Это последний ролик из цикла про фотосинтез и он посвящен циклу Кальвина — абсолютно чудесному биохимическому процессу, который сделал мир таким, какой он есть. Биологические системы используют этот цикл, чтобы получить в своё распоряжение атомы углерода и, добавив солнечный свет и немного воды, создать всё, что вы видите вокруг. Думаете, это преувеличение? Этот ролик с канала Clockwork убедит вас в обратном.
Пересказ видео от нейросети
Введение
- Видео вышло благодаря подписчикам на Patreon
- Начало с зажигания спички и вопроса о фотосинтезе
Фотосинтез и энергия
- Солнечный свет улавливается растениями и цианобактериями
- Энергия из света должна быть запасена для использования ночью
Эволюция и углерод
- Вращение Земли вынудило организмы разрабатывать способы хранения энергии
- Углерод важен для жизни, так как он универсален и образует множество молекул
Цикл Кальвина
- Процесс превращения углекислого газа в глюкозу с помощью энергии света
- Первый фермент цикла — Рубиско, который соединяется с CO2 и РУФ
Процесс восстановления
- РУФ и CO2 образуют две молекулы трифосфата
- АТФ и NADH добавляют энергию, превращая трифосфат в глицеральдегид трифосфат (G3P)
Регенерация
- Большая часть G3P возвращается в цикл для восстановления РУФ
- После трёх циклов получается шесть атомов углерода, которые превращаются в глюкозу
Завершение цикла
- Фермент альдолаза соединяет углерод в молекулу фруктозы
- Биофор акции удаляют лишние фосфаты, образуя глюкозу
Процесс фотосинтеза
- Фотосистема 2 расщепляет воду и поглощает фотоны.
- Углекислый газ из воздуха встраивается в молекулы, хранящие энергию солнечного света.
- Вода является последним ингредиентом для улавливания углерода и запасания энергии.
Роль глюкозы
- Глюкоза порождает крахмал, целлюлозу и другие соединения, необходимые для жизни.
- Она лежит в основе синтеза ДНК, мембран и органических соединений.
- Глюкоза превращается в жирные кислоты и белки, становясь пищей для нас.
Связь с окружающим миром
- Весь мир состоит из солнечного света, воздуха и воды.
- Энергия в пище, такой как крахмал в тыкве, запасена благодаря фотосинтезу.
- Энергия спички также происходит от солнечного света, хранящегося в целлюлозе.
Эволюция и биохимия
- Фотосинтез начался около 3,8 млрд лет назад, что позволило жизни выйти из глубоководных жерл.
- Воздух и кислород были созданы благодаря фотосинтезу.
- Фотосинтез создал пищевую цепь и углеводороды, необходимые для человечества.
Значение фотосинтеза
- Фотосинтез — это начало почти каждой пищевой цепи и биохимического процесса.
- Он позволил нашим предкам запасать пищу, что стало ключевым для развития цивилизации.
- Исследование биохимии помогает понять, как солнечный свет, воздух и вода создали мир вокруг нас.
Расшифровка видео
0:00
[музыка]
0:08
это видео вышло благодаря моим
0:09
подписчикам на патреон чтобы узнать как
0:11
поддержать канал Найдите на патреон
0:13
страницу
0:16
Show начнём с того что зажжём
0:20
спичку много лет назад на крыльце дома в
0:23
пенсильвании я ж такую же
0:25
спичку но быда
0:30
Интересно как в неё попадает весь этот
0:32
свет Да уж вопрос для сверхразума В
0:35
общем тогда я над ним только посмеялся
0:37
Но чем глубже Я погружался в биохимию
0:40
чем больше её изучал тем лучше понимал
0:42
что это очень верная формулировка
0:44
вопроса потому что давайте задумаемся Из
0:47
чего состоит древесина в спичке в этом
0:49
видео последнем в серии о фотосинтезе Я
0:52
покажу вам молекулярные машины за счёт
0:54
которых растения питаются воздухом мы
0:56
разберём цикл кальвина процесс благодаря
0:58
которому появи
1:03
[музыка]
1:05
ли что ж приступаем к заключительной
1:08
четвёртой серии о биохимии которая стоит
1:10
за фотосинтезом подписывайтесь на канал
1:13
смотрите другие мои видео А нас пока
1:15
ждёт захватывающий финал не буду врать
1:19
путь мы проделали нелёгкий но мы всё же
1:22
добрались до этого момента Однако чтобы
1:24
закончить историю прид копнуть е глубже
1:27
но дайте мне шанс я докажу что разв
1:29
стоит времени которое вы потратили
1:32
соберитесь силами и биохимия вас
1:34
вознаградит Для начала напомню что почти
1:36
все калории в мире и вся важная для нас
1:38
энергия рождены солнцем солнечный свет
1:41
улавливается растениями и
1:43
цианобактериями в последних трёх видео Я
1:45
подробно рассказывал как энергия
1:47
извлекается из солнечного света в ходе
1:49
реакции фотосинтеза Однако есть
1:51
проблемка энергия по сути бесполезна
1:54
если её нельзя запасти и Хотя световые
1:57
реакции фотосинтеза магическим образом
1:59
проворачивает невероятный трюк с
2:00
улавливания энергии остаётся вопрос как
2:03
её использовать даже когда Солнце
2:08
зашло ещё один важный момент который сам
2:10
по себе уже имеет далеко идущие
2:12
последствия вращение Земли стало одним
2:15
из самых мощных эволюционных факторов с
2:17
которыми когда-либо приходилось
2:18
сталкиваться жизни оно заставило наших
2:20
древнейших предков разрабатывать способы
2:22
хранения энергии полученный из
2:24
солнечного
2:26
света ещ одна мысль которую мне хочется
2:28
до вас донести то что вы сейчас увидите
2:31
это результат эволюционного процесса
2:34
живые организмы которые освоили
2:35
фотосинтез около 3 мрд 800 млн лет назад
2:39
не разрабатывали планов и не чертили
2:41
схем они просто
2:44
усваивались любых подручных
2:47
инструментов и вот чего на древней земле
2:50
было завались так это углекислого газа
2:53
мы часто слышим о том как загрязняя
2:55
окружающую среду миллиардами тонн
2:57
техногенного CO2 но вообще-то этот газ
3:00
крайне важный компонент атмосферы нашей
3:02
планеты Всё дело вот в этом центральном
3:05
атоме углерода Сегодня он наша главная
3:08
звезда углерод невероятен это
3:11
потрясающий универсальный атом он
3:13
настолько многогранен что ему посвящены
3:15
не только целые учебники но и отдельная
3:17
довольно
3:19
мудрёно целый день это обсуждать мы не
3:21
можем поэтому давайте к сути углерод так
3:24
универсален потому что он прекрасно
3:25
делится электронами важнейшее свойство
3:28
углерода наличие че электронов на
3:30
внешней оболочке А значит четыре места
3:32
для образования связей с другими атомами
3:35
эти две особенности позволяют углероду
3:37
образовывать невероятное множество
3:39
различных молекул длинные цепи
3:42
непостижимые трёхмерные сферы трубки и
3:45
шестиугольники О сколько же этих
3:48
шестиугольников
3:50
один такой углеродный шестиугольник
3:52
объединившись с кислородом образует
3:54
молекулу Глюкозы основной химический
3:56
источник энергии для всей жизни на земле
4:00
а главным чудом этого видео станет
4:02
процесс в ходе которого растения с
4:03
помощью энергии солнечного света
4:05
превращают воздух в эту молекулу сахара
4:08
Ох пошла Пятая минута видео А мы ещё
4:10
толком и не начали Пристегните ремни
4:13
уходим в биохимию с головой сегодня
4:16
разберёмся с заключительным этапом
4:18
световой фазы фотосинтеза Как вы помните
4:20
он проходит внутри растительных клеток а
4:22
точнее в хлоропластах этих клеток
4:25
события трёх предыдущих видео
4:26
происходили в мембранах вот этих
4:28
структур тилакоид наши маленькие
4:30
тилакоиды изо всех сил вырабатывают АФ и
4:33
на H и вот после ТХ видео мы наконец
4:36
покидаем мембрану тилакоида и попадаем в
4:38
строму жидкость окружающую тилакоиды в
4:41
хлоропласте пока тилакоиды поглощают
4:44
солнечный свет механизмы в строме
4:46
активно улавливают углекислый газ и
4:48
здесь мы встречаем первый и самый важный
4:51
фермент
4:53
Руби это сокращение настоящее название
4:56
рибу 51 фосфат карбокси
5:00
оксигена но мы возьмём слово Руби потому
5:03
что полностью я это больше говорить не
5:05
собираюсь наверное с Руби начинается и
5:08
заканчивается цикл кальвина готовьтесь к
5:10
сложным терминам Итак для начала Давайте
5:13
приблизив центр Руби который находится
5:15
здесь возле атома магния затем добавляем
5:19
прекурсор Ре бууза 1 5 бифо сфат честно
5:22
говоря это видео можно под завязку на
5:23
пикет сплошными терминами но я
5:25
постараюсь наоборот упростить чтобы мы
5:27
разобрались в самом важном Итак главное
5:30
это количество атомов углерода они
5:33
изображены в виде тёмно-зелёный шариков
5:35
потому что в биохимии углерод можно
5:37
раскрашивать как угодно руб F Так я с
5:39
этого момента буду называть ребус бе
5:41
фосфат содержит пять атомов углерода он
5:44
попадает в рубиско и соединяется с
5:46
углекислым газом где один атом углерода
5:49
5 + 1 = 6 А наша цель Если Вы не забыли
5:52
получить глюкозу молекулу из шести
5:54
атомов углерода Ну и отлично Соединяем
5:56
РУФ с CO2 и всё дело сделано
5:58
представляете Шучу конечно это только
6:01
начало если бы всё было так просто
6:02
откуда бы взялся цикл Да ибф сначала
6:05
Неплохо бы основательно изменить и
6:07
получить глюкозу что ж сделаю всё Чтобы
6:10
объяснить попроще на пальцах но ничего
6:12
не обещаю так вот активный центр рубис
6:15
удерживает пятиуглеродный руб F что
6:17
позволяет отделиться вот этому атому
6:19
водорода так открывается путь для
6:21
молекулы CO2 которая врезается в РУФ и
6:24
разбивает его на две идентичные молекулы
6:26
трёху Леро одного трифосфат прекрасно
6:30
это главное чудо цикла кальвина мы
6:32
вытащили с небес атом углерода и сделали
6:35
его полезным для биологии такие атомы
6:37
углерода в итоге превратятся в молекулы
6:40
в которых хранится энергия солнечного
6:42
света но чтобы от этого процесса был
6:44
какой-то толк придётся запихнуть в
6:46
молекулы трифосфат намного больше
6:49
энергии поэтому идём дальше следующий
6:52
шаг восстановление о молекулах которые в
6:54
нём задействованы говорилось в других
6:56
видео Итак сначала две молекулы АТФ
6:58
отдают одному фосфату каждой молекуле
7:01
три
7:02
фосфоглива получают энергию и становятся
7:05
симметричные затем Чтобы ещё больше
7:07
увеличить энергию в дело вступает нав H
7:10
образованный фотосистемы о и Фери доксим
7:13
он резво берётся за дело и добавляет по
7:15
электрону От чего молекулы заряжаются
7:18
ещё больше и превращаются в
7:19
глицеральдегид трифосфат или g3f это
7:22
очень крутой высокоэнергетические трёху
7:25
Леро дный сахар необходимый растениям и
7:27
животным для производства всевозможных
7:28
молекул глицеральдегид трифосфат — самое
7:31
важное что образуется в цикле кальвина
7:33
но цикл ещё далёк от завершения Если вы
7:36
смотрели внимательно То вероятно
7:37
отметили что Глюкоза наша конечная
7:39
гексагональная цель — это
7:47
шестиугольник достались от РУФ если
7:50
начать производство Глюкозы прямо сейчас
7:52
РУФ быстро закончится из-за чего встанет
7:55
Весь процесс поэтому большая часть
7:57
образующегося глицеральдегид трифосфат
7:59
возвращается в цикл чтобы восстановить
8:01
запас РУФ Такова жизнь ребята Никто не
8:04
обещал что она будет эффективна и изыска
8:07
Давайте прокрути цикл кальвина ещё пару
8:09
раз а потом перейдём к объяснению
8:11
последней трети процесса Итак мы
8:13
поглотили из атмосферы три молекулы
8:15
углекислого газа и один глицеральдегид
8:17
трифосфат наконец-то может покинуть цикл
8:20
и принести пользу пока Забудем о нём и
8:22
посмотрим что у нас осталось пять
8:24
молекул в каждой по три атома углерода
8:26
третья и заключительная фаза цикла
8:28
кальвина регенерация в этой фазе
8:31
происходит очень сложная перестановка
8:33
эти пять молекул
8:38
[музыка]
8:47
рекомбинантный процесс и мне похоже
8:49
придётся снова залезать в этот кошмарный
8:51
учебник и вот за это мне как-то влепили
8:54
двойку по органической химии на экране я
8:56
вам показываю все комбинации и сложные
8:58
перестановки которые приводит к
8:59
восстановлению исходного РУФ но сейчас я
9:02
конечно не стану тратить ещё 10 минут
9:04
вашей жизни на все хитросплетения
9:05
органической химии Если захотите
9:09
услышать подробное объяснение этого
9:10
невероятно скучного и сложного процесса
9:12
Пишите в комментариях возможно
9:14
когда-нибудь я рискну этим заняться для
9:16
патреона но не сейчас Ох только бы не
9:19
сейчас а пока нам важно запомнить про
9:21
фазу регенерации только то что в самом
9:23
её финале на восстановление каждой
9:24
молекулы РУФ уходит по одной молекуле
9:28
АТФ но сейчас мы наконец дойдём до
9:31
завершения цикла процесс дал нам только
9:33
одну молекулу глицеральдегид три фосфата
9:35
пригодную для использования Давайте
9:37
повторим цикл трижды зафиксируем три
9:39
молекулы CO2 и получим ещё одну молекулу
9:42
глицеральдегид три фосфата которую не
9:44
нужно возвращать в цикл и вот наконец мы
9:46
раздобыли шесть атомов углерода Осталось
9:49
совсем чуть-чуть с помощью фермента
9:51
альдолаза Соединяем углерод уже в почти
9:53
шестиугольную молекулу фруктоза
9:57
биофор акции удаляют лишни фосфаты И мы
10:00
наконец получаем глюкозу Глюкоза не
10:04
конечный продукт но она наиболее
10:07
известно Поэтому я решил остановиться на
10:09
ней напомню ещё раз весь АТФ и над h
10:14
получены из энергии солнечного света всё
10:18
начинается с момента когда фотосистема 2
10:21
чудесным образом расщепляет воду и
10:23
поглощает отдельные
10:25
фотоны другой основной ингредиент —
10:28
углекислый газ инертный углерод
10:30
порожденный благодаря формированию земли
10:33
и тысячелетия вулканической активности и
10:35
волшебство органической химии позволяет
10:38
атомам углерода из воздуха встраиваться
10:40
в стабильную молекулу и хранить энергию
10:42
солнечного света Вот и вся история
10:46
осталось добавить последний ингредиент
10:48
воду вот как жизнь на земле улавливает
10:51
углерод и запасает
10:53
энергию Глюкоза так или иначе порождает
10:56
практически ВС что мы видим гдя
10:59
от крахмала в этом клубне до целлюлозы в
11:02
этих стеблях и коре деревьев подобные
11:05
соединения нужны для синтеза ДНК и
11:07
мембран они формируют скелет всех
11:09
органических соединений вся жизнь
11:12
построена на глюкозе Сахаре который
11:14
может превращаться в жирные кислоты и
11:16
белки Глюкоза можно сказать лежит в
11:19
основе всего что в конечном итоге
11:20
становится пищей для нас и даёт начало
11:24
нам
11:25
самим Вот почему стоит немного
11:27
постараться и вки сложности органической
11:30
химии вы Пойте что ВС что нас окружает
11:33
состоит из солнечного света воздуха и
11:36
воды весь мир который мы с вами видим —
11:39
это солнечный свет воздух и вода вот я
11:42
беру тыковку и хочу её съесть чтобы
11:45
подпитать химические реакции которые
11:47
позволяют мне жить и говорить с вами
11:50
Энергия в ней запасена в крахмале
11:52
сложной форме хранения глюкозы
11:54
произведенной фотосинтезом в листьях
11:57
растения возвращаясь к спичке и
11:59
перефразируя мою любимую цитату Ричарда
12:01
фейнмана вот как туда попадает свет
12:04
целлюлоза в древесине спичке когда-то
12:06
была Глюкозой так вот энергия которая
12:09
выделяется в виде света и тепла — Это
12:11
буквально солнечный свет Я не просто жгу
12:14
спичку я оборачивают процесс фотосинтеза
12:18
благодаря которому эта спичка и
12:20
появилась если цикл кальвина источник
12:23
всего фиксированного углерода Это значит
12:26
что история каждой молеку мев и
12:30
минералов началась со
12:32
света ВС состоит из солнечного света
12:36
воздуха и воды вот в чём волшебство
12:38
эволюции Дайте нашей Планете 3 рда 800
12:42
ся лет и солнечный свет воздух и вода
12:44
пород сложное хитросплетение всего
12:46
которое мы каждый день видим вокруг себя
12:49
глубоко понять биохимию — это стоящее
12:51
дело если вы им заработаете множество
12:55
сложных химических форму и зубо терминов
12:59
море ВС это солнечный свет из него
13:03
состоит ВС вокруг если это недостаточно
13:06
мощно для гласа Божьего то уж вполне
13:08
потянет на его отголосок
13:10
привычный нам мир вырос на фундаменте
13:13
этого химического процесса хранение
13:16
энергии в виде крахмала позволило нашим
13:18
предкам запасать излишки пищи это
13:21
небольшое преимущество стало ключевым
13:23
для развития
13:26
цивилизации на этом строится Всё вокруг
13:28
нас на хранение солнечного света в
13:31
шестиугольнике под названием Глюкоза
13:34
скажу даже больше Ведь это не только
13:36
конец видео но и финал почти часа
13:38
роликов обо всех этапах
13:39
фотосинтеза Фотосинтез — это начало
13:42
почти каждой пищевой цепи и любого
13:44
биохимического процесса в которых мы не
13:47
видим ничего удивительного это наша
13:51
осязаемый за пределами земного неба
13:54
страшновато звучит потому что на нашем
13:56
историческом этапе мы только начинаем
13:58
понимать насколько пусты кошмарные И
14:00
враждебны для нас
14:02
99,9 про Вселенной пока около 3 млрд 800
14:07
млн лет назад не возник фотосинтез жизнь
14:10
обитала у глубоководных жерлык
14:16
вселенной и добыли что-то полезное для
14:18
нас с
14:20
вами только Подумайте Земля не всегда
14:23
была тем удивительным и редким местом
14:25
которое сейчас мы воспринимаем как
14:27
должное
14:29
наша планета менялась и готовилась к нам
14:31
миллиарды лет подряд благодаря
14:33
медленному методично и постоянно
14:36
совершенствую Мося биохимическому
14:38
процессу воздух которым мы дышим не
14:41
просто существует его создали другие
14:43
существа стоять на улице и наслаждаться
14:46
ощущением солнечного тепла на коже было
14:48
бы смертельно опасно если бы не
14:49
порождённый фотосинтез
14:51
амазонок Форт а какие-то существа
14:54
сохранили солнечную энергию создали
14:56
пищевую цепь нужную для нашей жизни и
14:59
углеводороды питающие человечество всё
15:01
это так или иначе солнечный свет Поэтому
15:04
если вернуться к спичке Откуда в ней
15:06
берётся свет это совсем не глупый вопрос
15:09
а ответ на него вся долгая и сложная
15:12
история фотосинтеза Надеюсь она вам
15:14
понравилось но вот в чём дело фотосинтез
15:18
лишь способ за счёт которого энергия
15:20
попадает в биосферу это только начало
15:23
путь который энергия проходит питая нас
15:25
и вс вокруг ещ более удивителен
15:27
[музыка]
15:29
исследовать мир биохимии и я буду рад
15:31
пойти дальше вместе с вами Большое
15:34
спасибо за то что уделили мне
15:36
время переведено и озвучено студии Верт
15:40
дайдер