מחזור קלווין הוא מערכת של אור עצמאי תגובות רדוקס המתרחשים במהלך פוטוסינתזה וקיבוע פחמן להמרת פחמן דו חמצני לגלוקוז הסוכר. תגובות אלה מתרחשות בסטרומה של הכלורופלסט, שהוא האזור המלא בנוזלים שבין תילאוקיד הממברנה והקרום הפנימי של האיבר. להלן מבט לתגובות ה- redox המתרחשות במהלך מחזור קלווין.
יתכן שאתה מכיר את מחזור קלווין בשם אחר. מערכת התגובות ידועה גם כתגובות כהות, מחזור C3, מחזור קלווין-בנסון-בסהאם (CBB), או מחזור פוספט פוסוזת רדוקטיבי. המחזור התגלה בשנת 1950 על ידי מלווין קלווין, ג'יימס בסהאם ואנדרו בנסון באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי. הם השתמשו בפחמן רדיואקטיבי -14 כדי להתחקות אחר נתיבם של אטומי פחמן בקיבוע פחמן.
מחזור קלווין הוא חלק מפוטוסינתזה, המתרחשת בשני שלבים. בשלב הראשון, תגובות כימיות משתמשות באנרגיה מהאור כדי לייצר ATP ו- NADPH. בשלב השני (מחזור קלווין או תגובות כהות), הפחמן דו חמצני ומים מומרים למולקולות אורגניות, כמו למשל גלוקוזה. למרות שמעגל קלווין יכול להיקרא "התגובות החשוכות", תגובות אלה אינן מתרחשות למעשה בחושך או בשעות הלילה. התגובות דורשות NADP מופחת, שמגיע מתגובה תלויה באור. מחזור קלווין מורכב מ:
שש ריצות מחזור נדרשות לייצור מולקולת גלוקוז אחת. ניתן להשתמש בעודפי G3P המיוצרים על ידי התגובות ליצירת מגוון פחמימות, בהתאם לצרכי הצמח.
למרות שלבי מחזור קלווין אינם דורשים אור, התהליך מתרחש רק כאשר הוא זמין (בשעות היום). למה? כי זה בזבוז אנרגיה מכיוון שאין זרימת אלקטרונים בלי אור. האנזימים המפעילים את מחזור קלווין מוסדרים אפוא להיות תלויים באור למרות שהתגובות הכימיות עצמן אינן דורשות פוטונים.
בלילה, צמחים ממירים עמילן לסוכרוז ומשחררים אותו לפלואם. צמחי CAM מאחסנים חומצה מאלית בלילה ומשחררים אותה במהלך היום. תגובות אלה ידועות גם כ"תגובות חשוכות ".