Hình 1.14. Sơ đồ tóm tắt chu trình Calvin
Chu trình Calvin là chu trình đồng hóa cacbon. Cacbon từ phân tử CO2
cung cấp và sản phẩm được tạo thành ở dạng đường 3 cacbon là
glixeraldehit - 3 - photphat (G3P), gồm 3 giai đoạn:
(1) Cố định cacbon: Chu trình sử dụng lần lượt mỗi lần một phân tử CO2
liên kết với đường 5 cacbon là ribulo - 2 - photphat (RuBP) nhờ enzym
RuBP cacboxylaza (còn gọi là enzym Rubisco, là enzym có nhiều nhất
trong cây xanh và cũng là loại enzym có nhiều nhất trong thế giới sống).
Sản phẩm của phản ứng là hợp chất 6 cacbon không bền vững nên nhanh
chóng bị phân giải tạo nên hai phân tử 3 - photphatglixerat (3 - PGA).
(2) Khử cacbon: Mỗi phân tử 3 - photphatglixerat thu nhận nhóm
photphat từ ATP để tạo thành 1,3 - photphatglixerat. Tiếp theo 1,3 -
photphatglixerat bị khử bởi một đôi electron từ NADPH và tạo thành đường
3 cacbon là glixeraldehit - 3 - photphat (G3P). Người ta đã tính toán được
rằng phải sử dụng 3 phân tử CO2 để tạo nên 6 phân tử G3P, trong đó 1 phân
tử G3P được tế bào sử dụng để tổng hợp nên glucoz hoặc các hợp chất hữu
cơ khác. Còn 5 phân tử G3P còn lại sẽ được tiếp tục đưa vào chu trình để
chuyển hóa thành 3 phân tử RuBP.
(3) Tái sinh RuBP: 5 phân tử G3P sẽ tiếp tục đi vào chu trình và sử dụng
năng lượng từ ATP để tái sinh chất đường 3 cacbon là ribulo - 2 - photphat
(RuBP) là chất nhận CO2. Như vậy chu trình Calvin sẽ được tiếp diễn.
Để tổng hợp được một phân tử G3P và tái sinh RuBP, chu trình Calvin
trong chất nền lục lạp tiêu tốn 9 phân tử ATP và 6 phân tử NADPH cung
cấp từ pha sáng do sự phối hợp của hai hộ quang hợp II và I, phối hợp giữa
dòng chuyền electron không vòng và dòng chuyền electron vòng mà ta đã
xem xét ở phần trên. Sơ đồ quang hợp được tóm tắt ở hình 1.15.
