הבדלים בין גרסאות בדף "מעגל קלווין"

נוספו 2,441 בתים ,  לפני 12 שנים
מ
שיפור מבנה הערך
מ (זוטות)
מ (שיפור מבנה הערך)
== התהליך ==
 
מעגל קלווין מתרחש ב[[סטרומה (בוטניקה)|סטרומה]] שב[[כלורופלסט]]ים בצמחים, ובמבנים אחרים (או ב[[ציטופלזמה]]) בחיידקים. בהשוואה, שלבי האור של הפוטוסינתזה מתרחשים ב[[תילקואיד]]ים של הכלורופלסטים בצמחים וב[[ממברנת התא]] בחיידקים. מהות ההבדל הוא שלשלבי האור נדרשת הפרדה ממברנלית כלשהי, כיוון ששלבי האור בפוטוסינתזה מבוססים על הפרדה מרחבית של [[מטען חשמלי|מטענים חשמליים]] ויצירת הפרשי ריכוזים משני צידי הממברנה. עניין זה '''הכרחי''' להתקיימות שלבי האור של הפוטוסינתזה. הפרדה זו אינה רלוונטית במעגל קלווין, ולכן הוא מתרחש בחלל הנוזלי של הכלורופלסט או של התא.
מעגל קלווין מתרחש ב[[סטרומה (בוטניקה)|סטרומה]] שב[[כלורופלסט]]ים בצמחים, ובמבנים אחרים (או ב[[ציטופלזמה]]) בחיידקים. ה[[אנזים]] החשוב ביותר במעגל מכונה '''רוביסקו''' (RuBisCO, קיצור של ריבולוז-1,5-ביספוספט קרבוקסילאז/אוקסיגנאז); זהו האנזים הנפוץ ביותר על-פני [[כדור הארץ]]. האנזים מזרז את השלב הראשון במעגל: קשירתה של [[מולקולה|מולקולת]] פחמן דו-חמצני למולקולה חמש-פחמנית של הפחמימה ריבולוז-1,5-ביספוספט. המולקולה השש-פחמנית שנוצרת מתפצלת מיידית לשתי פחמימות תלת-פחמניות, אשר מהוות את חומר המוצא ל[[גלוקוז]] ול[[פרוקטוז]]. ריבולוז עצמו ממוחזר ועומד מוכן לקליטת מולקולה נוספת של פחמן דו-חמצני. היות שכל רכיבי המסלול ממוחזרים תמידית (מלבד פחמן דו-חמצני, הנקלט מה[[אוויר]]), מדובר במעגל. הגלוקוז והפרוקטוז הנוצרים מתרכבים לקבלת [[סוכרוז]], הפחמימה העיקרית המועברת לכל חלקי הצמח. חלק מהגלוקוז נשמר ב[[תא]] באופן זמני או קבוע כ[[עמילן]] או כ[[תאית]].
 
מעגל קלווין נחלק לשלושה שלבים:
לצורך שינוע המעגל נדרשת [[אנרגיה]], המסופקת בצורת [[ATP]], וכן נדרשים [[אלקטרון|אלקטרונים]] ו[[פרוטון|פרוטונים]], המסופקים באמצעות נשא האלקטרונים [[NAD|NADPH]]. שני רכיבים אלו מיוצרים, כאמור, בשלב הראשון של הפוטוסינתזה, ולשם ייצורם נדרשת אנרגיית אור. למרות שבאופן מסורתי מכונה מעגל קלווין "תגובות החושך" של הפוטוסינתזה, הרי שכינוי זה שגוי למדי, כיוון שכמה מהאנזימים המשתתפים במעגל דורשים אף הם אנרגיית אור לשם הפעלתם; פעילותו של מעגל קלווין נחלשת בצורה ניכרת בחשכה. השם המדויק והמדעי של מעגל קלווין הוא "תגובות קיבוע הפחמן הדו-חמצני" (ב[[אנגלית]]: CO<sub>2</sub> fixation או CO<sub>2</sub> assimilation). ב"קיבוע" הכוונה לשילוב של תרכובת אי-אורגנית בתרכובות אורגניות (ובמעגל קלווין: שילוב של שש מולקולות פחמן דו-חמצני, וכן אלקטרונים ופרוטונים (יחדיו: 12 [[אטום|אטומי]] [[מימן]]) ליצירת מולקולה אחת של גלוקוז).
# '''קיבוע''' או '''קרבוקסילציה''': בשלב זה נקלט הפחמן הדו-חמצני מהאוויר ומתרכב עם הפחמימה ריבולוז-1,5-ביספוספט. "קיבוע" פירושו שילוב של תרכובת אי-אורגנית בתרכובות אורגניות. פחמן דו-חמצני (CO<sub>2</sub>) מהווה למעשה קבוצת [[קרבוסילט]] (<sup>-</sup>COO) כשהוא משתלב בתרכובת אורגנית, ומכאן המונח "קרבוקסילציה". ריבולוז-1,5-ביספוספט מורכב מ-5 [[אטום|אטומי]] [[פחמן]]. לאחר ההתרכבות עם פחמן דו-חמצני מתקבל תוצר ביניים שש-פחמני, אשר מייד מתפצל לשתי תרכובות תלת-פחמניות.
# '''[[חיזור]]''': התרכובות התלת-פחמניות מתחזרות (כלומר: מקבלות [[אלקטרון|אלקטרונים]]) והופכות לפחמימה. החיזור הוא '''מטרתו האולטימטיבית''' של מעגל קלווין ואף של תהליך הפוטוסינתזה כולו. פחמן דו-חמצני הוא תרכובת הפחמן ה[[חמצון|מחומצנת]] ביותר בטבע (הפחמן דל באלקטרונים, כיוון שאטומי ה[[חמצן]] ה[[אלקטרושליליות|אלקטרושליליים]] מושכים את האלקטרונים אליהם). יצורים חיים אינם מסוגלים להשתמש בפחמן מחומצן כל כך, ולצורך שילוב הפחמן בתרכובות הייצור נדרש חיזורו.
# '''מחזור''': הפחמימה התלת-פחמנית שנוצרה נפלטת מהמעגל ומשמשת חומר ראשוני ל[[סינתזה (כימיה)|סינתזה]] של אין-ספור תרכובות בתא. ריבולוז-1,5-ביספוספט מיוצר מחדש בכדי שהמעגל ימשיך להתקיים. הריבולוז-1,5-ביספוספט הממוחזר מוכן כעת לקליטת מולקולה נוספת של פחמן דו-חמצני. היות שכל רכיבי המסלול ממוחזרים תמידית (מלבד פחמן דו-חמצני, הנקלט מה[[אוויר]]), מדובר במעגל.
 
[[תמונה:RuBisCo (8x2subunits-plants-algae) + (2subs-photosynthBacteria).JPG|שמאל|ממוזער|300px|המבנה המרחבי של האנזים רוביסקו בצמחים (מימין) ובחיידקים]]
 
ה[[אנזים]] החשוב ביותר במעגל מכונה '''רוביסקו''' (RuBisCO, קיצור של ריבולוז-1,5-ביספוספט קרבוקסילאז/אוקסיגנאז); זהו האנזים הנפוץ ביותר על-פני [[כדור הארץ]]. האנזים מזרז את השלב הראשון במעגל, שלב הקיבוע.
 
לצורך שינוע המעגל נדרשת [[אנרגיה]], המסופקת בצורת [[ATP]], וכן נדרשים [[אלקטרון|אלקטרונים]] ו[[פרוטון|פרוטונים]], המסופקים באמצעות נשא האלקטרונים [[NAD|NADPH]]. שני רכיבים אלו מיוצרים, כאמור, בשלב הראשון של הפוטוסינתזה, ולשם ייצורם נדרשת אנרגיית אור. האלקטרונים והפרוטונים עצמם מגיעים מ[[מים]]: אנרגיית האור גורמת לפיצול מולקולת מים לחמצן, אלקטרונים ופרוטונים. החמצן נפלט אל האוויר (זהו המקור לחמצן שמייצרים הצמחים) והאלקטרונים והפרוטונים משמשים לחיזור פחמן דו-חמצני במעגל קלווין.
 
לצורך שינוע המעגל נדרשת [[אנרגיה]], המסופקת בצורת [[ATP]], וכן נדרשים [[אלקטרון|אלקטרונים]] ו[[פרוטון|פרוטונים]], המסופקים באמצעות נשא האלקטרונים [[NAD|NADPH]]. שני רכיבים אלו מיוצרים, כאמור, בשלב הראשון של הפוטוסינתזה, ולשם ייצורם נדרשת אנרגיית אור. למרות שבאופן מסורתי מכונה מעגל קלווין "תגובות החושך" של הפוטוסינתזה, הרי שכינוי זה שגוי למדי, כיוון שכמה מהאנזימים המשתתפים במעגל דורשים אף הם אנרגיית אור לשם הפעלתם; פעילותו של מעגל קלווין נחלשת בצורה ניכרת בחשכה. השם המדויק והמדעי של מעגל קלווין הוא "תגובות קיבוע הפחמן הדו-חמצני" (ב[[אנגלית]]: CO<sub>2</sub> fixation או CO<sub>2</sub> assimilation). ב"קיבוע"או הכוונה לשילוב של תרכובת אי-אורגנית בתרכובות אורגניות (ובמעגל קלוויןבקיצור: שילוב"תגובות של שש מולקולות פחמן דו-חמצני, וכן אלקטרונים ופרוטונים (יחדיו: 12 [[אטום|אטומי]] [[מימן]]) ליצירת מולקולה אחת של גלוקוז)הפחמן".
 
{{יצור אנרגיה בתא}}
8,535

עריכות