П. Повар, К. Конюх и П. Плотник

Биосинтезаторы

    Биосинтезаторы – организмы, обладающие  оборудованием для карбоксилирования, т.е. встраивания (как говорят биологи – фиксации) очень прочной и не склонной к химическим реакциям молекулы СО₂ в содержащую пять атомов углерода молекулу риболозобисфосфата (РуБФ) с получением в конечном итоге трёхуглеродного сахара – триозофосфата. Наличие фосфатной группы придаёт молекуле этого вещества дополнительную энергию и позволяет строить в дальнейшем на его основе сахарозу, крахмал, аминокислоты, жиры и другие органические соединения.

/* Термин автотрофы (от греческих слов αυτοσ – сам и τροφή – питать), обычно применямый для того же самого понятия, не вполне адекватен, т.к. биосинтезаторы не могут самостоятельно получать все необходимые нутриенты из неживой природы */

   Построение триозофосфата производится на абсолютно одинаковой для всех биосинтезаторов ферментной поточной линии, реализующей цикл Калвина. Работа этой линии связана с большими энергозатратами и требует наличия достаточно мощной системы энергообеспечения, а также транспортной сети, обеспечивающей перемещение молекул субстратов и продуктов реакций.

    Реализующая цикл Калвина ферментная линия имеет форму кольца

Ферментную линию цикла Калвина можно условно разделить на два участка А и В, соединённых так, что вход одного является выходом для другого.

Участок А

В начале участка находится считающийся самым распространённым на Земле фермент рибулозобисфосфат-карбоксилаза-оксигеназа (Рубиско), который и производит карбоксилирование (встраивание СО₂ в РуБФ).

На участок А непрерывно поступают в качестве субстратов:

• с выхода участка В молекулы РуБФ;
• растворённые в цитоплазме молекулы СО₂; /* Конструкция Рубиско должна обеспечить выбор и изъятие из пула именно этих молекул*/
• от системы энергообеспечения мобильные аккумуляторы энергии АТФ и НАДФН. /*Молекула НАДФН играет также роль донора водорода*/

Основным продуктом участка А являются трёхуглеродные (С₃) молекулы триозофосфата, 1/6 часть которых отводится на сопряжённые ферментные линии, осуществляющие синтез органических веществ, а 5/6 – на вход участка В.

Кроме того, от участка А отводятся появившиесе после отдачи энергии мобильными аккумуляторами молекулы АДФ, НАДФ⁺ и фосфат-ионы, которые должны быть переданы на систему энергообеспечения для регенерации.

Участок В

На участок В в качестве субстрата поступают с участка А молекулы триозофосфата и от системы энергообеспечения мобильные аккумуляторы энергии АТФ. 
В начале участка В на ряде ферментов происходит цепь передач групп атомов между молекулами, содержащими от трёх до семи атомов углерода, в результате которых пять молекул триозофосфата преобразуются в три молекулы пятиуглеродного соединения (С₅) рибулозомонофосфата (РуМФ):

                   С₃ + С₃ → С₆,

 

                   С₆ + С₃ → С₄ + С₅,

 

                   С₄ + С₃ → С₇,

 

                   С₇ + С₃ → С₅ + С₅.

После этого ещё на одном ферменте каждая молекула РуМФ получает фосфатную группу от АТФ и превращается в РуБФ.

Молекулы РуБФ являются основным продуктом участка В и поступают на вход участка А для продолжения цикла.

Побочный выход участка В составляют АДФ и фосфат-ионы, направляемые на систему энергообеспечения для зарядки.

    Реализация цикла Калвина требует мощного и регулярного источника энергии

    Карбоксилирование и последующий синтез базовых органических соединений, играющие определяющую роль не только для организма-биосинтезатора, но и для всего суперорганизма, требуют интенсивных и постоянных энергозатрат. Это означает, что система энергообеспечения биосинтеза должна иметь не только мощный, но и достаточно регулярный источник энергии.

    Все биосинтезаторы-эукариоты являются фотохемоэнергетиками и используют в качестве первичного источника энергии солнечное излучение, т.е. осуществляют фотосинтез.

    Биосинтезаторами-прокариотами являются фотоэнергетики, использующие в качестве источника энергии солнечное излучение или равновесное тепловое излучение окружающей среды с температурой около 100 ºС.

    Предполагается также, что биосинтез могут осуществлять некоторые бактерии-нонпептики, источником энергии для которых являются экзергические реакции (хемосинтез). 

*****

·        Триозофосфат – первичное органическое соединение, служащее универсальной базой для построения всех других органических веществ.

·        Для получения триозофосфата используется стандартное оборудование цикла Калвина (СОЦК), одинаковое для всех реализующих его организмов.

·        Состоящее из органических молекул СОЦК может быть построено в условиях Земли только с использованием СОЦК.

·        В состав первых появившихся на Земле суперорганизмов входили обладавшие СОЦК фотоэнергетики.

·        Первые на Земле организмы, обладавшие СОЦК, не могли быть привнесены из космоса, т.к. были бы убиты по дороге космическим излучением, и, следовательно, были имплантированы извне нашей Вселенной через экстра-измерение. 

 

Дата последних изменений: 27.03.10

Главная страница