A fábrica mais pequena da Natureza: o ciclo de Calvin — Cathy Symington

Ver a lição completa em: http://ed.ted.com/lessons/nature-s-smallest-factory-the-calvin-cycle-cathy-symington

Uma bela tigela de cereais dá-te a energia de que necessitas para começar o dia, mas como é que essa energia chegou à tua tigela, exactamente? Tudo começa com a fotossíntese, o processo que converte o ar que respiramos na glicose que nós dá energia. Cathy Symington explica em detalhe a segunda fase, altamente eficiente, da fotossíntese — chamada o ciclo de Calvin —, que converte o dióxido de carbono em açúcar com alguma matemática inteligente de remistura.

Lição de Cathy Symington, animação de Flaming Medusa Studios Inc.

Tens à tua frente uma tigela gigante

de Crocantes de Carbono cheios de energia.

Uma colher. Duas. Três.

Pouco depois, estás abastecida
pelo pico de energia

que vem da tua refeição.

Mas como é que essa energia
chegou à tua tigela?

A energia existe na forma de açúcares

fabricados pela planta
da qual vieram os teus cereais,

como o trigo ou o milho.

Como podes ver,
o carbono é o esqueleto químico,

e as plantas vão buscar a dose
de que precisam

na forma de dióxido de carbono, CO2,

a partir do ar que todos respiramos.

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

situada no estroma do cloroplasto,

transforma um gás com um carbono,
como o CO2,

num sólido com seis carbonos,
como a glicose?

Se estás a pensar na fotossíntese,
tens razão.

Mas a fotossíntese divide-se
em duas etapas.

A primeira,
que armazena a energia que vem do Sol

sob a forma de trifosfato de adenosina,
ou ATP.

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

e o transforma em açúcar.

Esta segunda fase representa
uma das linhas de produção

mais sustentáveis da Natureza.

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

As matérias-primas?

Uma mistura de moléculas
de CO2 provenientes do ar,

e moléculas pré-montadas chamadas

ribulose bifosfato, ou RuBP,

que contêm, cada uma, cinco carbonos.

O iniciador? Uma enzima
muito trabalhadora, chamada rubisco

que solda um átomo de carbono
de uma molécula de CO2

à cadeia de RuBP

para construir uma sequência inicial
de seis carbonos.

Esta divide-se rapidamente
em duas cadeias mais curtas

que contêm três carbonos cada uma

e se chamam fosfogliceratos,
ou PGA, para abreviar.

Entra o ATP e uma outra molécula chamada

fosfato de nicotinamida adenina
dinucleótido,

ou simplesmente NADPH.

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

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

transformando-os em moléculas chamadas

gliceraldeído 3-fosfato, ou G3P.

A glicose precisa de seis carbonos
para se formar,

obtidos a partir de duas moléculas de G3P,

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

Portanto, acabámos de fabricar açúcar, certo?

Nem por isso.

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

o que significa que aquelas RuBP originais

que deram um empurrão no início,

precisam de ser recriadas reutilizando
os materiais

que estão dentro do ciclo agora.

Mas cada RuBP precisa de cinco carbonos

e o fabrico da glicose precisa de seis.

Alguma coisa não bate certo.

A resposta encontra-se num facto fenomenal.

Enquanto estivemos concentrados
nesta linha de produção isolada,

houve outras cinco a funcionar
ao mesmo tempo.

Com seis correias transportadoras
a deslocar-se em uníssono,

não há apenas um carbono que é soldado

a uma cadeia de RuBP,

mas sim seis carbonos soldados a seis RuBP.

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

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

o número exacto que é preciso
para fabricar açúcar

e para reconstruir aquelas RuBP.

Dos 12 G3P agrupados,

dois são escoados para formar

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

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

Mas voltando à linha de produção,

os produtos secundários
desta produção de açúcar

são prontamente montados
para recriar aquelas seis RuBP.

Isso necessita de 30 carbonos,

o número exacto contido
pelos restantes 10 G3P.

Agora acontece uma remistura molecular.

Dois dos G3P são soldados
para ficarem unidos,

formando uma sequência de seis carbonos.

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

A primeira RuBP, formada por cinco carbonos,

é moldada a partir daqui,

deixando quatro carbonos para trás.

Mas aqui não há desperdício.

Estes são soldados
a uma quarta molécula de G3P,

formando uma cadeia de sete carbonos.

Juntando uma quinta molécula de G3P,

forma-se uma cadeia de dez carbonos,

que já é suficiente para originar
mais duas RuBP.

Com três RuBP completas recriadas

a partir de cinco dos dez G3P,

multiplicando simplesmente
este processo por dois

iremos renovar as seis cadeias de RuBP

que são necessárias para reiniciar o ciclo.

Portanto, o ciclo de Calvin gera
o número exacto

de elementos e processos

que são necessários para manter
esta linha de produção bioquímica

a funcionar interminavelmente.

E este é apenas um das centenas de ciclos

que estão presentes na Natureza.

Porquê tantos?

Porque se os processos
de produção biológica fossem lineares,

não seriam nem tão eficientes
nem tão bem sucedidos

como a utilização de energia
para fabricar os materiais

com que a Natureza conta, como o açúcar.

Os ciclos criam voltas vitais de feedback

que reutilizam e reconstroem
os ingredientes repetidamente

originando tanto quanto possível

a partir dos recursos disponíveis
no planeta.

Como, por exemplo, esse açúcar,

construído a partir de luz do Sol
e carbono em bruto

convertido em fábricas nas plantas

para se transformar na energia
que te abastece

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