Nature's smallest factory: The Calvin cycle - Cathy Symington

Traduttore: Laura Giordano Revisore: Paola B

You're facing a giant bowl

Avete davanti a voi una tazza gigante

of energy packed Carbon Crunchies.

di cereali al carbonio ricchi di energia.

One spoonful. Two. Three.

Un cucchiaio. Due. Tre.

Soon, you're powered up by the energy surge

In poco tempo, vi ricaricherete di energia

that comes from your meal.

grazie a questo pasto.

But how did that energy get into your bowl?

Ma com'è arrivata quell'energia nella tazza?

Energy exists in the form of sugars

L'energia esiste sotto forma di zuccheri

made by the plant your cereal came from,

presenti nelle piante dalle quali derivano i cereali,

like wheat or corn.

come il grano o il mais.

As you can see, carbon is the chemical backbone,

Come potete vedere, il carbonio è la struttura chimica portante

and plants get their fix of it

e le piante lo assorbono

in the form of carbon dioxide, CO2,

sotto forma di diossido di carbonio, CO2,

from the air that we all breath.

dall'aria che respiriamo.

But how does a plant's energy factory,

Ma come fa l'impianto energetico di una pianta,

housed in the stroma of the chloroplast,

situato all'interno dello stroma dei cloroplasti,

turn a one carbon gas, like CO2,

a trasformare un gas carbonico, come la CO2,

into a six carbon solid, like glucose?

in un solido con 6 atomi di carbonio, come il glucosio?

If you're thinking photosynthesis, you're right.

Se la vostra risposta è la fotosintesi, avete ragione.

But photosynthesis is divided into two steps.

Ma la fotosintesi avviene in due fasi.

The first, which stores energy from the sun

Durante la prima, l'energia del sole viene conservata

in the form of adenosine triphosphate, or ATP.

sotto forma di adenosina trifosfato, detta anche ATP.

And the second, the Calvin cycle, that captures carbon

Durante la seconda, detta ciclo di Calvin, il carbonio viene catturato

and turns it into sugar.

e trasformato in zucchero.

This second phase represents one of nature's

Questa fase rappresenta una delle linee di produzione più sostenibili

most sustainable production lines.

della natura.

And so with that, welcome to world's most miniscule factory.

Ed eccoci nella fabbrica più piccola al mondo.

The starting materials?

Quali sono i materiali iniziali?

A mix of CO2 molecules from the air,

Un mix di molecole di CO2 dell'aria

and preassembled molecules called

e molecole preassemblate chiamate

ribulose biphosphate, or RuBP,

ribulosio bifosfato, o RuBP,

each containing five carbons.

ognuna contenente 5 atomi di carbonio.

The initiator? An industrious enzyme named rubisco

Chi è l'iniziatore? Un enzima diligente chiamato Rubisco

that welds one carbon atom from a CO2 molecule

che unisce un atomo di carbonio dalla molecola di CO2

with the RuBP chain

con la catena RuBP

to build an initial six carbon sequence.

per costruire una sequenza iniziale di 6 atomi di carbonio

That rapidly splits into two shorter chains

che rapidamente si separa in due catene più piccole

containing three carbons each

contenenti 3 atomi di carbonio ognuna

and called phosphoglycerates, or PGAs, for short.

chiamate fosfoglicerato, o, in breve, PGA.

Enter ATP, and another chemical called

Si aggiungono l'ATP e un'altra sostanza chiamata

nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,

nicotinammide adenina dinucleotide fosfato,

or just NADPH.

o semplicemente NADPH.

ATP, working like a lubricant, delivers energy,

L'ATP, che funge da lubrificante, rilascia energia,

while NADPH affixes one hydrogen to each of the PGA chains,

mentre l'NADPH unisce un atomo di idrogeno a ogni catena di PGA,

changing them into molecules called

modificandoli in molecole chiamate

glyceraldehyde 3 phosphates, or G3Ps.

gliceraldeide 3 fosfato, o G3P.

Glucose needs six carbons to form,

Il glucosio ha bisogno di sei atomi di carbonio per formarsi,

made from two molecules of G3P,

realizzati dalle due molecole di G3P,

which incidentally have six carbons between them.

che, per inciso, hanno sei atomi di carbonio.

So, sugar has just been manufactured, right?

Quindi lo zucchero è pronto, giusto?

Not quite.

Non ancora.

The Calvin cycle works like a sustainable production line,

Il ciclo di Calvin lavora come una linea di produzione sostenibile,

meaning that those original RuBPs

vuol dire che le RuBP originarie,

that kicked things off at the start,

quelle che hanno dato il via a tutto,

need to be recreated by reusing materials

devono essere ricreate riutilizzando i materiali

within the cycle now.

presenti adesso all'interno del ciclo.

But each RuBP needs five carbons

Ma ogni RuBP ha bisogno di 5 atomi di carbonio

and manufacturing glucose takes a whole six.

e per il glucosio ce ne vogliono 6.

Something doesn't add up.

C'è qualcosa che non torna.

The answer lies in one phenomenal fact.

La risposta si trova in un fatto fenomenale.

While we've been focusing on this single production line,

Mentre stavamo osservando questa singola linea di produzione

five others have been happening at the same time.

altre cinque stavano lavorando allo stesso momento.

With six conveyor belts moving in unison,

Con sei nastri trasportatori che si muovono all'unisono

there isn't just one carbon that gets soldered

non è solo 1 atomo di carbonio a essere saldato

to one RuBP chain,

alla catena di RuBP,

but six carbons soldered to six RuBPs.

ma ben 6 a 6 catene,

That creates 12 G3P chains instead of just two,

che creano 12 catene di G3P invece di due.

meaning that all together, 36 carbons exist:

Ciò significa che esistono 36 atomi di carbonio:

the precise number needed to manufacture sugar,

il numero preciso per fabbricare lo zucchero

and rebuild those RuBPs.

e ricostruire le RuBP.

Of the 12 G3Ps pooled together,

Delle 12 catene G3P raggruppate,

two are siphoned off to form

due vengono scartate per formare

that energy rich six carbon glucose chain.

quella catena di glucosio da 6 atomi di carbonio ricca di energia.

The one fueling you via your breakfast. Success!

Quella che ci ricarica a colazione. Fenomenale!

But back on the manufacturing line,

Ma ritorniamo alla linea di produzione.

the byproducts of this sugar production

I sottoprodotti degli zuccheri

are swiftly assembled to recreate those six RuBPs.

vengono assemblati per ricreare le 6 RuBP.

That requires 30 carbons,

Ci vogliono 30 atomi di carbonio,

the exact number contained by the remaining 10 G3PS.

il numero esatto contenuto nelle rimanenti 10 G3P.

Now a molecular mix and match occurs.

Adesso avviene un mix molecolare.

Two of the G3Ps are welded together

Due delle G3P vengono saldate

forming a six carbon sequence.

per formare una sequenza di 6 atomi di carbonio.

By adding a third G3P, a nine carbon chain is built.

Aggiungendo una terza G3P, si ha una catena a 9 atomi di carbonio.

The first RuBP, made up of five carbons,

La prima RuBP, costituita da 5 atomi di carbonio,

is cast from this,

viene scartata,

leaving four carbons behind.

lasciando 4 atomi di carbonio.

But there's no wastage here.

Ma non c'è nessuno spreco.

Those are soldered to a fourth G3P molecule,

Vengono saldati a una quarta molecola di G3P,

making a seven carbon chain.

diventando una catena di 7 atomi di carbonio.

Added to a fifth G3P molecule,

Aggiunta a una quinta molecola di G3P,

a ten carbon chain is created,

una nuova catena viene creata,

enough now to craft two more RuBPs.

quanto basta per creare altre due RuBP.

With three full RuBPs recreated

Con tre RuBP ricreate

from five of the ten G3Ps,

da cinque delle dieci catene G3P,

simply duplicating this process

con la semplice duplicazione del processo

will renew the six RuBP chains

si rinnoveranno le 6 catene di RuBP

needed to restart the cycle again.

necessarie a far ripartire il ciclo.

So the Calvin cycle generates the precise number

In questo modo il ciclo di Calvin genera il numero preciso

of elements and processes

di elementi e processi

required to keep this biochemical production line

necessari a far sì che questa catena di produzione

turning endlessly.

non abbia mai fine.

And it's just one of the 100s of cycles

Ed è solo uno dei centinaia di cicli

present in nature.

presenti in natura.

Why so many?

Perché così tanti?

Because if biological production processes were linear,

Perché se i processi di produzione biologica fossero lineari,

they wouldn't be nearly as efficient or successful

non sarebbero efficienti e di successo

at using energy to manufacture the materials

nell'impiegare l'energia per creare i materiali

that nature relies upon, like sugar.

da cui dipende la natura, come lo zucchero.

Cycles create vital feedback loops

I cicli creano dei circuiti di feedback

that repeatedly reuse and rebuild ingredients

che riusano e ricostruiscono senza sosta

crafting as much as possible

ingredienti creati

out of the planet's available resources.

dalle risorse disponibili del pianeta.

Such as that sugar,

Come lo zucchero,

built using raw sunlight and carbon

fabbricato attraverso i raggi solari e il carbonio

converted in plant factories

convertito da fabbriche naturali

to become the energy that powers you

in energia che ci ricarica,

and keeps the cycles revolving in your own life.

facendo sì che il ciclo giri nella nostra vita.