A menor fábrica da natureza: o ciclo de Calvin – Cathy Symington

Assista à aula completa: http://ed.ted.com/lessons/nature-s-smallest-factory-the-calvin-cycle-cathy-symington

Uma generosa tigela de cereais fornece-lhe energia para começar o dia. Como exatamente tal energia chega à sua tigela? Tudo começa com a fotossíntese, o processo que converte o ar que respiramos na glicose, rica em energia. Cathy Symington detalha a segunda fase da fotossíntese, de alta eficiência, chamada de ciclo de Calvin, que transforma o dióxido de carbono por meio de uma inteligente matemática de mistura e encaixes.

Aula por Cathy Symington, animação porFlaming Medusa Studios Inc.

Você tem diante de si
uma uma grande tigela

de Carbon Crunchies dotados de energia.

Uma colherada. Duas. Três.

Logo você será tomada
pelo surto de energia

proveniente do seu alimento.

Mas como a energia
chegou até à sua tigela?

A energia existe sob a forma de açúcares

produzidos pela planta
da qual veio o seu cereal,

como o trigo ou o milho.

Como você pode ver, quimicamente,
o carbono é a coluna vertebral

e as plantas obtêm o suprimento de carbono

sob a forma de
dióxido de carbono, CO2,

a partir do ar que respiramos.

Mas de que forma a fábrica
de energia de uma planta

localizada no estroma do cloroplasto,

transforma um gás que contém
um carbono, como o CO2,

em um sólido com seis
carbonos, como a glicose?

Se você está pensando
na fotossíntese, acertou.

Mas a fotossíntese
é dividida em duas etapas.

A primeira, que armazena
a energia solar

sob a forma
de adenosina-trifostato, ou ATP.

A segunda, o ciclo de Calvin,
que captura o carbono

e o transforma em açúcar.

A segunda fase representa
uma das mais sustentáveis

linhas de produção da natureza.

Bem-vindo à mais minúscula
fábrica do mundo.

As matérias-primas?

Uma mistura de moléculas
de CO2 existente no ar,

com moléculas pré-montadas,

chamadas ribulose-bifosfato, ou RuBP,

cada molécula com cinco carbonos.

O iniciador? Uma enzima diligente,
chamada rubisco,

que encaixa um átomo de carbono
de uma molécula de CO2

em uma cadeia de RuBP

e constrói uma sequência inicial
com seis carbonos.

Esta rapidamente divide-se
em duas cadeiras menores,

cada qual com três átomos de carbono,

chamadas fosfogliceratos,
abreviadas por PGAs.

Entram em cena o ATP
e outra substância química chamada

nicotinamida-adenina-dinucleotídeo-fosfato,

ou simplesmente NADPH.

ATP, que funciona como um lubrificante,
fornece energia,

enquanto o NADPH prende um átomo
de hidrogênio a cada cadeia de PGA,

transformando-as
em moléculas chamadas

gliceraleído-3-fosfatos, ou G3Ps.

A glicose requer seis carbonos
para ser produzida,

feita por duas moléculas G3P,

que, por sinal, totalizam seis carbonos.

Portanto, o açúcar acabou
de ser fabricado, certo?

Ainda não.

O ciclo de Calvin funciona como
uma linha de produção sustentável,

ou seja, as RuBPs originais

lá do início,

precisam ser recriadas
reaproveitando materiais

de dentro do próprio ciclo.

Mas cada RuBP precisa de cinco carbonos

e fabricar a glicose usa um total de seis.

A conta não fecha.

A solução está em um fato fenomenal.

Enquanto estivemos focados nesta
única linha de produção,

cinco outras funcionavam
simultaneamente.

Com seis correias transportadoras
movimentando-se em sincronia,

não acontece de apenas
um carbono ser ligado

a uma cadeia de RuBP,

mas seis carbonos se unem a seis RuBPs.

Isto cria 12 cadeias de G3P,
em vez de duas;

isto é, existe um total
de 36 átomos de carbono:

o número exato e necessário
para fabricar o açúcar

e reconstruir as RuBPs.

Das 12 G3P reunidas,

duas são retiradas para formar

a cadeia de glicose, com seis
átomos carbonos e rica em energia,

aquela que revigorou você
no café da manhã. Sucesso!

Voltemos à linha de produção.

Os subprodutos da fabricação do açúcar

são rapidamente arranjados
para recriar seis RuBPs.

Isto exige 30 carbonos,

o número exato contido
nas 10 G3Ps que restaram.

Agora ocorre um mistura
de moléculas e encaixes.

Duas das G3Ps são soldadas
e formam uma única molécula

que contém uma sequência
com seis carbonos.

Adicionando uma terceira G3P,
constrói-se uma cadeia com nove carbonos.

A primeira RuBP, feita de cinco carbonos,

é criada a partir desta,

deixando quatro carbonos.

Mas não há desperdícios.

Os quatro carbonos são adcionados
a uma quarta molécula G3P,

originando uma cadeia com sete carbonos.

Adicionada a uma quinta molécula de G3P,

cria-se uma cadeia com dez carbonos,

o suficiente para produzir
mais duas RuPBs.

Tendo recriado três RuPBs completas,

a partir de cinco das dez G3Ps,

basta duplicar este processo

e recriaremos as seis cadeias de RuPB

necessárias para recomeçar o ciclo.

Assim, o ciclo de Calvin
gera o número exato

de elementos e processos

necessários para manter
esta linha de produção bioquímica

funcionando para sempre.

Ele é apenas um das centenas de ciclos

presentes na natureza.

Por que tantos?

Porque se os processos de produção
biológica fossem lineares,

eles não seriam tão eficientes
ou bem-sucedidos

em usar energia para produzir materiais

dos quais a natureza depende,
como o açúcar.

Os ciclos criam
circuitos vitais de realimentação

que, repetitivamente, reutilizam
e recriam ingredientes,

construindo o quanto for possível,

aproveitando os recursos
disponíveis do planeta,

como o açúcar,

produzido pelo uso
da luz solar e do carbono,

convertido pelas fábricas vegetais

na energia que revigora você

e mantém os ciclos
girando em sua própria vida.