Hvad er let uafhængige reaktioner?

Plantefotosyntese kan opdeles i to dele. Den første del kræver lys for at ændre lysenergi til kemisk energi, og dets kemiske reaktioner kaldes lysafhængige reaktioner. Den anden del, der bruger den kemiske energi, der er skabt af den første del, til at producere plantekulhydrater til plantemat, består af lysuafhængige reaktioner. De lysuafhængige reaktioner kaldes også Calvin-cyklus efter kemiker Melvin C. Calvin, der vandt Nobelprisen i kemi i 1961 efter at have identificeret processen.

TL; DR (for lang; ikke læst)

Fotosynteses lysuafhængige reaktioner er de fire reaktioner, der finder sted i den senere del af fotosynteseprocessen. Også kendt som Calvin-cyklus er de fire trin i de lysuafhængige eller mørke reaktioner carbonfiksering, reduktion, kulhydratdannelse og regenerering af de indledende enzymer. Mens de er kendt som de mørke reaktioner, fordi de ikke har brug for lys for at fortsætte, finder reaktionerne sted i løbet af dagen på samme tid som de lysafhængige reaktioner, fordi de mørke reaktioner har brug for de kemiske produkter fra de lysafhængige reaktioner som reaktanter til de fire trin.
Oversigt over Calvin-cyklussen

Calvin-cyklussen bruger kemikalier, der er produceret under de lysafhængige reaktioner, til at fikse kuldioxid og producere de kulhydrater, planterne har brug for for at overleve. Generelt ændres forløberkemikalierne, der indeholder brint fra det første trin i fotosyntesen og kuldioxid til kulhydrater.

I de lysafhængige reaktioner absorberes lys, og energien bruges til at opdele vandmolekyler. De resulterende hydrogenioner og elektroner overføres til kemisk nicotinamid-adenindinucleotidphosphat (NADP ^{+) for at producere reduceret nicotinamid-adenindinucleotidphosphat (NADPH) ved tilsætning af to elektroner og en hydrogenion. På samme tid ændres den kemiske adenosindiphosphat (ADP) til adenosintrifosfat (ATP) ved tilsætning af en phosphatgruppe. De nye kemikalier bruges til at lagre den energi, der er absorberet fra lys, og gøre den tilgængelig for Calvin-cyklussen.}

Calvin-cyklussen bruger brint fra NADPH, kulstof fra kuldioxid og energi fra ATP til at producere kulhydraterne, der planten har brug for. Under denne proces ændres NADPH og ATP tilbage til NADP ^{+ og ADP, så de igen er tilgængelige for yderligere lysafhængige reaktioner.
Calvin Cycle Reactants and Products -}

Calvin-cyklus tager anbringes inden i kloroplasterne af planteceller. Hver celle har flere chloroplaster, og cellerne, der indeholder dem, danner plantens blade. Inde i chloroplasterne finder Calvin-cyklusreaktionerne sted i stroma. Reaktanterne CO _{2, ATP og NADPH initierer de fire-trinsreaktioner, der udgør Calvin-cyklus.}

Det første trin fikserer kulstof fra kuldioxid i luften. Kulstofatomer er knyttet til et mellemliggende sukkermolekyle. I det andet trin overføres en phosphatgruppe fra ATP til et mellemliggende enzym, og elektroner fra NADPH bruges til at reducere mellemsukkeret fra trin 1. I det tredje trin reagerer det mellemliggende sukker med det mellemliggende enzym til dannelse af glukose, basiske kulhydratplanter kan bruges som mad. I det fjerde trin regenereres de originale kemikalier, der er nødvendige til reaktionen. Reaktionsprodukterne er glukose, ADP og NADP ^{+. De sidstnævnte to bruges igen i lysafhængige reaktioner.}

Mens Calvin-cyklusreaktionerne kan finde sted i fravær af lys, er de faktisk lysafhængige i planter og finder sted i løbet af dagen. Denne afhængighed kommer fra de krævede reaktanter ATP og NADPH, som hurtigt bruges op af Calvin-cyklusreaktionerne. Reaktanterne genopfyldes af de lysafhængige reaktioner fra Calvin-cyklusprodukterne ADP og NADP ^{+. Den komplette fotosynteseproces er afhængig af en koordineret funktion af både de lysafhængige og mørke reaktioner for at producere kulhydrater fra lys, vand og kuldioxid.}