La reacción independiente de la luz tiene dos nombres alternativos. A menudo se denomina reacción oscura porque no necesita necesariamente energía luminosa para producirse. Sin embargo, este nombre suele ser engañoso, ya que sugiere que la reacción se produce exclusivamente en la oscuridad. Esto es falso; aunque la reacción independiente de la luz puede producirse en la oscuridad, también ocurre durante el día. También se conoce como ciclo de Calvin, ya que la reacción fue descubierta por un científico llamado Melvin Calvin.
La reacción independiente de la luz es un ciclo autosostenido de diferentes reacciones que permite convertir el dióxido de carbono en glucosa. Se produce en el estroma, que es un líquido incoloro que se encuentra en el cloroplasto (encuentra la estructura en el artículo sobre la fotosíntesis). El estroma rodea la membrana de los discos tilacoides, que es donde se produce la reacción dependiente de la luz.
La ecuación general de la reacción independiente de la luz es
$$ \text{6 CO}_{2} + 12 NADPH + 18 ATP}. \text{C}_{6} \H 12 \O_6 \text{ + 12 NADP}^{+ }\text{ + 18 ADP + 18 P}_{i} $$
¿Cuáles son los reactantes en la reacción independiente de la luz?
Hay tres reactantes principales en la reacción independiente de la luz:
Eldióxido de carbono se utiliza durante la primera etapa de la reacción independiente de la luz, que se denomina fijación del carbono. El dióxido de carbono se incorpora a una molécula orgánica (se "fija"), que luego se convierte en glucosa.
El NADPH actúa como donante de electrones durante la segunda etapa de la reacción independiente de la luz. Esto se denomina fosforilación (adición de fósforo) y reducción. El NADPH se produjo durante la reacción dependiente de la luz, y se divide en NADP+ y electrones durante la reacción independiente de la luz.
El ATP se utiliza para donar grupos fosfato en dos etapas durante la reacción independiente de la luz: fosforilación y reducción y regeneración. A continuación, se divide en ADP y fosfato inorgánico (denominado Pi).
La reacción independiente de la luz en etapas
Hay tres etapas:
- Fijación del carbono.
- Fosforilación y reducción.
- Regeneración del aceptor de carbono.
Se necesitan seis ciclos de la reacción independiente de la luz para producir una molécula de glucosa.
Fijación del carbono
La fijación del carbono se refiere a la incorporación de carbono a compuestos orgánicos por parte de los organismos vivos. En este caso, el carbono procedente del dióxido de carbono y de la ribulosa-1,5-bifosfato (RuBP) se fijará en algo llamado 3-fosfoglicerato (G3P). Esta reacción está catalizada por una enzima llamada ribulosa-1 ,5-bifosfato carboxilasa oxigenasa (RUBISCO).
La ecuación de esta reacción es
$$ 6 \text{ RuBP + 6CO}_{2}\text{ } \Rubisco. \text{ 12 G3P} $$
Fosforilación
Ahora tenemos G3P, que debemos convertir en 1,3-bifosfoglicerato (BPG). Puede que te cueste entenderlo por el nombre, pero el BPG tiene un grupo fosfato más que el G3P, de ahí que lo llamemos etapa de fosforilación.
¿De dónde sacamos el grupo fosfato extra? Utilizamos el ATP que se ha producido en la reacción dependiente de la luz.
La ecuación para ello es
$$ \text{12 G3P + 12 ATP} \text{12 BPG + 12 ADP} $$
Reducción
Una vez que tenemos BPG, queremos convertirlo en gliceraldehído-3-fosfato (GALP). Se trata de una reacción de reducción y, por tanto, necesita un agente reductor.
¿Recuerdas el NADPH producido durante la reacción dependiente de la luz? Aquí es donde entra en juego. El NADPH se convierte en NADP+ al donar su electrón, lo que permite que el BPG se reduzca a GALP (al ganar el electrón del NADPH). Un fosfato inorgánico también se escinde del BPG.
$$ \text{12 BPG + 12 NADPH}}. \text{12 NADP}^{+}\text{ + 12 P}_{i}\text{ + 12 GALP} $$
Gluconeogénesis
Dos de las doce GALP producidas se retiran del ciclo para producir glucosa mediante un proceso denominado gluconeogénesis. Esto es posible gracias al número de carbonos presentes: 12 GALP tienen un total de 36 carbonos, y cada molécula tiene tres carbonos de longitud.
Si 2 GALP abandonan el ciclo, salen en total seis moléculas de carbono, quedando 30 carbonos. 6RuBP también contiene un total de 30 carbonos, ya que cada molécula de RuBP tiene cinco carbonos.
Regeneración
Para que el ciclo continúe, la RuBP tiene que regenerarse a partir de la GALP. Esto significa que hay que añadir otro grupo fosfato, ya que la GALP sólo tiene un fosfato unido, mientras que la RuBP tiene dos. Por lo tanto, hay que añadir un grupo fosfato por cada RuBP generado. Esto significa que hay que utilizar seis ATPs para crear seis RuBP a partir de diez GALP.
La ecuación para ello es
$$ \text{12 GALP + 6 ATP }\longrightarrow \text{ 6 RuBP + 6 ADP} $$
La RuBP puede utilizarse ahora de nuevo para combinarse con otramolécula, ¡y el ciclo continúa!
En general, toda la reacción independiente de la luz tiene este aspecto:
¿Cuáles son los productos de la reacción independiente de la luz?
¿Cuáles son los productos de las reacciones independientes de la luz? Los productos de la reacción independiente de la luz son glucosa, NADP+ y ADP, mientras que los reactantes sonCO2, NADPH y ATP.
Glucosa: la glucosa se forma a partir de 2GALP, que abandona el ciclo durante la segunda etapa de la reacción independiente de la luz. La glucosa se forma a partir de la GALP mediante un proceso llamado gluconeogénesis, que es independiente de la reacción independiente de la luz. La glucosa se utiliza para alimentar múltiples procesos celulares de la planta.
NADP+: El NADP es el NADPH sin el electrón. Tras la reacción independiente de la luz, se transforma en NADPH durante las reacciones dependientes de la luz.
ADP: Al igual que el NADP+, tras la reacción independiente de la luz, el ADP se reutiliza en la reacción dependiente de la luz. Se convierte de nuevo en ATP para volver a utilizarse en el ciclo de Calvin. Se produce en la reacción independiente de la luz junto con el fosfato inorgánico.
Reacción independiente de la luz - Puntos clave
- La reacción independiente de la luz se refiere a una serie de reacciones diferentes que permiten convertir el dióxido de carbono en glucosa. Se trata de un ciclo autosostenido, por lo que a menudo se denomina ciclo de Calvin. Tampoco depende de la luz para producirse, por lo que a veces se denomina reacción oscura.
- La reacción independiente de la luz se produce en el estroma de la planta, que es un líquido incoloro que rodea los discos tilacoides del cloroplasto de las células vegetales.
Los reactivos de la reacción independiente de la luz son dióxido de carbono, NADPH y ATP. Sus productos son glucosa, NADP+, ADP y fosfato inorgánico.
La ecuación global de la reacción independiente de la luz es \( \text{6 CO}_{2} + 12 NADPH + 18 ATP}. \flecha derecha \text{C}_{6} \H 12 \O_6 \text{ + 12 NADP}^+ }\text{ + 18 ADP + 18 P}_{i} \)
Hay tres etapas generales para la reacción independiente de la luz: fijación del carbono, fosforilación y reducción, y regeneración.
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