Ciclo de Calvin: qué es, fases y función

Ciclo de Calvin: qué es, fases y función

El ciclo de Calvin es un proceso que llevan a cabo los organismos fotosintéticos, donde su función principal es producir azúcar a partir del ciclo de carbono y agua. En este ciclo hay tres fases: la de fijación, la de reducción y la de regeneración.

La fotosíntesis es un proceso fundamental para nuestra vida en la Tierra, siendo responsable de la producción de oxígeno en nuestro planeta. El ciclo de Calvin, también conocido como la fase de la fotosíntesis independiente de la luz, es una de las partes más importantes de este proceso. A través del él, las plantas y otros organismos fotosintéticos son capaces de convertir el dióxido de carbono en carbohidratos, que son la fuente principal de energía para la vida en la Tierra. En este artículo de BIOenciclopedia, exploraremos qué es el ciclo de Calvin, sus fases y su función.

Qué es el ciclo de Calvin

El ciclo de Calvin es un conjunto de procesos bioquímicos que pueden llevar a cabo las plantas y algunos microorganismos, concretamente los microorganismos fotosintéticos, y mediante el cual son capaces de fijar el dióxido de carbono atmosférico y convertirlo en moléculas orgánicas. Se trata de una parte fundamental de la fotosíntesis, ya que permite a una gran parte de los seres vivos sintetizar su propio alimento a partir de la luz solar y el agua.

Esta estudiada ruta metabólica es conocida también como ciclo de Calvin-Benson debido al nombre de sus principales descubridores, Melvin Calvin y Andrew Benson, pero se popularizó mayormente el nombre de Calvin debido a que fue únicamente él quien recibió un Premio Nobel de Química gracias a este y otros descubrimientos afines.

El ciclo de Calvin no tiene lugar en cualquier localización de la célula, sino que ocurre en el interior de los cloroplastos, concretamente en el estroma de estos, que no es otra cosa que el espacio general del interior del cloroplasto. En este artículo encontrarás más información sobre el Cloroplasto: qué es, función y estructura.

Este ciclo también es denominado frecuentemente como fase de la fotosíntesis independiente de la luz o fase oscura de la fotosíntesis, aunque esta segunda opción no es correcta, ya que el ciclo de Calvin puede tener lugar tanto en ausencia como en presencia de luz, por lo que no es necesariamente una fase oscura, sino que simplemente es independiente de ella.

Fases del ciclo de Calvin

  • Fase de fijación: el CO2 se une a una molécula aceptora de cinco carbonos llamada ribulosa-1,5-bifosfato (RuBP) mediante la acción de la enzima rubisco y la participación del agua. Esto produce finalmente dos moléculas de tres carbonos llamadas ácido 3-fosfoglicérico (3-PGA).
  • Fase de reducción: en esta fase, el 3-PGA se transforma en gliceraldehído-3-fosfato (G3P), un azúcar de tres carbonos, mediante la acción del ATP y el NADPH provenientes de la fase luminosa de la fotosíntesis. En este punto, una parte del G3P sale del ciclo, por lo que pasa a ser usado para sintetizar glucosa y otros compuestos orgánicos, que es el objetivo final de toda esta ruta metabólica, mientras que otra parte continúa dentro del ciclo y es reciclada para regenerar el RuBP.
  • Fase de regeneración: el G3P que ha permanecido en el ciclo se reorganiza para formar RuBP usando el ATP. De esta manera, el ciclo se mantiene y puede repetirse cada vez que entra CO2 al cloroplasto.

En el ciclo de Calvin se consigue fijar el dióxido de carbono (CO2) del aire, convirtiéndolo en azúcar (glucosa) usando los productos de la fase de la fotosíntesis dependiente de la luz, que son energía (ATP) y poder reductor (NADPH). En cada vuelta del ciclo, entra una molécula de CO2, por lo que en total se necesitan seis vueltas al ciclo para producir una molécula de glucosa a partir de seis moléculas de CO2.

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Función del ciclo de Calvin

La función del ciclo de Calvin es la fijación de moléculas de carbono, que consiste en producir azúcares simples a partir de dióxido de carbono y agua. Para comprender al completo su función, es importante saber dónde ocurre el ciclo de Calvin, que no es otro lugar que el estroma de los cloroplastos, por lo que sabemos que este es el modo en que los organismos fotosintéticos, tanto plantas como microorganismos, obtienen azúcares a partir de carbono inorgánico para posteriormente utilizarlos como fuente de energía y materia prima para otras moléculas.

Importancia del ciclo de Calvin

La importancia de este ciclo radica en diferentes aspectos, entre los cuales, uno de los más importantes es su función, que como ya hemos visto, es fijar el carbono inorgánico y convertirlo en azúcares orgánicos, por lo que podemos afirmar que es un proceso esencial en la nutrición y crecimiento de los organismos fotosintéticos.

A su vez, la fotosíntesis es un proceso fundamental para la vida en la Tierra, ya que es la fuente principal de oxígeno en la atmósfera y proporciona la base para la cadena alimentaria en los ecosistemas terrestres y acuáticos. Esto sitúa al ciclo de Calvin en un alto nivel de importancia, no solo para los seres vivos que pueden llevar a cabo este ciclo, sino para todos los ecosistemas de la Tierra.

Pero la relevancia de este ciclo no termina aquí. Por si lo anteriormente comentado fuera poco, la fijación del CO2 por el ciclo de Calvin también es importante en la regulación del clima global. El CO2 es el principal gas de efecto invernadero que atrapa el calor en la atmósfera y contribuye al calentamiento global. Las plantas y microorganismos fotosintéticos pueden actuar como sumideros de carbono, extrayendo el CO2 de la atmósfera y almacenándolo en la biomasa de sus propios cuerpos y en el suelo. Por lo tanto, el ciclo de Calvin y la fotosíntesis en general son cruciales para la regulación del clima global y la mitigación del cambio climático.

En resumen, la importancia del ciclo de Calvin radica en su papel central en la fotosíntesis, la producción de carbohidratos y la regulación del clima global, lo que lo hace fundamental para la vida en la Tierra y el bienestar humano.

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Bibliografía
  • Calvin, M., & Benson, A. A. (1948). The path of carbon in photosynthesis. Journal of Research of the National Bureau of Standards, 41(6), 557-581.
  • Bassham, J. A., Benson, A. A., & Kay, L. D. (1950). The path of carbon in photosynthesis. XXI. The cyclic regeneration of carbon dioxide acceptor. Journal of the American Chemical Society, 72(6), 1710-1714.