糖。每3摩尔的CO2可產生6摩尔的G3P,但是只有1摩尔的這種三碳糖能夠真正被獲得。循環一開始是以具有15個碳的碳水化合物去形成3摩尔的五碳糖RuBP。現在具有18個碳的碳水化合物形成了6摩尔的G3P,1摩尔脫離了循環而被植物細胞所使用,但是其他的5摩尔則被回收以形成3摩尔的RuBP。

核酮糖二磷酸(RuBP)的再形成

在一連串反應中,5摩尔G3P碳骨架,在卡尔文循环的最後一個步驟被重新分配為3摩尔的RuBP。為了完成這個步驟,此循環多耗費了3摩尔的ATP,接著RuBP又準備好再度接收CO2,使整個循環又可以繼續。為了合成1摩尔G3P,卡尔文循环總共需消耗9摩尔的ATP和6摩尔的NADPH,然後藉由光反應可再補充這些ATP和NADPH。G3P是卡尔文循环中的副產品,並且又是整個新陳代謝步驟的起動物質,可以用來以合成其他的有機化合物,包括葡萄糖和其他碳水化合物。

單獨的光反應和單獨的卡爾文循環,都不能直接利用CO2來製造葡萄糖。光合作用是一種在完整的葉綠體中會自然發生的現象,而且葉綠體整合了光合作用的兩個階段。

相關條目

參考文獻

  • Bassham JA. Mapping the carbon reduction cycle: a personal retrospective. Photosyn. Res. 2003, 76 (1-3): 35–52. PMID 16228564. doi:10.1023/A:1024929725022. 
  • Diwan, Joyce J. . Biochemistry and Biophysics, Rensselaer Polytechnic Institute. 2005 [2018-01-27]. (原始内容存档于2005-03-16). 
  • Portis, Archie; Parry, Martin. (PDF). Photosynthesis Research. 2007, 94 (1): 121–143 [2018-01-27]. PMID 17665149. doi:10.1007/s11120-007-9225-6. (原始内容 (PDF)存档于2012-03-12). 

延伸閱讀

  • Rubisco Activase, from the Plant Physiology Online website(页面存档备份,存于互联网档案馆
  • Thioredoxins, from the Plant Physiology Online website(页面存档备份,存于互联网档案馆
  • 卡爾文循環 環境科學辭典.雙語詞匯、學術名詞暨辭書資訊網.國家教育研究院(页面存档备份,存于互联网档案馆

外部連結

  • The Calvin Cycle and the Pentose Phosphate Pathway(页面存档备份,存于互联网档案馆) from Biochemistry, Fifth Edition by Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko and Lubert Stryer. Published by W. H. Freeman and Company (2002).

參考來源

  1. ^ [1] (页面存档备份,存于互联网档案馆),教育百科,國家教育研究院辭書_卡爾文循環

卡爾文循環, 此條目需要擴充, 2010年9月19日, 请協助改善这篇條目, 更進一步的信息可能會在討論頁或扩充请求中找到, 请在擴充條目後將此模板移除, 英語, calvin, cycle, 或簡稱卡氏循環, 又译作开尔文循环, 是由美國加州大學伯克利分校梅爾文, 卡爾文, 安德魯, 本森, 英语, andrew, benson, 和詹姆斯, 巴沙姆, 英语, james, bassham, 人發現, 梅爾文, 卡爾文於1961年獲得諾貝爾化學獎, 是光合作用裡碳反應的一部分, 反應場所為葉綠體內的基質, 分為三. 此條目需要擴充 2010年9月19日 请協助改善这篇條目 更進一步的信息可能會在討論頁或扩充请求中找到 请在擴充條目後將此模板移除 卡爾文循環 英語 Calvin cycle 或簡稱卡氏循環 又译作开尔文循环 是由美國加州大學伯克利分校梅爾文 卡爾文 安德魯 本森 英语 Andrew Benson 和詹姆斯 巴沙姆 英语 James Bassham 3 人發現 梅爾文 卡爾文於1961年獲得諾貝爾化學獎 卡爾文循環是光合作用裡碳反應的一部分 反應場所為葉綠體內的基質 分為三個階段 羧化 還原和二磷酸核酮糖的再生 卡爾文循環內部架構 卡爾文循環 卡爾文循環是一種類似克雷伯氏循環的新陳代謝過程 其可使起始物質以分子的形態進入和離開這循環後發生再生 碳以二氧化碳形態進入 並以糖的形態離開 整個循環是利用ATP作為能量來源 並以降低能階的方式來消耗NADPH 如此以增加高能電子來製造糖 其製造出來的碳水化合物並不是葡萄糖 而是一種稱為3 磷酸甘油醛的三碳糖 為了要合成1摩尔這種碳 整個循環過程必須發生3次的取代作用 將3摩尔的二氧化碳固定 目录 1 過程 1 1 碳的固定 1 2 3 磷酸甘油醛的合成 1 3 核酮糖二磷酸 RuBP 的再形成 2 相關條目 3 參考文獻 4 延伸閱讀 5 外部連結 6 參考來源過程 编辑碳的固定 编辑 卡爾文循環將每個CO2附著在一個稱為二磷酸核酮糖 ribulose bisphosphate 簡稱RuBP 的五碳糖磷酸酯上 催化這起始步驟的酵素是二磷酸核酮糖羧化酶 RuBP carboxylase 又稱rubisco 簡寫RuBisCO 是葉綠體中含量最多的蛋白質 同時也因另一個反應而稱為1 5 二磷酸核酮糖加氧酶 這個反應的產物 是一種含6個碳且不穩定的中間產物 其立即就會分裂為二摩尔的3 磷酸甘油酸 3 phosphoglycerate 1 3 磷酸甘油醛的合成 编辑 每個3 磷酸甘油酸會從ATP接收一個額外的磷酸根 形成中間物1 3 二磷酸甘油酸 1 3 bisphosphoglycerate DPGA 而後 DPGA接收由NADPH所捐出的電子對 並釋出一號碳上 也就是剛才接收的 那一個磷酸根 變成甘油醛 3 磷酸 glyceraldehyde 3 phosphate G3P 又稱3 phosphoglyceraldehyde PGAL 由NADPH而來的電子还原了3 磷酸甘油酸中的羧基 carboxyl group 使PGAL生成一個羰基 carbonyl group 如此可駐留更多的位能 G3P是一種由葡萄糖經過醣酵解所產生的三碳糖 每3摩尔的CO2可產生6摩尔的G3P 但是只有1摩尔的這種三碳糖能夠真正被獲得 循環一開始是以具有15個碳的碳水化合物去形成3摩尔的五碳糖RuBP 現在具有18個碳的碳水化合物形成了6摩尔的G3P 1摩尔脫離了循環而被植物細胞所使用 但是其他的5摩尔則被回收以形成3摩尔的RuBP 核酮糖二磷酸 RuBP 的再形成 编辑 在一連串反應中 5摩尔G3P碳骨架 在卡尔文循环的最後一個步驟被重新分配為3摩尔的RuBP 為了完成這個步驟 此循環多耗費了3摩尔的ATP 接著RuBP又準備好再度接收CO2 使整個循環又可以繼續 為了合成1摩尔G3P 卡尔文循环總共需消耗9摩尔的ATP和6摩尔的NADPH 然後藉由光反應可再補充這些ATP和NADPH G3P是卡尔文循环中的副產品 並且又是整個新陳代謝步驟的起動物質 可以用來以合成其他的有機化合物 包括葡萄糖和其他碳水化合物 單獨的光反應和單獨的卡爾文循環 都不能直接利用CO2來製造葡萄糖 光合作用是一種在完整的葉綠體中會自然發生的現象 而且葉綠體整合了光合作用的兩個階段 相關條目 编辑光合作用 G3P ATP NADPH參考文獻 编辑Bassham JA Mapping the carbon reduction cycle a personal retrospective Photosyn Res 2003 76 1 3 35 52 PMID 16228564 doi 10 1023 A 1024929725022 Diwan Joyce J Photosynthetic Dark Reaction Biochemistry and Biophysics Rensselaer Polytechnic Institute 2005 2018 01 27 原始内容存档于2005 03 16 Portis Archie Parry Martin Discoveries in Rubisco Ribulose 1 5 bisphosphate carboxylase oxygenase a historical perspective PDF Photosynthesis Research 2007 94 1 121 143 2018 01 27 PMID 17665149 doi 10 1007 s11120 007 9225 6 原始内容 PDF 存档于2012 03 12 延伸閱讀 编辑Rubisco Activase from the Plant Physiology Online website 页面存档备份 存于互联网档案馆 Thioredoxins from the Plant Physiology Online website 页面存档备份 存于互联网档案馆 卡爾文循環 環境科學辭典 雙語詞匯 學術名詞暨辭書資訊網 國家教育研究院 页面存档备份 存于互联网档案馆 外部連結 编辑The Biochemistry of the Calvin Cycle at Rensselaer Polytechnic Institute The Calvin Cycle and the Pentose Phosphate Pathway 页面存档备份 存于互联网档案馆 from Biochemistry Fifth Edition by Jeremy M Berg John L Tymoczko and Lubert Stryer Published by W H Freeman and Company 2002 參考來源 编辑 1 页面存档备份 存于互联网档案馆 教育百科 國家教育研究院辭書 卡爾文循環 取自 https zh wikipedia org w index php title 卡爾文循環 amp oldid 75638972, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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