Fase Oscura de la Fotosíntesis: El Ciclo de Calvin Explicado
Fase Oscura de la Fotosíntesis
Esta etapa constituye la fase biosintética de la fotosíntesis. En ella, se utiliza la energía (ATP) y el poder reductor (NADPH) obtenidos en la fase luminosa para sintetizar materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas. Como fuente de carbono se utiliza el CO2; como fuente de nitrógeno se emplean los nitratos y nitritos, y como fuente de azufre, los sulfatos.
Ciclo de Calvin
Este proceso fue descubierto por el bioquímico estadounidense Melvin Calvin, por lo que recibe el nombre de Ciclo de Calvin. En él se pueden distinguir varios pasos fundamentales:
1. Fijación del CO2
En el estroma del cloroplasto, el dióxido de carbono (CO2) atmosférico se une a la pentosa ribulosa 1,5-difosfato gracias a la enzima ribulosa difosfato carboxilasa (Rubisco). Esto da lugar a un compuesto inestable de 6 carbonos, que se disocia en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico. Al ser moléculas de 3 átomos de carbono, las plantas que siguen esta ruta se denominan plantas C3.
2. Reducción del CO2 fijado
Mediante el consumo del ATP y del NADPH obtenidos en la fase luminosa, el ácido 3-fosfoglicérico es reducido a gliceraldehído 3-fosfato.
3. Regeneración de la ribulosa 1,5-difosfato
El gliceraldehído 3-fosfato puede seguir varios caminos, pero la mayoría permanece en el estroma para regenerar la ribulosa 1,5-difosfato y cerrar el ciclo de Calvin. Este proceso es complejo, involucra compuestos de 4, 5 y 7 carbonos y requiere el consumo de ATP.
El gliceraldehído 3-fosfato también puede seguir otras vías:
- Exportación al citosol: mediante un proceso inverso a la glucólisis, da lugar a fructosa y glucosa. Juntas forman la sacarosa, el azúcar principal de la savia.
- Síntesis interna: permanece en el estroma e inicia la síntesis de almidón, aminoácidos y ácidos grasos.
Balance de la fotosíntesis oxigénica del carbono
La síntesis de glúcidos es un proceso energéticamente costoso. En el ciclo de Calvin se precisan, por cada CO2 incorporado, 2 NADPH y 3 ATP. Por lo tanto, para incorporar los 6 carbonos necesarios y formar una molécula de glucosa, se requieren 12 NADPH y 18 ATP. La reacción global es la siguiente:
6 CO2 + 12 NADPH + 12 H2O + 18 ATP → C6H12O6 + 12 NADP+ + 6 O2 + 18 ADP + 18 Pi + 6 H2O