El Ciclo de Calvin

Las plantas usan la energía del Sol en diminutas fábricas de energía llamadas cloroplastos. Usando la clorofila en el proceso de la fotosíntesis, convierten la energía del Sol en una forma almacenable, en moléculas de azúcar ordenadas como la glucosa. De esta manera, el dióxido de carbono del aire y el agua del suelo que están en un estado más desordenado, se combinan para formar moléculas más ordenadas de azúcar.

El dióxido de carbono es capturado en un ciclo de reacciones conocido como ciclo de Calvin, o ciclo de Calvin-Benson en honor a sus descubridores. También se conoce como simplemente ciclo C₃. Las plantas que utilizan sólo el ciclo de Calvin para la fijación del carbono, se conocen como plantas C3. El dióxido de carbono se difunda en el estroma de los cloroplastos y se combina con un azúcar de cinco carbonos, la ribulosa-1,5-bifosfato (RuBP). La enzima que cataliza esta reacción se conoce como RuBisCo, una gran molécula que puede ser la molécula orgánica más abundante en la Tierra. Esta reacción catalizada produce un intermedio de 6 carbonos, que se descompone casi de inmediato para formar dos moléculas del compuesto de 3 carbonos el ácido 3-fosfoglicérico (3PGA). El hecho de que esta molécula de 3 carbonos sea el primer producto estable de la fotosíntesis, lleva a la práctica de llamar a esto el ciclo C₃.

En las plantas C3, la fotosíntesis, la fijación del carbono y el ciclo de Calvin se producen todos en un solo cloroplasto.

En las plantas C4, la fotosíntesis se lleva a cabo en el cloroplasto de una célula de pared delgada del mesófilo, y se entrega un ácido de 4 carbonos a una célula de pared gruesa de la vaina fascicular, donde el ciclo de Calvin se produce en un cloroplasto de esa segunda célula. Esto protege al ciclo de Calvin de los efectos de la fotorrespiración.

En las plantas CAM, la fotosíntesis y la fijación inicial de carbono se producen por la noche, y el ácido de 4 carbonos se almacena en la vacuola de la célula. Durante el día, opera el ciclo de Calvin en los mismos cloroplastos.

La energía a partir del ATP y de la coenzima reducida NADPH, se utiliza para eliminar del 3PGA un grupo fosfato, y reducir el difosfoglicerato resultante (DPGA), para producir el azúcar de 3 carbonos gliceraldehído-3-fosfato (G3P). Parte de este G3P se utiliza para regenerar la RuBP y continuar el ciclo, pero otra parte está disponible para la síntesis molecular y se utiliza para hacer difosfato de fructosa. El difosfato de fructosa se utiliza a continuación para hacer glucosa, sacarosa, almidón y otros carbohidratos.