Dev bir enerji dolu
Karbon Gevrek kasesi ile karşı karşıyasınız.
Bir, iki, üç kaşık dolusu.
Yakında, yemeğinizden gelen enerji dalgalanması ile güçleneceksiniz.
Ama bu enerji, kasenin içine nasıl girdi?
Enerji, buğday veya mısır gibi tahılınızın geldiği
bitki tarafından yapılan
şekerler şeklinde bulunur.
Gördüğünüz gibi, karbon kimyasal omurgadır
ve bitkiler kendi gerekliliklerini
hepimizin soluduğu havadan
karbondioksit, CO2 şeklinde alırlar.
Ancak kloroplastın stromasında bulunan
bir bitkinin enerji fabrikası,
CO2 gibi bir karbon gazını glikoz gibi
altı karbonlu bir katıya nasıl dönüştürür?
Fotosentez düşünüyorsanız haklısınız.
Fakat fotosentez iki adıma ayrılır.
İlki, güneşten gelen enerjiyi adenosin trifosfat
veya ATP şeklinde depolar.
Karbonu yakalayan ve şekere dönüştüren
Calvin döngüsü de ikincisi.
Bu ikinci aşama,
doğanın en sürdürülebilir üretim hatlarından birini temsil eder.
Dünyanın en küçük fabrikasına hoş geldiniz.
Başlangıç ​​malzemeleri mi?
Havadaki CO2 moleküllerinin
ve ribuloz bifosfat veya RuBP adı verilen
önceden oluşturulmuş moleküllerin bir karışımı,
her biri beş karbon içerir.
Başlatıcı mı? Rubisco adlı çalışkan bir enzim,
bir karbon molekülünden bir karbon atomunu
RuBP zinciri ile
ilk altı karbon sekansı oluşturmak için kaynak yapar.
Bu, her biri üç karbon içeren ve kısaca fosfogliseratlar
veya PGA'lar olarak adlandırılan
iki daha kısa zincire hızla ayrılır.
ATP'ye ve nikotinamid adenin dinükleotid fosfat
adı verilen başka bir kimyasal maddeye
veya kısaca NADPH'ye girelim.
Bir kayganlaştırıcı gibi çalışan ATP enerji sağlarken,
NADPH her bir PGA zincirine bir hidrojen ekleyerek
bunları gliseraldehit 3 fosfat
veya G3P adı verilen moleküllere dönüştürür.
Glikoz, aralarında altı tane karbon bulunan
iki G3P molekülünden yapılmış
altı karbona ihtiyaç duyar.
Şimdi şeker üretildi, değil mi?
Tam olarak değil.
Calvin döngüsü, sürdürülebilir bir üretim hattı gibi çalışır,
yani başlangıçta işleri başlatan
orijinal RuBP'lerin,
şimdi döngüdeki malzemeleri yeniden kullanarak
yeniden oluşturulması gerekir.
Ancak her RuBP'nin beş karbona ihtiyacı varken
glikoz üretimi altısını birden alır.
Eşitlenmeyen bir şey var.
Cevap olağanüstü bir olguda yatmaktadır.
Biz bu tek üretim hattına odaklanırken,
aynı anda beş tane daha oluyor.
Altı konveyör bandı birlikte hareket ederken,
bir RuBP zincirine lehimlenen
sadece bir karbon değil,
altı RuBP'ye lehimlenmiş altı karbon var.
Bu, iki yerine 12 G3P zinciri oluşturur,
yani toplamda 36 karbon var: şeker üretmek
ve bu RuBP'leri yeniden oluşturmak için gereken eşsiz sayı.
Bir araya toplanan 12 G3P'den ikisi,
enerji açısından zengin
altı karbon glikoz zincirini oluşturması için çekilir.
Kahvaltında seni besleyen de bu. Başarılı!
Ancak üretim hattına geri dönersek,
bu şeker üretiminin yan ürünleri,
bu altı RuBP'yi yeniden yaratmak için hızlı bir şekilde birleştirilir.
Bu, geri kalan 10 G3PS'nin içerdiği
tam sayı olan 30 karbonu gerektirir.
Şimdi moleküler bir karışım ve eşleşme meydana geliyor.
G3P'lerin ikisi,
altı karbon sekansı oluşturacak şekilde birbirine kaynaklanır.
Üçüncü bir G3P eklenerek dokuz karbon zinciri oluşturulur.
Beş karbondan oluşan ilk RuBP bundan ayrılır
ve dört karbon kalır.
Yine de burada israf olmaz.
Bunlar, dördüncü bir G3P molekülüne lehimlenir
ve yedi karbon zinciri oluşturur.
Beşinci bir G3P molekülüne eklendiğinde,
şimdi iki tane daha RuBP üretecek kadar
on karbon zinciri oluşturulur.
10 G3P'nin beşinden
yeniden oluşturulmuş üç tam RuBP ile,
bu işlemi çoğaltmak,
döngüyü tekrar başlatmak için
gereken altı RuBP zincirini yenileyecek.
Bu nedenle Calvin döngüsü,
bu biyokimyasal üretim hattının
sonsuz bir şekilde dönmesini sağlamak için gereken
kesin sayıda element ve süreç üretir.
Ve doğada mevcut olan
100 döngüden sadece biri.
Neden bu kadar fazla?
Çünkü biyolojik üretim süreçleri doğrusal olsaydı,
şekerin olduğu gibi doğanın dayandığı
malzemeleri üretmek için enerjiyi kullanmada
neredeyse verimli ya da başarılı olmazlardı.
Döngüler, gezegenin uygun kaynaklarından
mümkün olduğunca tekrar kullanılmak
ve yeniden malzeme üretmek için
hayati geri besleme çemberleri yaratırlar.
Örneğin şekerin
saf güneş ışığı kullanılarak yapılması
ve bitkilerde dönüştürülen karbonun
kendi hayatınızda var olan döngülerin
gücünü sağlayan enerji olması gibi.