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

Tradutor: H Maria Castro Revisora: Isabel Vaz Belchior

You're facing a giant bowl

Tens à tua frente uma tigela gigante

of energy packed Carbon Crunchies.

de Crocantes de Carbono cheios de energia.

One spoonful. Two. Three.

Uma colher. Duas. Três.

Soon, you're powered up by the energy surge

Pouco depois, estás abastecida pelo pico de energia

that comes from your meal.

que vem da tua refeição.

But how did that energy get into your bowl?

Mas como é que essa energia chegou à tua tigela?

Energy exists in the form of sugars

A energia existe na forma de açúcares

made by the plant your cereal came from,

fabricados pela planta da qual vieram os teus cereais,

like wheat or corn.

como o trigo ou o milho.

As you can see, carbon is the chemical backbone,

Como podes ver, o carbono é o esqueleto químico,

and plants get their fix of it

e as plantas vão buscar a dose de que precisam

in the form of carbon dioxide, CO2,

na forma de dióxido de carbono, CO2,

from the air that we all breath.

a partir do ar que todos respiramos.

But how does a plant's energy factory,

Mas como é que a fábrica de energia de uma planta,

housed in the stroma of the chloroplast,

situada no estroma do cloroplasto,

turn a one carbon gas, like CO2,

transforma um gás com um carbono, como o CO2,

into a six carbon solid, like glucose?

num sólido com seis carbonos, como a glicose?

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

Se estás a pensar na fotossíntese, tens razão.

But photosynthesis is divided into two steps.

Mas a fotossíntese divide-se em duas etapas.

The first, which stores energy from the sun

A primeira, que armazena a energia que vem do Sol

in the form of adenosine triphosphate, or ATP.

sob a forma de trifosfato de adenosina, ou ATP.

And the second, the Calvin cycle, that captures carbon

E a segunda, o ciclo de Calvin, que captura o carbono

and turns it into sugar.

e o transforma em açúcar.

This second phase represents one of nature's

Esta segunda fase representa uma das linhas de produção

most sustainable production lines.

mais sustentáveis da Natureza.

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

E, com isso, bem-vinda à fábrica mais minúscula do mundo.

The starting materials?

As matérias-primas?

A mix of CO2 molecules from the air,

Uma mistura de moléculas de CO2 provenientes do ar,

and preassembled molecules called

e moléculas pré-montadas chamadas

ribulose biphosphate, or RuBP,

ribulose bifosfato, ou RuBP,

each containing five carbons.

que contêm, cada uma, cinco carbonos.

The initiator? An industrious enzyme named rubisco

O iniciador? Uma enzima muito trabalhadora, chamada rubisco

that welds one carbon atom from a CO2 molecule

que solda um átomo de carbono de uma molécula de CO2

with the RuBP chain

à cadeia de RuBP

to build an initial six carbon sequence.

para construir uma sequência inicial de seis carbonos.

That rapidly splits into two shorter chains

Esta divide-se rapidamente em duas cadeias mais curtas

containing three carbons each

que contêm três carbonos cada uma

and called phosphoglycerates, or PGAs, for short.

e se chamam fosfogliceratos, ou PGA, para abreviar.

Enter ATP, and another chemical called

Entra o ATP e uma outra molécula chamada

nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,

fosfato de nicotinamida adenina dinucleótido,

or just NADPH.

ou simplesmente NADPH.

ATP, working like a lubricant, delivers energy,

O ATP, que funciona como um lubrificante, distribui energia,

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

enquanto o NADPH acrescenta um hidrogénio a cada uma das cadeias de PGA,

changing them into molecules called

transformando-os em moléculas chamadas

glyceraldehyde 3 phosphates, or G3Ps.

gliceraldeído 3-fosfato, ou G3P.

Glucose needs six carbons to form,

A glicose precisa de seis carbonos para se formar,

made from two molecules of G3P,

obtidos a partir de duas moléculas de G3P,

que, a propósito, têm entre si no total seis carbonos.

which incidentally have six carbons between them.

So, sugar has just been manufactured, right?

Portanto, acabámos de fabricar açúcar, certo?

Not quite.

Nem por isso.

The Calvin cycle works like a sustainable production line,

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

meaning that those original RuBPs

o que significa que aquelas RuBP originais

that kicked things off at the start,

que deram um empurrão no início,

need to be recreated by reusing materials

precisam de ser recriadas reutilizando os materiais

within the cycle now.

que estão dentro do ciclo agora.

But each RuBP needs five carbons

Mas cada RuBP precisa de cinco carbonos

and manufacturing glucose takes a whole six.

e o fabrico da glicose precisa de seis.

Something doesn't add up.

Alguma coisa não bate certo.

The answer lies in one phenomenal fact.

A resposta encontra-se num facto fenomenal.

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

Enquanto estivemos concentrados nesta linha de produção isolada,

five others have been happening at the same time.

houve outras cinco a funcionar ao mesmo tempo.

With six conveyor belts moving in unison,

Com seis correias transportadoras a deslocar-se em uníssono,

there isn't just one carbon that gets soldered

não há apenas um carbono que é soldado

to one RuBP chain,

a uma cadeia de RuBP,

but six carbons soldered to six RuBPs.

mas sim seis carbonos soldados a seis RuBP.

That creates 12 G3P chains instead of just two,

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

meaning that all together, 36 carbons exist:

o que significa que, no total, há 36 carbonos:

the precise number needed to manufacture sugar,

o número exacto que é preciso para fabricar açúcar

and rebuild those RuBPs.

e para reconstruir aquelas RuBP.

Of the 12 G3Ps pooled together,

Dos 12 G3P agrupados,

two are siphoned off to form

dois são escoados para formar

that energy rich six carbon glucose chain.

aquela cadeia de glicose com seis carbonos, rica em energia.

The one fueling you via your breakfast. Success!

Aquela que te está a abastecer através do teu pequeno-almoço. Sucesso!

But back on the manufacturing line,

Mas voltando à linha de produção,

the byproducts of this sugar production

os produtos secundários desta produção de açúcar

are swiftly assembled to recreate those six RuBPs.

são prontamente montados para recriar aquelas seis RuBP.

That requires 30 carbons,

Isso necessita de 30 carbonos,

the exact number contained by the remaining 10 G3PS.

o número exacto contido pelos restantes 10 G3P.

Now a molecular mix and match occurs.

Agora acontece uma remistura molecular.

Two of the G3Ps are welded together

Dois dos G3P são soldados para ficarem unidos,

forming a six carbon sequence.

formando uma sequência de seis carbonos.

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

Juntando um terceiro G3P, forma-se uma cadeia de nove carbonos.

The first RuBP, made up of five carbons,

A primeira RuBP, formada por cinco carbonos,

is cast from this,

é moldada a partir daqui,

leaving four carbons behind.

deixando quatro carbonos para trás.

But there's no wastage here.

Mas aqui não há desperdício.

Those are soldered to a fourth G3P molecule,

Estes são soldados a uma quarta molécula de G3P,

making a seven carbon chain.

formando uma cadeia de sete carbonos.

Added to a fifth G3P molecule,

Juntando uma quinta molécula de G3P,

a ten carbon chain is created,

forma-se uma cadeia de dez carbonos,

enough now to craft two more RuBPs.

que já é suficiente para originar mais duas RuBP.

With three full RuBPs recreated

Com três RuBP completas recriadas

from five of the ten G3Ps,

a partir de cinco dos dez G3P,

simply duplicating this process

multiplicando simplesmente este processo por dois

will renew the six RuBP chains

iremos renovar as seis cadeias de RuBP

needed to restart the cycle again.

que são necessárias para reiniciar o ciclo.

So the Calvin cycle generates the precise number

Portanto, o ciclo de Calvin gera o número exacto

of elements and processes

de elementos e processos

required to keep this biochemical production line

que são necessários para manter esta linha de produção bioquímica

turning endlessly.

a funcionar interminavelmente.

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

E este é apenas um das centenas de ciclos

present in nature.

que estão presentes na Natureza.

Why so many?

Porquê tantos?

Because if biological production processes were linear,

Porque se os processos de produção biológica fossem lineares,

they wouldn't be nearly as efficient or successful

não seriam nem tão eficientes nem tão bem sucedidos

at using energy to manufacture the materials

como a utilização de energia para fabricar os materiais

that nature relies upon, like sugar.

com que a Natureza conta, como o açúcar.

Cycles create vital feedback loops

Os ciclos criam voltas vitais de feedback

that repeatedly reuse and rebuild ingredients

que reutilizam e reconstroem os ingredientes repetidamente

crafting as much as possible

originando tanto quanto possível

out of the planet's available resources.

a partir dos recursos disponíveis no planeta.

Such as that sugar,

Como, por exemplo, esse açúcar,

built using raw sunlight and carbon

construído a partir de luz do Sol e carbono em bruto

converted in plant factories

convertido em fábricas nas plantas

to become the energy that powers you

para se transformar na energia que te abastece

and keeps the cycles revolving in your own life.

e que mantém os ciclos a rodar na tua própria vida.