Синтез простих вуглеводів - студопедія
Здійснюється автотрофними організмами - рослинами і хемосінтезірующімі бактеріями. Полягає у відновленні CO2 атмосфери з одночасним нарощуванням вуглецевої ланцюжка вже існуючих органічних молекул. У загальному вигляді процес первинного утворення органічних речовин в природі можна зобразити наступною схемою:
Гетеротрофи не володіють здатністю до первинного біосинтезу органічних молекул і утворюють свої органічні з'єднань за рахунок перебудови речовин їжі. Вони також можуть утворювати і характерні тільки для них прості вуглеводи, проте вихідні речовини для їх побудови і джерела енергії інші, ніж у автотрофов.
Фотосинтезирующие бактерії і рослини використовують для первинного біосинтезу світлову енергію. При цьому хлорофіл поглинає в основному червоний колір з енергією квантів 167 кДж / моль.
Хемосинтетики використовують зміну ступенів окислення різноманітних хімічних елементів в сполуках:
1) Окислення відновлених форм сірки (тиобацилл)
2) Окислення аміаку і нітритів (нітрифікація нітріфіцірующімі бактеріями)
3) Окислення двовалентного заліза (железобактерии)
4Fe 2+ + 4H + + O2 → 4Fe 3+ + 2H2 O
4) Окислення молекулярного водню (аеробні водневі бактерії)
Механізм біосинтезу вуглеводів стосовно фототрофні організмам (рослинам) наступний. Первинний акт процесу первинного біосинтезу полягає в синтезі АТФ з АДФ і H3 PO4. що відбувається в хлоропластах під дією світла. Це процес фосфорилювання:
Потім починається процес акцептування вуглекислого газу. Акцептором CO2 в рослинах є рибулозо-1,5-дифосфат, який утворюється фосфорилуванням рибулозо-5-фосфату:
Рибулозо-1,5-дифосфат, приєднуючи вуглекислий газ, дає нестійке з'єднання, яке швидко розщеплюється, утворюючи дві молекули 3-фосфоглицериновой кислоти:
3-фосфогліцеріновую кислота відновлюється за допомогою ферменту 3-фосфогліцератдегідрогенази до 3-фосфогліцерінового альдегіду:
Частина утворився 3-фосфогліцерінового альдегіду изомеризуется в фосфодіоксиацетон, потім відбувається зворотна дихотомическому розпаду альдолазная реакція, в результаті чого синтезується фруктозо-1,6-дифосфат, який і є джерелом всіх подальших перетворень і вуглеводних з'єднань:
Крім рибулозо-1,5-дифосфатні шляху існує ще два механізми акцептування CO2. є підлеглими по відношенню до розглянутого. Вони характерні для бактерій-хемосинтетиков і гетеротрофних бактерій:
а) Карбоксилювання фосфоєнолпіровіноградная кислоти
б) Карбоксилювання ацетил, пропіоніл- і сукцинил-КоА
Що стосується синтезу простих вуглеводів гетеротрофами, то вихідною речовиною для цьогосинтезу є ПВК. Перехід від ПВК до вуглеводів здійснюється шляхом звернення процесу дихотомічного розпаду вуглеводів. Особливістю є те, що синтез фосфоєнолпіровіноградная кислоти з ПВК йде обхідним шляхом через ЩУК, так як дія піруваткінази необоротно (за винятком м'язів).