Связывание углерода — общее название совокупности процессов, при которых углекислый газ CO ₂ 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 .

Растения

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

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

Микроорганизмы

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

• Обратный цикл Кребса
• Восстановительный ацетил-КоА путь
• 3-гидроксипроприонатный путь и два родственных цикла ( и ).

Гетеротрофы

Хотя почти все гетеротрофы не могут синтезировать полностью органические молекулы из двуокиси углерода, некоторое количество углекислого газа включается в их метаболизм. Впервые гетеротрофная ассимиляция углекислоты была обнаружена в 1936 г. Х.Вудом и К.Веркманом (H.Wood, C.Werkman) при изучении сбраживания глицерина (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 (англ.) ( при глюконеогенезе , ацетил-КоА-карбоксилаза при (англ.) ( , (англ.) ( при синтезе пуриновых нуклеотидов de novo, а также оксид углерода потребляется при анаплеротических реакциях и для синтеза (англ.) ( ферментом (англ.) ( .

См. также

• Метаболизм
• Хемосинтез
• Фотосинтез
• Фиксация азота
• Автотрофы

Примечания