卡尔文循环、柠檬酸循环和碳循环的比较

标签:
教育卡尔文循环柠檬酸循环碳循环 |
分类: 教学设计及反思 |
教学问题:最近在解题时发现,学生对卡尔文循环、柠檬酸循环和碳循环混淆,有必要进行比较复习。况且,卡尔文循环也可以叫光合碳循环。
分析:学生混淆的原因是因为它们都和有机物有关,都和代谢有关,都是循环方式。
一、卡尔文循环(Calvin cycle)
也有音译为开尔文循环,又称光合碳循环(碳反应)。
反应场所为叶绿体内的基质。
循环可分为三个阶段: 羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。
1.二氧化碳的固定
大部分植物会将吸收到的一分子二氧化碳通过一种叫1,5-二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一个五碳糖分子1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)的第二位碳原子上。但这种六碳化合物极不稳定,会立刻分解为两分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。
2.还原和二磷酸核酮糖的再生
3-磷酸甘油酸被光反应中生成的NADPH还原,此过程需要消耗ATP,产物是3-磷酸丙糖。后来经过一系列复杂的生化反应,一个碳原子将会被用于合成葡萄糖而离开循环。剩下的五个碳原子经一系列变化,最后再生成一个1,5-二磷酸核酮糖,循环重新开始。循环运行三次,生成一分子的三碳糖。
二、柠檬酸循环(tricarboxylic acid cycle)
音译为克雷布斯循环(Krebs循环),又称三羧酸循环或TCA循环,是需氧生物体内普遍存在的代谢途径,分布在线粒体。因为在这个循环中几个主要的中间代谢物是含有三个羧基的柠檬酸,所以叫做三羧酸循环。
三羧酸循环是三大营养素(糖类、脂类、氨基酸)的最终代谢通路,又是糖类、脂类、氨基酸代谢联系的枢纽。
乙酰-CoA进入由一连串反应构成的循环体系,被氧化生成H2O和CO2。
过程:(1)乙酰-CoA进入三羧酸循环;(2)异柠檬酸形成;(3)第一次氧化脱羧;(4)第二次氧化脱羧;(5)底物磷酸化生成ATP;(6)琥珀酸脱氢;(7)延胡索酸的水化;(8)草酰乙酸再生。
乙酰-CoA+3NAD++FAD+ADP+Pi—→2CO2+3NADH+FADH2+ATP+3H++CoA-SH
循环中有两次脱羧基反应,四次脱氢作用。
三、碳循环
碳循环是指碳元素在自然界的循环状态。
自然界碳循环的基本过程如下:大气中的二氧化碳(CO2)被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动,又以二氧化碳的形式返回大气中。
包括:生物和大气之间的循环;大气和海洋之间的交换;含碳盐的形成和分解;人类活动。