Cycle de CalvinLe cycle de Calvin (aussi connu comme le cycle de Calvin-Benson-Bassham) est une série de réactions biochimiques des organismes photosynthétiques ayant lieu dans le stroma des chloroplastes chez les eucaryotes ou dans le cytoplasme chez les procaryotes. Il a été découvert par Melvin Calvin, Andy Benson et à l’université de Californie à Berkeley. Durant la photosynthèse, l’énergie de la lumière est convertie en énergie chimique conservée dans l’ATP et le NADPH.
Photorespirationvignette| Représentation simplifiée de la photorespiration et du cycle de Calvin. vignette| Schéma de la photorespiration à travers les organites impliqués. La photorespiration est l'ensemble des réactions mises en œuvre par les organismes photosynthétiques à la suite de l'activité oxygénase de la Rubisco. En effet, cette enzyme intervient le plus souvent à travers son activité carboxylase, par laquelle une molécule de dioxyde de carbone est fixée sur du ribulose-1,5-bisphosphate pour donner deux molécules de 3-phosphoglycérate qui sont métabolisées par le cycle de Calvin.
Fixation du carbone en C4upright=.75|vignette|L-malate,acide dicarboxylique . upright=.75|vignette|L-aspartate,acide dicarboxylique. La fixation du carbone en est l'un des trois modes de fixation du carbone des êtres vivants, parallèlement à la fixation du carbone en C3 et au métabolisme acide crassulacéen (CAM). On l'appelle ainsi en référence à l'oxaloacétate, molécule comportant quatre atomes de carbone formée dès la première étape du processus chez un petit groupe de plantes souvent désignées collectivement comme « plantes en ».
RubiscoLa Rubisco, de son nom complet ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygénase, est l'enzyme-clé de la photosynthèse. C'est elle qui permet la fixation du dioxyde de carbone dans la biomasse végétale en initiant le cycle de Calvin, grâce à l'énergie solaire captée par la chlorophylle. Elle catalyse aussi bien la carboxylation que l'oxydation du ribulose-1,5-bisphosphate.
Ribulose-1,5-bisphosphateLe ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP), encore appelé ribulose-1,5-diphosphate, est un métabolite du cycle de Calvin, produit pendant la phase obscure de la photosynthèse. C'est sur le RuBP que se fixe une molécule de dioxyde de carbone sous l'effet de la Rubisco, l'enzyme clé de la fixation du carbone atmosphérique : le se fixe sur une molécule à cinq atomes de carbone pour former deux molécules organiques à trois atomes de carbone chacune, ce qui représente un gain net d'un atome de carbone organique au cours de cette réaction, à la base de la croissance des organismes photosynthétiques.
Métabolisme acide crassulacéenvignette|upright=1.4|La nuit : fixation de en oxaloacétate (OA) grâce à la PEP carboxylase (PEPc) ; OA est réduit en malate (M) puis stocké sous forme d' acide malique (AM). Le jour : reconversion d'AM en M, utilisé dans le cycle de Calvin (CC). Le métabolisme acide crassulacéen (CAM, pour crassulacean acid metabolism) est un type de photosynthèse qui permet à certaines plantes terrestres chlorophylliennes de fixer le carbone.
Fixation du carboneLa fixation du carbone est un processus à l'œuvre chez les organismes dits autotrophes, qui convertissent le carbone inorganique — typiquement, le dioxyde de carbone — en composés organiques tels que des glucides. La photosynthèse en est l'exemple le plus emblématique, caractérisant les organismes dits photoautotrophes ; la chimiosynthèse est une autre forme de fixation du carbone susceptible d'avoir lieu même en l'absence de lumière — on parle alors de lithotrophie pour qualifier les organismes qui utilisent l'énergie des oxydations inorganiques pour produire leur matière vivante.
Carbone 13Le carbone 13, noté C, est l'isotope du carbone dont le nombre de masse est égal à 13 : son noyau atomique compte et avec un spin 1/2- pour une masse atomique de . Il est caractérisé par un excès de masse de et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de . C'est un isotope stable constituant environ 1,1 % du carbone terrestre. Possédant un spin nucléaire non nul, le C est couramment utilisé pour la résonance magnétique nucléaire.
Acide 2-phosphoglycolique2-Phosphoglycolate (chemical formula C2H2O6P3-; also known as phosphoglycolate, 2-PG, or PG) is a natural metabolic product of the oxygenase reaction mediated by the enzyme ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase (RuBisCo). RuBisCo catalyzes the fixation of atmospheric carbon dioxide in the chloroplasts of plants. It uses ribulose 1,5-bisphosphate (RuBP) as substrate and facilitates carboxylation at the C2 carbon via an endiolate intermediate. The two three-carbon products (3-phosphoglycerate) are subsequently fed into the Calvin cycle.
Acide maliqueL'acide malique est un acide dicarboxylique alpha-hydroxylé de formule . Il existe sous la forme de deux diastéréoisomères, les énantiomères L et D ; seul l'acide L-malique est présent dans le milieu naturel. La base conjuguée de l'acide malique et ses sels sont appelés malates. L'anion L-malate est un intermédiaire du cycle de Krebs, l'une des voies métaboliques majeures de respiration cellulaire chez presque tous les êtres vivants, et intervient dans le cycle de Calvin, qui entre dans le cadre de la photosynthèse.
