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

המפעל הקטן ביותר של הטבע: מחזור קלוון - קאת'י סימינגטון

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Tal Dekkers

You're facing a giant bowl

אתם עומדים בפני קערה עצומה

of energy packed Carbon Crunchies.

של דגני בוקר עתירי אנרגיה.

One spoonful. Two. Three.

כף מלאה, שתיים, שלוש.

Soon, you're powered up by the energy surge

במהרה, אתם מונעים על ידי פרץ האנרגיה

that comes from your meal.

שמגיע מהארוחה שלכם.

But how did that energy get into your bowl?

אבל איך האנרגיה הגיע לקערה?

Energy exists in the form of sugars

אנרגיה קיימת בצורות הסוכר

made by the plant your cereal came from,

שנוצרים על ידי הצמחים מהם הגיעו הדגנים שלכם,

like wheat or corn.

כמו חיטה או תירס.

As you can see, carbon is the chemical backbone,

כפי שאתם רואים, פחמן הוא כימיקל עמוד השדרה,

and plants get their fix of it

וצמחים מקבלים את המנה שלהם ממנו

in the form of carbon dioxide, CO2,

בצורה של פחמן דו חמצני, CO2,

from the air that we all breath.

מהאוויר שכולנו נושמים.

But how does a plant's energy factory,

אבל איך מפעל האנרגיה של הצמח,

housed in the stroma of the chloroplast,

שממוקם בסטרומה של הכלורופלסט,

turn a one carbon gas, like CO2,

הופך גז פחמני אחד, כמו CO2,

into a six carbon solid, like glucose?

למוצק שש פחמני, כמו גלוקוז?

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

אם אתם חושבים פוטוסינטזה, אתם צודקים.

But photosynthesis is divided into two steps.

אבל פוטוסינטזה מחולקת לשני שלבים.

The first, which stores energy from the sun

הראשון, שאוגר אנרגיה מהשמש

in the form of adenosine triphosphate, or ATP.

בצורה של אדנוסין טריפוספר, או ATP.

And the second, the Calvin cycle, that captures carbon

והשני, מעגל קלווין, שלוכד את הפחמן

and turns it into sugar.

והופך אותו לסוכר.

This second phase represents one of nature's

השלב השני הזה מייצג את אחד

most sustainable production lines.

מקווי היצור הכי ברי קיימא של הטבע.

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

אז עם זה, ברוכים הבאים למפעל הכי קטן בעולם.

The starting materials?

חומרי הגלם?

A mix of CO2 molecules from the air,

ערוב של מולקולות CO2 מהאוויר,

and preassembled molecules called

ומולקולות מורכבות מראש שנקראות

ribulose biphosphate, or RuBP,

ריבולוז ביפוספט, או RuBP,

each containing five carbons.

כל אחת מכילה חמישה פחמנים.

The initiator? An industrious enzyme named rubisco

הזרז? אנזים תעשייתי בשם רוביסקו

that welds one carbon atom from a CO2 molecule

שמלחים אטום פחמן אחד ממולקולת ה CO2

with the RuBP chain

עם שרשרת ה RuBP

to build an initial six carbon sequence.

כדי להרכיב שרשרת ראשונית של שישה פחמנים.

That rapidly splits into two shorter chains

היא מתחלקת במהירות לשרשראות קצרות יותר

containing three carbons each

שמכילות שלושה פחמנים כל אחת

and called phosphoglycerates, or PGAs, for short.

ונקראת פוספוגליצרטים, או PGA, בקיצור.

Enter ATP, and another chemical called

נכנס ה ATP, וכימיקל נוסף בשם

nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,

נוקוטינמיד אדנין דינוקלאוטיד פוספט,

or just NADPH.

או פשוט NADPH.

ATP, working like a lubricant, delivers energy,

ATP, עובד כמו משמן, מספק את האנרגיה,

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

בעוד NADPH מוסיף מימן אחד לכל אחת משרשראות ה PGA,

changing them into molecules called

משנים אותן למולקולות שנקראות

glyceraldehyde 3 phosphates, or G3Ps.

גליצרלדהייד 3 פוספט, או G3P.

Glucose needs six carbons to form,

גלוקוז צריך שישה פחמנים כדי להווצר,

made from two molecules of G3P,

עשוי משתי מולקולות של G3P,

which incidentally have six carbons between them.

שבמקרה יש להן שישה פחמנים ביניהם,

So, sugar has just been manufactured, right?

אז, סוכר כרגע נוצר, נכון?

Not quite.

לא בדיוק.

The Calvin cycle works like a sustainable production line,

תהליך קלווין עובד כמו קו יצור בר קיימא,

meaning that those original RuBPs

מה שאומר שה RuBP המקוריים

that kicked things off at the start,

שהתחילו את הדברים בהתחלה,

need to be recreated by reusing materials

צריכים להווצר מחדש על ידי שימוש מחדש בחומרים

within the cycle now.

בתוך התהליך עכשיו.

But each RuBP needs five carbons

אבל כל RuBP צריך חמישה פחמנים

and manufacturing glucose takes a whole six.

ויצור גלוקוז לוקח שישה.

Something doesn't add up.

משהו לא מתחבר.

The answer lies in one phenomenal fact.

התשובה נמצאת בעובדה מדהימה אחת.

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

בעוד היינו ממוקדים בקו היצור היחיד הזה,

five others have been happening at the same time.

חמישה אחרים התרחשו באותו הזמן.

With six conveyor belts moving in unison,

עם שישה מסועים נעים ביחד,

there isn't just one carbon that gets soldered

אין רק פחמן אחד שמולחם

to one RuBP chain,

לכל שרשרת RuBP,

but six carbons soldered to six RuBPs.

אלא שישה פחמנים מולחמים לשש שרשראות RuBP.

That creates 12 G3P chains instead of just two,

זה יוצר 12 שרשראות G3P במקום רק שתיים,

meaning that all together, 36 carbons exist:

מה שאומר שיחד, קיימים 36 פחמנים:

the precise number needed to manufacture sugar,

המספר המדוייק שנדרש ליצור סוכר,

and rebuild those RuBPs.

ולבנות מחדש את הRuBP האלה.

Of the 12 G3Ps pooled together,

מתוך 12 ה G3P שנאספו יחד,

two are siphoned off to form

שתיים נלקחות לייצר

that energy rich six carbon glucose chain.

את שרשראות הגלוקוז בעלות ששת הפחמנים העשירות באנרגיה.

The one fueling you via your breakfast. Success!

זו שמתדלקת אתכם בארוחת בוקר. הצלחה!

But back on the manufacturing line,

אבל חזרה לקו היצור,

the byproducts of this sugar production

תוצרי הלוואי של יצור הסוכר

are swiftly assembled to recreate those six RuBPs.

מורכבים במהירות ליצור מחדש את שש ה RuBP.

That requires 30 carbons,

זה דורש 30 פחמנים,

the exact number contained by the remaining 10 G3PS.

המספר המדוייק של עשר ה G3P הנותרות.

Now a molecular mix and match occurs.

עכשיו מתרחש ערבוב מולקולרי.

Two of the G3Ps are welded together

שתיים מה G3P מולחמות יחד

forming a six carbon sequence.

יוצרות רצף של שישה פחמנים.

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

על ידי הוספת G3P שלישית, שרשרת של תשעה פחמנים נבנית.

The first RuBP, made up of five carbons,

ה RuBP הראשון, שעשוי מחמישה פחמנים,

is cast from this,

נוצק מזה,

leaving four carbons behind.

מה שמשאיר ארבעה פחמנים מאחור.

But there's no wastage here.

אבל אין בזבוז פה.

Those are soldered to a fourth G3P molecule,

אלה מולחמים למולקולת G3P רביעית,

making a seven carbon chain.

מה שיוצר שרשרת של שבעה פחמנים.

Added to a fifth G3P molecule,

שמוספת למולקולת G3P חמישית,

a ten carbon chain is created,

שרשרת של עשרה פחמנים נוצרת,

enough now to craft two more RuBPs.

מספיק עכשיו ליצור שתי RuBP.

With three full RuBPs recreated

עם שלוש RuBP שלמות שנוצרו

from five of the ten G3Ps,

מחמש מעשר ה G3P,

simply duplicating this process

פשוט שיכפול התהליך

will renew the six RuBP chains

יחדש את שש שרשראות ה RuBP

needed to restart the cycle again.

שדרושות להתחיל את התהליך מחדש.

So the Calvin cycle generates the precise number

אז תהליך קלווין יוצר את המספר המדוייק

of elements and processes

של רכיבים ותהליכים

required to keep this biochemical production line

שדרושים כדי לשמור על קו היצור הביולוגי הזה

turning endlessly.

עובד בקלות.

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

וזה רק אחד ממאות מחזורים

present in nature.

שקיימים בטבע.

Why so many?

למה כל כך הרבה?

Because if biological production processes were linear,

מפני שאם היצור הביולוגי היה לינארי,

they wouldn't be nearly as efficient or successful

הוא לא היה מספיק יעיל או מוצלח

at using energy to manufacture the materials

בשימוש באנרגיה כדי לייצר את החומרים

that nature relies upon, like sugar.

שהטבע נסמך עליהם, כמו סוכר.

Cycles create vital feedback loops

תהליכים יוצרים לולאות משוב חיובי

that repeatedly reuse and rebuild ingredients

שמשתמשות שוב ושוב ברכיבים ובונות אותם מחדש

crafting as much as possible

יוצרות ככל האפשר

out of the planet's available resources.

מהמשאבים הזמינים לצמח.

Such as that sugar,

כמו הסוכר,

built using raw sunlight and carbon

שנבנה תוך כדי שימוש באור שמש ופחמן

converted in plant factories

שמומר במפעלי הצמחים

to become the energy that powers you

לאנרגיה שמניעה אתכם

and keeps the cycles revolving in your own life.

ושומרת על המחזור נע בחיים שלכם.