Открыть главное меню

Связывание углерода

Связывание углерода — общее название совокупности процессов, при которых углекислый газ CO2 преобразуется в органические вещества. Такие процессы используют автотрофы, то есть организмы, которые сами вырабатывают необходимые для себя органические вещества. В частности, процесс связывания углерода является составной частью фотосинтеза.

Известно восемь биохимических путей связывания углерода автотрофными организмами. Наиболее распространённым биологическим процессом связывания углерода является цикл Кальвина.

РастенияПравить

Растения при фотосинтезе используют три разных процесса связывания углерода, и, соответственно, делятся на три разных класса.

  • С3 растения используют цикл Кальвина, создавая соединения, которые содержат три атома углерода. Этот тип фотосинтеза свойственен для большинства наземных растений.
  • С4-растения перед циклом Кальвина включают CO2 в соединение с 4 атомами углерода. Такие растения имеют особое внутреннее строение листьев. К ним принадлежат сахарный тростник и кукуруза. В общем, С4 процесс используют 7600 видов растений, что составляет 3 %, от общего количества[1].
  • CAM растения запасают CO2 ночью в виде производных от яблочной кислоты и выделяют его днём для увеличения эффективности цикла Кальвина. Такой механизм используют 16 тысяч растений[2], в частности, кактусы.

МикроорганизмыПравить

Для микроорганизмов известны другие, отличные от цикла Кальвина, механизмы связывания углерода. К ним принадлежат:

ГетеротрофыПравить

Хотя почти все гетеротрофы не могут синтезировать полностью органические молекулы из двуокиси углерода, некоторое количество углекислого газа включается в их метаболизм. [3] Впервые гетеротрофная ассимиляция углекислоты была обнаружена в 1936 г. Х.Вудом и К.Веркманом (H.Wood, C.Werkman) при изучении сбраживания глицерина пропионовыми бактериями (англ.). Карбоксилирование пирувата, приводящее к образованию щавелевоуксусной кислоты, получило название реакции Вуда-Веркмана. Показано, что реакции карбоксилирования имеют место у всех гетеротрофных прокариот, а также в клетках всех эукариотных организмов, включая высшие растения и животных. Некоторые гетеротрофы используют отдельные реакции включение оксида углерода (в виде карбонат иона) в своём метаболизме. В частности, такую реакцию осуществляет пируваткарбоксилаза (англ.) при глюконеогенезе, ацетил-КоА-карбоксилаза (англ.) при синтезе жирных кислот (англ.), карбоксилаза аминоимидазолрибонуклеотида (англ.) при синтезе пуриновых нуклеотидов de novo, а также оксид углерода потребляется при анаплеротических реакциях и для синтеза карбамоилфосфата (англ.) ферментом карбамоилфосфатсинтазой (англ.).

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Sage, Rowan. 16 // C4 Plant Biology. — 1999. — P. 551–580. — ISBN 0126144400.
  2. Antony N. Dodd, Anne M. Borland, Richard P. Haslam, Howard Griffiths 1 и Kate Maxwell. Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic (англ.) // Journal of Experimental Botany. — Oxford University Press. — Vol. 53, iss. 369. — P. 569—580. — DOI:10.1093/jexbot/53.369.569.
  3. Nicole Kresge; Robert D. Simoni; Robert L. Hill. The Discovery of Heterotrophic Carbon Dioxide Fixation by Harland G. Wood (англ.) // The Journal of Biological Chemistry : journal. — 2005.