Põhiline erinevus valgusreaktsiooni ja Calvini tsükli vahel on valguse sõltuvus igat tüüpi reaktsioonides fotosünteesis. Valgusreaktsioon fotosünteesis sõltub valgusest, samas kui Calvini tsükkel (või fotosünteesi tumereaktsioon) on valgusest sõltumatu.
Fotosüntees on autotroofne toitumisviis, mis esineb taimedes ja teistes fotosünteetilistes organismides, nagu vetikad ja tsüanobakterid. See on anaboolne toidutootmise protsess. Fotosüntees taimedes toimub kahes põhiprotseduuris. Need on valgusreaktsiooni protsess ja Calvini tsükkel. Fotosünteesi valgusreaktsioon on valgusest sõltuv protsess, mis muudab päikeseenergia keemiliseks energiaks. Seevastu Calvini tsükkel, mida nimetatakse ka fotosünteesi pimedaks reaktsiooniks, on valgusest sõltumatu protsess.
Mis on valgusreaktsioon?
Kloroplastide tülakoidmembraanides toimuvad fotosünteesi kerged reaktsioonid. Need on valgusest sõltuvad reaktsioonid. Nad muudavad päikeseenergia keemiliseks energiaks klorofülli toimel. Valgusreaktsioonides osalevad kaks fotosüsteemi. Nimelt on need fotosüsteem I ja fotosüsteem II. Fotosüsteemid neelavad päikeseenergiaallikate valgust. Nad neelavad valguse erinevat lainepikkust. Hiljem neelavad fotosüsteemide elektronid selle energia ja erutuvad. Elektroniaktseptorid võtavad need pingestatud elektronid vastu.
Joonis 01: Valgusreaktsioon
Seega toimub elektronide ülekande kaudu fosforüülimine, mille tulemusena tekib adenosiintrifosfaat (ATP). Kuna see protsess on valgusest sõltuv, nimetatakse seda fotofosforüülimiseks. Lisaks sellele osaleb protsessis vesi. Seda nimetatakse vee fotolüüsiks, mis annab vabad hapniku- ja vesinikuioonid. Vesinikuioonide gradient on oluline fosforüülimise protsessis, et luua elektrokeemiline gradient. Fotosünteesi valgusreaktsioonil on kaks kategooriat: tsüklilised reaktsioonid ja mittetsüklilised reaktsioonid.
Mis on Calvini tsükkel (tume reaktsioon fotosünteesis)?
Calvini tsükkel, mida nimetatakse ka fotosünteesi tumedaks reaktsiooniks, on valgusest sõltumatu reaktsioon. Need leiavad aset kloroplasti stroomas. Seega juhib Calvini tsüklit suhkruühendite moodustumine lähteühendina süsinikdioksiidiga. Kuid Calvini tsüklis elektronide aktiveerimist ei toimu. Anorgaaniline süsinik, mis eksisteerib süsinikdioksiidina, fikseerib Calvini tsüklis trioosi suhkruid. Need on energiast sõltuvad reaktsioonid. Calvini tsüklis on kolm peamist faasi; need on lähtesüsinikuühendi süsiniku sidumine, redutseerimine ja regenereerimine.
Joonis 02: Calvini tsükkel
Esimene süsinikuaktseptor valgusest sõltumatutes reaktsioonides on 5 süsinikuaatomiga suhkur, mida tuntakse Rubisco bisfosfaadina (RuBP). Moodustunud kuue süsiniku ühend jaguneb seega kaheks kolme süsiniku molekuliks, mida tuntakse fosfoglütseriinhappena (PGA). Seejärel PGA jaguneb glütseraldehüüdi-3-fosfaadi tootmiseks ja regenereerib RuBP. Tekkinud glütseraldehüüd-3-fosfaati kasutatakse seega glükoosi tootmiseks. Lisaks on tumedaid reaktsioone kahte peamist tüüpi. Need on C3 rada, mis kulgevad C3 taimedes ja C4 rada, mis kulgevad C4 taimedes.
Millised on valgusreaktsiooni ja Calvini tsükli sarnasused?
- Mõlemad protsessid toodavad energiat ATP kujul.
- Samuti on mõlemad ensüümi vahendatud.
- Lisaks leiavad mõlemad aset kloroplastides.
- Pealegi toimuvad mõlemad protsessid autotroofsetes organismides.
Mis vahe on valgusreaktsioonil ja Calvini tsüklil?
Valgusreaktsioon fotosünteesis sõltub valgusenergiast, samas kui Calvini tsükkel (või tumereaktsioon fotosünteesis) ei sõltu valgusenergiast. Seetõttu on tis peamine erinevus valgusreaktsiooni ja Calvini tsükli vahel. Veel üks erinevus valgusreaktsiooni ja Calvini tsükli vahel on see, et valgusreaktsioon toimub tülakoidmembraanis, Calvini tsükkel aga kloroplasti stroomas.
Lisaks on valgusreaktsiooni ja Calvini tsükli vahel erinevus ka lõpptoodetes. See on; valgusreaktsiooni lõpp-produktid on ATP ja NADPH, samas kui Calvini tsükli lõppsaadus on glükoos. Allolev infograafik valgusreaktsiooni ja Calvini tsükli erinevuste kohta pakub rohkem erinevusi mõlema reaktsiooni vahel.
Kokkuvõte – kerge reaktsioon vs Calvini tsükkel
Fotosüntees toimub fotoautotroofsetes organismides. Fotosünteesi on kahte tüüpi, mis põhinevad nende sõltuvusel valgusest, näiteks valgusest sõltuvad reaktsioonid ja valgusest sõltumatud reaktsioonid. Sellest lähtuv alt nimetatakse valgusest sõltumatuid reaktsioone ka Calvini tsükliks. Teisest küljest toimuvad valgusest sõltuvad reaktsioonid fotosüsteemide kaasamise kaudu. Seega toimub see kloroplasti tülakoidmembraanides. Seevastu Calvini tsükkel toimub orgaaniliste ühendite moodustumise kaudu. Vastav alt sellele toimub see kloroplasti stroomas. See on erinevus valgusreaktsiooni ja Calvini tsükli vahel.
