Фиксация углерода
Отдельные этапы фиксации углерода можно проследить по рис. 11.14. На первом этапе двуокись углерода присоединяется к преясуществуюшей органи-
Таблица 11.1. Последовательные стадии фотосинтеза (во многих случаях конечные продукты одной реакции служат исходными веществами для другой, и наоборот)
ческой молекуле-пятиуглеродному сахару. Образующаяся при этом шестиуглеродная структура нестабильна и сразу же расщепляется на две идентичные трехуглеродные молекулы. Каждая из трехуглеродных молекул принимает фосфатную группу от АТФ. Обе они уже и до того содержали по одной фосфатной группе, но эта новая фосфатная группа присоединяется высокоэнергетической связью, так что и сама молекула оказывается теперь богатой энергией. Процесс завершается разрывом этих новых высокоэнергетических фосфатных связей, при котором заключенная в них энергия высвобождается, и каждая молекула присоединяет по одному атому водорода от НАДФ-Н.
Все эти реакции можно описать следующим суммарным уравнением:
Следует учесть, что в этих протекающих в хлоропласте реакциях одновременно участвуют многие однотипные молекулы. На определенном этапе судьба трехуглеродных молекул может оказаться различной. Одни из них соединяются друг с другом и образуют шестиуглеродные сахара, например молекулы глюкозы, которые в свою очередь могут соединяться, образуя сахарозу, крахмал, целлюлозу и другие вещества (рис. 11.15). Другие трехуглеродные соединения используются для синтеза аминокислот, что связано с присоединением азотсодержащих групп.
Рис. 11.14. Фиксация углерода - включение двуокиси углерода в молекулы углеводов.
в длинный ряд реакций, основной результат которых сводится к превращению пяти трехуглеродных молекул в три молекулы исходного пятиуглеродного сахара. Этот пятиуглеродный сахар может снова присоединять двуокись углерода, т.е. увеличивать общее количество фиксированного углерода в растении.
Поскольку часть трехуглеродных конечных продуктов превращается в новые молекулы исходного пятиуглеродного соединения, процесс фиксации углерода в целом по существу представляет собой цикл. Его часто называют
С3-циклом (по его С3-продуктам) или циклом Кальвина в честь открывшего его ученого Мелвина Кальвина (Melvin Calvin), который за эти работы был удостоен в 1961 г. Нобелевской премии. Нетрудно видеть, что для создания эквивалента одной новой (шестиуглеродной) молекулы глюкозы цикл должен повториться шесть раз: всякий раз к запасу фиксированного углерода в растении прибавляется по одному атому углерода из С02.
Важно отметить также, что АДФ, Фн и НАДФ+ высвобождающиеся при фиксации углерода, возвращаются на поверхность фотосинтетических мембран и здесь вновь превращаются в АТФ и НАДФ ¦ Н. В дневное время, пока светит солнце, в хлоропластах не прекращается активное движение этих молекул-они снуют взад и вперед как челноки, соединяя два независимых ряда реакций. Этих молекул в хлоропластах немного, поэтому АТФ и НАДФ • Н, образовавшиеся днем, на свету, после захода солнца быстро расходуются в реакциях фиксации углерода. Затем фотосинтез прекращается до рассвета. С восходом солнца вновь начинается синтез АТФ и НАДФ - Н, а вскоре возобновляется и фиксация углерода.
Еще по теме Фиксация углерода:
- Фиксация растительного материала
- Фиксация животного
- Фиксация свиней
- Фиксация животных
- УГЛЕРОД
- Процессы связывания (фиксации) С02
- ЦИКЛ УГЛЕРОДА
- Биологическая фиксация азота
- Фиксация аммония в почве, или необменное его поглощение
- Захороненный углерод и его мобилизация
- НОВЫЕ ДАННЫЕ О МЕХАНИЗМЕ ФИКСАЦИИ АТМОСФЕРНОГО АЗОТА В КЛУБЕНЬКАХ БОБОВЫХ РАСТЕНИЙ [31]
- ЗАХОРОНЕННЫЙ УГЛЕРОД И ЕГО МОБИЛИЗАЦИЯ
- АККУМУЛЯЦИЯ УГЛЕРОДА В БОЛОТАХЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ