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

Nhà máy nhỏ nhất của thiên nhiên: Chu trình Calvin - Cathy Symington

Translator: SaMy Linh Reviewer: Nhu PHAM

You're facing a giant bowl

Bạn đang đối mặt với một bát

of energy packed Carbon Crunchies.

Carbon Crunchies thật to đầy năng lượng.

One spoonful. Two. Three.

Một muỗng. Hai. Ba.

Soon, you're powered up by the energy surge

Nhanh chóng, bạn cảm thấy dồi dào năng lượng

that comes from your meal.

nhờ vào bữa ăn.

But how did that energy get into your bowl?

Nhưng làm thế nào năng lượng lại có trong bát?

Energy exists in the form of sugars

Năng lượng tồn tại dưới dạng đường

made by the plant your cereal came from,

được tạo ra từ ngũ cốc

like wheat or corn.

như lúa mì hay ngô.

As you can see, carbon is the chemical backbone,

Cacbon là xương sống của hóa học.

and plants get their fix of it

và cây cối lấy dạng khác

in the form of carbon dioxide, CO2,

của cacbon, CO2,

from the air that we all breath.

từ không khí mà ta hít thở.

But how does a plant's energy factory,

Làm thế nào nhà máy năng lượng của cây cối,

housed in the stroma of the chloroplast,

được đặt trong chất nền của lục lạp,

turn a one carbon gas, like CO2,

lại có thể biến đổi một khí cacbon, như CO2,

into a six carbon solid, like glucose?

thành chuỗi sáu cacbon, như glucozo?

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

Nếu bạn nghĩ đến sự quang hợp, bạn đã đúng rồi đấy.

But photosynthesis is divided into two steps.

Quá trình quang hợp được chia thành 2 giai đoạn.

The first, which stores energy from the sun

Thứ nhất, dự trữ năng lượng từ mặt trời

in the form of adenosine triphosphate, or ATP.

dưới dạng adenosine triphosphate, hay là ATP.

And the second, the Calvin cycle, that captures carbon

Thứ hai, chu trình Calvin, nhận carbon

and turns it into sugar.

và chuyển hóa thành đường.

This second phase represents one of nature's

Giai đoạn thứ hai này đại diện cho

most sustainable production lines.

dây truyền sản suất bền vững nhất của thiên nhiên.

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

Chào mừng tới nhà máy nhỏ nhất thế giới

The starting materials?

Nguyên liệu đầu tiên?

A mix of CO2 molecules from the air,

Một lượng các phân tử CO2 trong không khí

and preassembled molecules called

các phân tử được liên kết lại gọi là

ribulose biphosphate, or RuBP,

ribulose biphosphate, hoặc RuBP,

each containing five carbons.

gồm 5 nguyên tử Cacbon

The initiator? An industrious enzyme named rubisco

Nhân tố kích thích ? Một loại enzym có tên là RuBisCo

that welds one carbon atom from a CO2 molecule

liên kết một nguyên tử cácbon với một phân tử CO2

with the RuBP chain

bằng chuỗi RuBP

to build an initial six carbon sequence.

để xây dựng một chuỗi sáu carbon.

That rapidly splits into two shorter chains

Chúng nhanh chóng chia tách thành hai chuỗi ngắn

containing three carbons each

mỗi chuỗi bao gồm 3 cacbon

and called phosphoglycerates, or PGAs, for short.

gọi là phosphoglycerates, gọi tắt là PGAs.

Enter ATP, and another chemical called

Thêm vào ATP, và một chất hóa học gọi là

nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,

nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,

or just NADPH.

gọi tắt là NADPH.

ATP, working like a lubricant, delivers energy,

ATP, có vai trò như chất bôi trơn, cung cấp năng lượng

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

trong khi NADPH thêm vào cho mỗi chuỗi PGA, một hydrogen

changing them into molecules called

biến chúng thành những phân tử

glyceraldehyde 3 phosphates, or G3Ps.

glyceraldehyde 3 phosphates, hay G3Ps.

Glucose needs six carbons to form,

Glucose cần sáu carbon để hình thành,

made from two molecules of G3P,

từ hai phân tử G3P,

which incidentally have six carbons between them.

thứ mà tình cờ có sáu nguyên tử cacbon giữa chúng.

So, sugar has just been manufactured, right?

Vậy là, đường được sản xuất, phải không?

Not quite.

Không đúng lắm.

The Calvin cycle works like a sustainable production line,

Chu trình Calvin hoạt động như một dây chuyền sản xuất bền vững,

meaning that those original RuBPs

nghĩa là các RuBPs gốc

that kicked things off at the start,

thứ kích hoạt ban đầu,

need to be recreated by reusing materials

cần được tái tạo từ các vật liệu tái chế

within the cycle now.

trong chu kỳ hiện nay.

But each RuBP needs five carbons

Mỗi RuBP cần năm cacbon

and manufacturing glucose takes a whole six.

và quá trình glucose lấy cả sáu.

Something doesn't add up.

Không cái gì được thêm vào cả.

The answer lies in one phenomenal fact.

Câu trả lời là một hiện tượng thực tế.

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

Trong khi ta tập trung vào từng dây chuyền sản xuất,

five others have been happening at the same time.

năm quá trình khác đang xảy ra cùng lúc.

With six conveyor belts moving in unison,

Với sáu băng chuyền chuyển động cùng lúc,

there isn't just one carbon that gets soldered

không chỉ là một carbon được gắn

to one RuBP chain,

với một chuỗi RuBP,

but six carbons soldered to six RuBPs.

mà là 6 cacbon được gắn với 6 RuBPs.

That creates 12 G3P chains instead of just two,

tạo ra 12 chuỗi G3P thay vì 2,

meaning that all together, 36 carbons exist:

nghĩa là tổng cộng, có tất cả 36 cacbon tồn tại:

the precise number needed to manufacture sugar,

số lượng chính xác cần để sản xuất đường,

and rebuild those RuBPs.

và xây dựng lại những RuBPs.

Of the 12 G3Ps pooled together,

Trong số 12 G3Ps gộp lại,

two are siphoned off to form

hai đã được giải thoát để tạo thành

that energy rich six carbon glucose chain.

sáu chuỗi năng lượng carbon glucose đó.

The one fueling you via your breakfast. Success!

Tiếp năng lượng cho bạn qua bữa sáng. Thành công!

But back on the manufacturing line,

Quay lại với dây chuyền sản xuất,

the byproducts of this sugar production

các sản phẩm phụ của sản phẩm đường này

are swiftly assembled to recreate those six RuBPs.

nhanh chóng ghép lại thành 6 RuBPs

That requires 30 carbons,

Chúng cần 30 cacbon

the exact number contained by the remaining 10 G3PS.

con số chính xác của 10 G3PS còn sót lại.

Now a molecular mix and match occurs.

Sự kết hợp phân tử diễn ra.

Two of the G3Ps are welded together

Hai trong số các G3Ps được gắn lại với nhau

forming a six carbon sequence.

hình thành chuỗi sáu carbon.

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

Bằng cách thêm một G3P thứ ba, một chuỗi chín carbon được hình thành.

The first RuBP, made up of five carbons,

Các RuBP đầu tiên, được tạo nên từ năm nguyên tử cacbon,

is cast from this,

được tổng hợp từ đây

leaving four carbons behind.

để lại bốn cacbon.

But there's no wastage here.

Nhưng không có lãng phí nào. Chúng tổng hợp thành phân tử G3P thứ tư

Those are soldered to a fourth G3P molecule,

making a seven carbon chain.

tạo nên chuỗi cacbon thứ bảy.

Added to a fifth G3P molecule,

Thêm vào phân tử G3P thứ năm,

a ten carbon chain is created,

chuỗi carbon mười được tạo ra,

enough now to craft two more RuBPs.

đủ giờ để tạo thêm hai RuBPs nữa.

With three full RuBPs recreated

Với ba RuBPs đầy đủ được tái tạo

from five of the ten G3Ps,

từ 5 trong 10 G3Ps,

simply duplicating this process

chỉ cần sao chép quá trình này

will renew the six RuBP chains

sẽ làm mới chuỗi 6 RuBP

needed to restart the cycle again.

cần để bắt đầu lại chu trình.

So the Calvin cycle generates the precise number

Vì vậy, chu trình Calvin tạo ra con số chính xác

of elements and processes

các nguyên tố và chu trình

required to keep this biochemical production line

cần thiết để giữ dây chuyền sản xuất sinh học này

turning endlessly.

tiếp tục mãi mãi.

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

Nó chỉ là một trong hàng trăm quy trình tồn tại trong thiên nhiên.

present in nature.

Why so many?

Tại sao lại nhiều như vậy?

Because if biological production processes were linear,

Bởi vì nếu quy trình sản xuất sinh học là một chiều,

they wouldn't be nearly as efficient or successful

chúng sẽ gần như không hiệu quả

at using energy to manufacture the materials

trong việc sử dụng năng lượng để sản xuất các chất

that nature relies upon, like sugar.

cốt yếu trong tự nhiên, ví dụ như đường.

Cycles create vital feedback loops

Chu kỳ tạo ra các vòng phản hồi quan trọng

that repeatedly reuse and rebuild ingredients

liên tục được tái sử dụng và tạo ra các thành phần

crafting as much as possible

nhiều nhất có thể

out of the planet's available resources.

vượt ngoài những nguồn có sẵn trên hành tinh.

Such as that sugar,

Ví dụ như đường,

built using raw sunlight and carbon

được tạo ra từ ánh sáng mặt trời và cacbon

converted in plant factories

được chuyển đổi trong các nhà máy cây

to become the energy that powers you

tạo thành năng lượng cho bạn sức mạnh

and keeps the cycles revolving in your own life.

giữ cho chu kỳ này quay vòng trong cuộc sống.