Pred tobom je ogromna zdjela
žitarica prepunih energijom.
Jedan zalogaj. Dva. Tri.
Uskoro si pun snage
zbog energije koja dolazi iz tvog obroka.
Kako se ta energija našla u tvojoj zdjeli?
Energija postoji u obliku šećera
kojeg rade biljke što čine tvoje žitarice,
poput pšenice i kukuruza.
Kao što vidiš, ugljik je kemijski temelj,
a biljke svoju dozu dobivaju
u obliku ugljikova dioksida, CO2,
iz zraka kojeg dišemo.
Kako onda tvornica energije biljke,
koja se nalazi u stromi kloroplasta,
pretvori plin s jednim atomom ugljika, poput CO2,
u krutinu sa šest ugljikovih atoma, poput glukoze?
Ako misliš na fotosintezu, u pravu si.
No fotosinteza je podijeljena u dva koraka.
Prvi, u kojem se Sunčeva energija pohranjuje
u obliku molekule adenozin trifosfata, ili ATP-a.
I drugi, Calvinov ciklus, u kojem je ugljik uhvaćen
i pretvoren u šećer.
Drugi korak predstavlja jednu od
najodrživijih pokretnih traka prirode.
Time dolazimo do najmanje tvornice na svijetu.
Početni materijali?
Kombinacija molekula CO2 iz zraka,
i prije nastalih molekula
ribuloze difosfata, ili RuBP,
od kojih svaka ima pet atoma ugljika.
Pokretač? Vrijedan enzim rubisco
koji vari atom ugljika iz molekule CO2
s RuBP lancem
da bi izgradili primarni niz od šest atoma ugljika.
On se brzo dijeli na dva kraća lanca,
tako da svaki ima tri atoma ugljika,
koji se zovu fosfoglicerati, ili kraticom, PGA-i.
Sad se uključuje ATP i molekula
nikotinamid adenin dinukleotid fosfat,
ili samo NADPH.
ATP, koji djeluje kao lubrikant, oslobađa energiju
dok NADPH dodaje atom vodika svakom lancu PGA-a,
mijenjajući ih u molekule
gliceraldehid 3-fosfata, ili G3P-a.
Za stvaranje glukoze potrebno je šest atoma ugljika,
napravljenih od dvije molekule G3P-a,
koji slučajno međusobno imaju šest atoma ugljika.
Šećer je sad stvoren, zar ne?
Ne baš.
Calvinov ciklus funkcionira kao održiva pokretna traka,
što znači da originalni RuBP-i
koji su sve započeli,
moraju biti stvoreni ponovnim korištenjem materijala
koji su još u ciklusu.
Ali svaki RuBP treba pet atoma ugljika,
a za stvaranje glukoze potrebno ih je šest.
Nešto nije u redu.
Odgovor leži u izvanrednoj činjenici.
Dok smo bili usredotočeni na jednu pokretnu traku,
pet se drugih događalo u isto vrijeme.
Sa šest pokretnih traka koje se kreću u isto vrijeme,
ne lemi se samo jedan ugljik
na jedan RuBP lanac,
već šest ugljika na šest RuBP-a.
To stvara 12 G3P lanaca, umjesto samo 2,
što znači da sveukupno postoji 36 atoma ugljika:
i točno ih toliko treba za proizvodnju šećera
i ponovnu izgradnju RuBP-a.
Od 12 ujedinjenih G3P-a,
dva su odnesena da čine
lanac glukoze sa šest ugljika bogatog energijom.
Onaj koji te pokreće preko tvog doručka. Uspjeh!
Vratimo se pokretnoj traci,
nusprodukti proizvodnje šećera
brzo su sklopljeni tako da čine šest RuBP-a.
Za to je potrebno 30 atoma ugljika,
a točno ih toliko i ima u ostalih 10 G3P-a.
A sada će se molekule izmiješati i međusobno spajati.
Dva su G3P-a zavarena
i čine niz od 6 atoma ugljika.
Dodatkom trećeg G3P-a, stvoren je lanac s 9 ugljika.
Prvi RuBP, građen od pet ugljika,
maknut je odavde,
ostavivši četiri atoma ugljika.
No ovdje nema rasipanja.
Oni su zavareni, pa čine četvrtu molekulu G3P-a,
tvoreći lanac sa 7 ugljika.
Dodatkom pete molekule G3P-a
nastaje lanac s 10 ugljika;
dovoljno za još dva RuBP-a.
S tri RuBP-a ponovno stvorenih
s pet od deset G3P-a,
jednostavno udvostručenje procesa
obnovit će šest lanaca RuBP-a
potrebnih za ponovno pokretanje ciklusa.
Calvinov ciklus, dakle, stvara točan broj
elemenata i procesa
potrebnih za neprestano pokretanje
ove biokemijske pokretne trake.
A samo je jedan u stotinama ciklusa
prisutnih u prirodi.
Zašto tako puno?
Jer, da biološki procesi proizvodnje nisu linearni,
ne bi bili ni približno učinkoviti i uspješni
u korištenju energije za proizvodnju materijala
o kojima priroda ovisi, poput šećera.
Ciklusi stvaraju bitne petlje
koje neprestano ponovno koriste i izgrađuju sastojke,
stvarajući što je više moguće
iz dostupnih resursa Zemlje.
Poput onog šećera,
izgrađenog pomoću Sunčeve svjetlosti i ugljika
pretvorenih u biljnim tvornicama
u energiju koja ti daje snagu
i održava kretnju ciklusa u tvom životu.