La fábrica más pequeña de la naturaleza: El ciclo de Calvin - Cathy Symington

Para ver la lección completo: http://ed.ted.com/lessons/nature-s-smallest-factory-the-calvin-cycle-cathy-symington

Un suculento plato de cereal te da la energía para empezar el día, pero exactamente, ¿cómo hizo esa energía para llegar dentro del tazón? Todo comienza con la fotosíntesis, el proceso que convierte el aire que respiramos en glucosa energizante. Cathy Symington detalla la altamente eficiente segunda fase de la fotosíntesis —llamada el ciclo de Calvin— que convierte el bióxido de carbono en azúcar con algunas mezclas y combinaciones matemáticas.

Lección de Cathy Symington, animación por Flaming Medusa Studios Inc.

Estás frente a un plato gigante

de energía empaquetada
de Carbono Crujiente

Una cucharada. Dos. Tres.

Rápidamente tu fuerza
aumenta por la energía

que viene de tu comida.

Pero ¿cómo llegó
esa energía a tu plato?

La energía existe
en forma de azúcares

hechos por la planta de
la que viene tu cereal,

como el trigo o el maíz.

Como puedes ver, el carbono
es la espina dorsal química,

y las plantas lo toman y lo fijan

del dióxido de carbono, CO2,

del aire que todos respiramos.

Pero ¿cómo la fábrica de
energía de las plantas,

ubicada en el estroma del cloroplasto,

convierte un carbono gaseoso, como CO2,

en 6 carbonos sólidos, como glucosa?

Si piensas en la fotosíntesis,
estás en lo correcto.

Pero la fotosíntesis
se divide en dos pasos.

El primero, que almacena
la energía del sol

en forma de
adenosín trifosfato, o ATP.

Y el segundo, el ciclo de Calvin,
que captura el carbono

y lo convierte en azúcar.

La segunda fase
representa uno de las más

sustentables líneas
de producción natural.

Y así, bienvenidos a la más
pequeña fábrica del mundo.

¿Los materiales de inicio?

Una mezcla de moléculas
de CO2 del aire

y unas moléculas
preensambladas llamadas

ribulosa bifosfato o RuBP,

cada una de 5 carbonos.

¿El iniciador? Una industriosa
enzima llamada rubisco

que suelda un átomo de carbono
de una molécula de CO2

a la cadena RuBP

para construir una secuencia
inicial de 6 carbonos.

Esta, rápidamente se divide
en dos cadenas cortas

de 3 carbonos cada una

llamadas fosfogliceratos,
o PGA, para abreviar.

Entran el ATP y otra
molécula química llamada

nicotinamida adenina
dinucleótido fosfato

o solo NADPH.

El ATP, trabajando como lubricante,
libera energía,

mientras el NADPH añade un hidrógeno
a cada de las cadenas PGA,

transformándolas en
las moléculas llamadas

gliceraldehido-3-fosfato o G3P.

La glucosa necesita
6 carbonos para formarse,

hecha de dos moléculas de G3P,

que incidentalmente tiene
6 carbonos entre ellas.

Así se fabrica el azúcar, ¿verdad?

No del todo.

El ciclo de Calvin funciona como
una línea de producción sostenible

lo que significa que
los RuBPs originales

que produjeron el inicio,

tienen que ser recreados
reutilizando el material

en el mismo ciclo.

Pero cada RuBP
necesita 5 carbonos

y producir la glucosa
toma 6 en total.

Algo no suma.

La respuesta radica en un hecho.

Aunque nos fijamos en esta
única línea de producción,

otras 5 están ocurriendo a la vez.

Con 5 bandas transportadoras
moviéndose al unísono,

ya no es solo un carbono
el que se suelda

a una cadena RuBP,

sino 6 carbonos soldados a 6 RuBP.

esto crea 12 cadenas G3P
en lugar de solo 2,

lo que significa
en total, 36 carbonos,

el número preciso que se
necesita para fabricar azúcar

y reconstruir los RuBPs.

De los 12 G3Ps puestos juntos,

2 son desviados para formar

esa cadena de glucosa de
6 carbonos rica en energía.

La que te energiza
en tu desayuno. ¡Éxito!

Pero volvamos a
la línea de producción;

los subproductos de
la producción de azúcar

son rápidamente ensamblados
para recrear esos 6 RuBPs.

Esto requiere 30 carbonos,

el número exacto que contienen
los restantes 10 G3Ps.

Ahora ocurre una
mezcla y fraccionamiento.

2 de los G3Ps se sueldan uno al otro

para formar una cadena de 6 carbonos.

Uniendo un tercer G3P,
se forma una cadena de 9 carbonos.

El primer RuBP,
hecho de 5 carbonos,

se retira de esto,

dejando 4 carbonos atrás.

Pero no hay desperdicio aquí.

Estos se sueldan a
la cuarta molécula de G3P,

haciendo una cadena de 7 carbonos.

Sumada a la quinta molécula de G3P,

se crea una cadena de 10 carbonos,

suficiente para romperla
en 2 nuevos RuBPs.

Con 3 RuBPs recreados

de 5 de los 10 G3Ps,

simplemente duplicando este proceso

renovará las 6 cadenas de RuBP

necesarias para
restaurar el ciclo de nuevo.

Así que el ciclo de Calvin
genera el número preciso

de elementos y procesos

requeridos para mantener la línea
de producción bioquímica

funcionando sin fin.

Y este es uno de
los cientos de ciclos

presentes en la naturaleza.

¿Por qué tantos?

Porque si los procesos de
producción fueran lineales

difícilmente serían
tan eficientes o exitosos

al usar energía para
producir materiales

que dependen de la naturaleza,
como el azúcar.

Los ciclos crean bucles
de retroalimentación

que repetidamente reutilizan
y recrean ingredientes,

tanto como sea posible,

con los recursos del planeta.

Como el azúcar,

construido a partir
de luz solar y carbono

en las fábricas de las plantas

para convertirla en energía
que te energice

y mantenga girando
los ciclos de tu propia vida.