Çerxa Calvin

Çerxa Calvin (bi înglîzî: Calvin cycle), di karlêkên fotosentezê de rêçeyek çerxî ya kîmyayazîndeyî (bi înglîzî: biochemical) ye ko bi berhemanîna karbohîdrata sêkarbonî encam dide.^[1]

Danasîn

Riwek, kevz û bakteriyên fotosentezî, bi karlêkên fotosentezê ji molekulên neendamî yên wekî av û karbona dîoksîdê, molekulên endamî yên wekî glukoz, asîda amînî, çewrî û hwd çêdikin.

Karlêkên fotosentezê ji du beşên serekî pêk tên; karlêkên ronahiyê (karlêkên jêrdestê ronahiyê) û karlêkên nejêrdestê ronahiyê.

Di dawiya karlêkên ronahiyê de ATP û NADPH wekî berhemên karlekan peyda dibin. Di karlêkên nejêrdestê ronahiyê de, bi enerjiya ATP-yê, elektron û hîdrojenên NADPH-yê û karbon û oksîjenên karbona dîoksîdê, ji bo çêkirina karbohîdrat û awêteyên endamî tên bikaranîn.^[2]

Ji bo karlêkên jêrdestê ronahiyê, ronahî pêwist e, lê ji bo karlêkên nejêrdestê ronahiyê, pêdiviya rasterast bi ronahiyê nîn e.

RuBP (rîbuloza bîsfosfatî)

Rîbuloza 1, 5-bîsfosfatî (bi înglîzî:ribulose bisphosphate (RuBP)) awêteyek pênc karbonî ye. Di çerxa Calvin (bixwîne wekî “Kalvîn”) de wergira yekemîn a karbona dioksîdê ye. Ango çerxa Calvin bi molekula RuBP-yê dest pê dike. Heke di awêteyek de du fosfat li dû hev girêdayî bin, peyva du(di)fosfatî tê bikaranîn. Wekî mînak ADP du fosfatên li dû hev lixwe digire, loma wekî adenozîna dufosfatî (bi înglîzî: adenozîna diphosphate) tê navkirin. RuBP jî du fosfat lixwe digire, lê fosfatên wê ne li du hev in, rasterast bi hev ve girêdayî nîn in. Fosfatek bi karbona yekem, a din bi karbona pêncem a RuBP-yê ve girêdayî ye. Ji bo diyarkirina hebûna van herdu fosfatên rîbulozê li dewsa du, pêşgira bîs(bis) tê bikaranîn û awête jî wekî rîbuloza 1, 5-bîsfosfatî tê navkirin.

RuBisCO

RuBisCO kurtenavê enzîma karlêkê çerxa Calvin e. Navê enzîmê bi eslê xwe “rîbuloza bisfosfatî ya karboksîlaz-oksîjenaz” e û bi kurtî wekî “RuBisCO” tê navkirin.^[3] RuBisCO enzîmek aloz û gewre ye ji 16 binebeşan pêk tê.^[4]

Bi rîbuloza bîsfosfatî ve çespandina karbona dioksîdê, ji aliyê enzîmê RuBisCO ve tê hankirin. RuBisCO atoma karbonê ya karbona dîoksîdê bi RuBP-ya pênckarbonî ve girê dide.^[2]

Herwwisa enzîma RuBisCO oksîjenê bi rîbuloza bîsfosfatî ve girê dide û karlêkên ronahiyehenaseyê jî dide destpêkirin.

Di kloroplastê de proteîna herî zêde enzîma RuBisCO ye. Herwisa li ser erdê jî proteîna herî zêde û belav RuBisCO ye.^[5]

Çerxa Calvin

Karlêkên çerxa Calvin wekî karlêkên neronahiyê an jî karlêkên nejêrdestê ronahiyê tên navkirin.(bi înglîzî: light independent reactions). Ango ji bo rûdana karlêkan, çavkaniya enerjiyê rasterast ronahî nin e, loma hewceya karlêkan bi ronahiyê nîn e.

Di çerxa Calvin de, ATP wekî çavkaniya enerjiyê tên xerckirin û NADPH jî bo kêmkirinê tên bikaranîn ko elektronên bi enerjiya bilind ji bo çêkirina karbohîdrat werin xerckirin. Karbon bi şeweyê karbona dîoksîd tevlê çerxa Calvin dibe û bi şêweyê şekir (awêteya endamî) çerxê diterikîne.^[6]

Berhema pêşîn a çerxa Calvîn awêteyek sêkarbonî ya bi navê glîseraldehîd 3-fosfat, bi kurtî G3P ye. (bi înglîzî: glyceraldehyde 3-phosphate (G3P)). Ji bo berhemanîna molekulek G3P-ê divê karlêkên çerxa Calvîn sê caran rû bidin ko sê molekulên karbona dîoksîdê werin girêdan.^[6]

Ji bo çerxek, 2 NADPH û 3 ATP tên xerckirin. Ji bo berhemanîna yek molekulek G3P, di çerxa Calvîn de neh molekul ATP û şeş molekul NADPH tên xerckirin. Di karlêkên ronahiyê dê ATP û NADPH cardin tên çêkirin. Awêteyên endamî yên wekî glukoz, asîdên çewrî, asîdên amînî bi rêçeyên metabolî ji G3P tên çêkirin.^[7]Çerxa Calvin di riwek û kevzan de di stromaya kloroplastan de rû dide, di siyanobakteriyan de karlêkên çerxa Calvin di nav sîtoplazmayê de pêk tên.^[3]

Di çerxa Calvin de 13 cor karlêk rû dide, karlêkên çerxa Calvin ji aliyê 11 cor enzîman ve tên hankirin.^[8]Enzîmên bo karlêkên çerxa Calvin, ji aliyê pH-ya stromayê ve tên rêkxistin.^[9]

Karlêkên çerxa Calvin di sê qonaxên serekî de tên şîrovekirin:

1. Çespandina karbon (Girêdana karbon)

2. Kêmkirin û berhemanîna karbohîdrat

3. Dubare çêkirina rîbuloza bîsfosfatî (RuBP)

Çespandina karbon

Di çerxê de her carê molekulek karbona dîoksîdê tê girêdan. Di qonaxa çespandina karbonê de, karbona dîoksîd tevlê rîbuloza bisfosfatî (RuBP) dibe. RuBisCO vê karlêkê han dike. Wateya çespandina karbonê ev e ko, karbona di pêkhateya awêteya neendamî, ji atmosferê tê girtin û bi molekulek endamî ve tê girêdan.

Berhema karlêkê, awêteyek şeşkarbonî ya xwenegir e (bi înglîzî:unstable) û demildest parçeyê du beşan dibe, du molekulên 3-fosfoglîserat (3PG) a sêkarbonî peyda dibe.

Ji ber ko berhema pêşîn a ji çespendanina karbonê, berhemek sêkarbonî ye, çerxa Calvin wekî “rêçeya C₃” (bi înglîzî:C₃ pathway) jî tê navkirin.^[5]

Kêmkirin

Her molekulek 3-fosfoglîseratê, ji ATP-yê komek fosfatê werdigire û dibe 1,3-bîsfosfoglîserat. Paşê cotek elektronên NADPH-yê tevlê koma karboksîlê ya 1,3-bîfosfoglîseratê dibin, posfatek jî jê diqete û ji 1,3-bîsfosfoglîseratê, glîseraldehîd 3-fosfat (G3P) peyda dibe. G3P hê pirtir enerjî lixwe digire.

Gava sê molekulên karbona dîoksîdê yek bi yek tevlê çerxa Calvin dibin, ji G3P-yê şeş molekul peyda dibe. Ji vana tenê yek molekulek G3P-yê wekî berhema karlêkên çerxê, ji çerxê cihê dibe. Ev molekula sêkarbonî, di xaneyên riwekê de ji bo çêkirina molekulên endamî tê bikaranîn. 5 molekulên G3P-yê jî ji bo çêkirina 3 molekulên RuBP-yê dubare tên bikaranîn.^[6]

Dubare çêkirina rîbuloza bîsfosfatî (RuBP)

Pênc molekulên G3P-ya sêkarbonî, bi rêzekarlêkên aloz, û bi xerckirina sê ATP-yan ji nû ve rêz dibin û sê molekûlên RuBP-ya pênckarbonî peyda dibe û çerxa Calvin ji nû ve dest pê dike.^[6]

Encam

Ji bo berhemanîna molekulek G3P-yê, çerxa Calvin sê caran rû dide, 9 molekulên ATP-yê û 6 NADPH tên xerckirin. Glîseraldehîd 3-fosfat ji bo berhemanîna glukoz û awêteyên endamî yên wekî sukroz, nîşa, asîdên çewrî hwd tê xerckirin.

Ji bo berhemanîna molekulek glukozê çerxa Calvin 6 caran rû dide. Ji bo karlêkan, 6 molekul karbona dîoksîd wekî çavkaniya karbon û oksîjenên nav karbohîdratan tê xerckirin. Ji karlêkên ronahiyê 18 ATP û 12 NADPH tên bikaranîn.^[10] Ji bo karlêkan, 6 molekul karbona dîoksîd wekî çavkaniya karbon û oksîjenên nav karbohîdratan tê xerckirin. Ji karlêkên ronahiyê 18 ATP û 12 NADPH tên bikaranîn.^[5]

12 NADPH + 18 ATP + 6 CO2 ⇒ C₆H₁₂O₆ + 12 NADP⁺ + 18 ADP + 18 P_i + 6 H₂O

Dîrok

Çerxa Calvin bi xebatên di salên 1940an heta 1950yan de ji aliyê kîmyager Melvin Calvin (1911–1997), Andrew Benson (1917-2015), James Alan Bassham (1922 – 2012) û hevkarên wan ve hat diyarkirin. Ev çerx bi gelemperî wekî “çerxa Calvin” tê navkirin lê ji ber ko di xebatê de ne tenê yek kes lê keda sê zanyaran heye, hin caran ev çerx wekî “çerxa Calvin-Benson” an jî “çerxa Calvin-Benson-Bassam” tê navkirin.

Ji bo xebatên wê yên li ser karlêkên çespandina karbona dioksîdê, Melvin Calvin di sala 1961ê de di warê kîmyayê de bi xelata Nobelê hat xelatkirin.^[11]

Girêdanên derve

Ferhenga Biyolojiyê

Çavkanî

^ Cullen, K. E. (2009).Encyclopedia of Life Science. Newyork: Facts On File, Inc
^ ^a ^b Starr, C. (2007). Biology:concepts and applications (7th ed.). Boston, MA: Cengage Learning.
^ ^a ^b Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., & Stiling, P. (2017). Biology (4th ed.).
^ Losos, J., Mason, K., Johnson,G., Raven, P., & Singer, S. (2016). Biology (11th ed.). New York, NY: McGraw-Hill Education.
^ ^a ^b ^c Solomon, E., Martin, C., Martin, D., & Berg, L. (2015).Biology. Stamford: Cengage Learning.
^ ^a ^b ^c ^d Reece, Jane B. Campbell Biology : Jane B. Reece ... [et Al.]. 9th ed., Boston, Ma, Benjamin Cummings, 2011.
^ Postlethwait, J. H., & Hopson, J. L. (2006). Modern Biology. NY, United states: Holt Rinehart & Winston.
^ Ludwig, Martha - Hartwell, James - Raines, Christine A.- Simkin, Andrew J. Seminars in Cell & Developmental Biology. VL - 155 SP - 10 EP 2024/03/01/ [1]
^ Biochemistry. : Rawn, J.D. (1989) Biochemistry. Burlington, NC: Neil Patterson Publishers, Carolina Biological Supply Company. ISBN- 0-89278-400-8
^ Tymoczko, J.L., Berg, J.M. and Lubert Stryer (2015) Biochemistry, a short course. New York: W.H. Freeman & Company, A Macmillan Education Imprint.
^ The Nobel Prize in Chemistry 1961. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2024. Fri. 25 Oct 2024. [2]/

[ENCYCLOPEDIA_OF_Life_Science-1] Cullen, K. E. (2009).Encyclopedia of Life Science. Newyork: Facts On File, Inc

[Concepts_and_Applications-2] Starr, C. (2007). Biology:concepts and applications (7th ed.). Boston, MA: Cengage Learning.

[Biology-3] Brooker, R., Widmaier, E., Graham, L., & Stiling, P. (2017). Biology (4th ed.).

[McGraw-Hill-4] Losos, J., Mason, K., Johnson,G., Raven, P., & Singer, S. (2016). Biology (11th ed.). New York, NY: McGraw-Hill Education.

[VILLEE-5] Solomon, E., Martin, C., Martin, D., & Berg, L. (2015).Biology. Stamford: Cengage Learning.

[Campbell-6] Reece, Jane B. Campbell Biology : Jane B. Reece ... [et Al.]. 9th ed., Boston, Ma, Benjamin Cummings, 2011.

[Modern_Biology-7] Postlethwait, J. H., & Hopson, J. L. (2006). Modern Biology. NY, United states: Holt Rinehart & Winston.

[8] Ludwig, Martha - Hartwell, James - Raines, Christine A.- Simkin, Andrew J. Seminars in Cell & Developmental Biology. VL - 155 SP - 10 EP 2024/03/01/ [1]

[Biochemistry-9] Biochemistry. : Rawn, J.D. (1989) Biochemistry. Burlington, NC: Neil Patterson Publishers, Carolina Biological Supply Company. ISBN- 0-89278-400-8

[Biochemistry_-A_Short_Course-10] Tymoczko, J.L., Berg, J.M. and Lubert Stryer (2015) Biochemistry, a short course. New York: W.H. Freeman & Company, A Macmillan Education Imprint.

[11] The Nobel Prize in Chemistry 1961. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2024. Fri. 25 Oct 2024. [2]/

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]