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    卡爾文迴圈(Calvin Cycle)是光合作用的暗反應的一部分。反應場所為葉綠體內的基質。迴圈可分為三個階段: 羧化、還原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物會將吸收到的一分子二氧化碳透過一種叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一個五碳糖分子1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)的第二位碳原子上。此過程稱為二氧化碳的固定。這一步反應的意義是,把原本並不活潑的二氧化碳分子活化,使之隨後能被還原。但這種六碳化合物極不穩定,會立刻分解為兩分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。後者被在光反應中生成的NADPH+H還原,此過程需要消耗ATP。產物是3-磷酸丙糖。後來經過一系列複雜的生化反應,一個碳原子將會被用於合成葡萄糖而離開迴圈。剩下的五個碳原子經一些列變化,最後在生成一個1,5-二磷酸核酮糖,迴圈重新開始。迴圈執行六次,生成一分子的葡萄糖。 Calvin cycle 劃分為三個階段: Phase 1:碳的固定 (Carbon fixation) Calvin cycle將每個個別的CO2附著在一個稱為ribulose bisphosphate(簡稱 RuBP)的五碳糖上以合併之。催化這起始步驟的酶是RuBP carboxylase,或 rubisco。(這是在葉綠體中最豐富的蛋白質,而且也可能是地球上最豐富的蛋白質)這個反應的產物是一種含六個碳而且非常不穩定的中間產物,其立即就會分裂為二摩爾的3-phosphoglycerate。 Phase 2:磷酸甘油醛(G3P(PGAL))的合成(Reduction) 每摩爾的3-phosphoglycerate接收一個額外的磷酸鹽基,接著有一種酶會將此磷酸鹽基轉換為ATP。然後,一由NADPH所捐出的電子對3-bisphosphoglycerate 變成G3P。非常明確地,由NADPH而來的電子減少了3-phosphoglyce-rate中的carboyxl group而形成了G3P中的carbonyl group,如此可駐留更多的位能。G3P 是一種糖類——由葡萄糖經過糖原酵解而分裂所產生的三碳糖。注意,每三摩爾的CO2就可產生六摩爾的G3P,但是隻有一摩爾的這種三碳糖能夠真正被獲得。迴圈一開始是以具有15個碳的價值的碳水合化物去形成三摩爾的五碳糖RuBP。現在具有18個碳的價值的碳水化合物形成了六摩爾的G3P,一摩爾脫離了迴圈而被植物細胞所使用,但是其他的五摩爾則必須被回收以形成三摩爾的RuBP。 Phase 3:CO2接收物的再形成 (Regeneration of CO2 acceptor(RuBP).) 在一連串複雜的反應中,此五摩爾G3P的碳的骨架在Calvin cycle的最後一個步驟被重新分配為三摩爾的RuBP。為了完成這個步驟,此迴圈多耗費了三摩爾的ATP,然後現在RuBP又準備好了要再度接收CO2,整個迴圈又可以繼續。在合成一摩爾G3P方面,Calvin cycle總共需消耗九摩爾的ATP和六摩爾的 NADPH,然後藉由光反應可再補充這些ATP和NADPH。G3P是Calvin cycle中的副產品,然後又成為整個新陳代謝步驟的起動物質,以合成其他的有機化合物,包括葡萄糖和其他碳水化合物。既不是單獨的光反應也不是單獨的卡爾文迴圈就可以利用CO2來製造葡萄糖。光合作用是一種在完整的葉綠體中會自然發生的現象,而且葉綠體整合了光合作用的兩個階段。

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