WEBVTT

00:00:07.496 --> 00:00:09.361
Перед вами огромная тарелка

00:00:09.361 --> 00:00:12.454
заряженных энергией хлопьев.

00:00:12.454 --> 00:00:15.451
Одна ложка. Две. Три.

00:00:15.451 --> 00:00:17.812
Вскоре после приёма пищи

00:00:17.812 --> 00:00:19.703
вы ощутите прилив сил.

00:00:19.703 --> 00:00:22.813
Как же эта энергия попала в сами хлопья?

00:00:22.813 --> 00:00:25.502
Энергия существует в виде сахаров,

00:00:25.502 --> 00:00:28.313
создаваемых растениями, 
из которых затем делают хлопья,

00:00:28.313 --> 00:00:29.979
например из пшеницы или кукурузы.

00:00:29.979 --> 00:00:33.313
Углерод является основой этого процесса.

00:00:33.313 --> 00:00:35.011
Растения получают углерод

00:00:35.011 --> 00:00:38.515
из углекислого газа, CO2,

00:00:38.515 --> 00:00:40.433
парящего в воздухе, которым мы дышим.

00:00:40.433 --> 00:00:42.602
Но как энергетический завод растения,

00:00:42.602 --> 00:00:45.021
расположенный в строме хлоропласта,

00:00:45.021 --> 00:00:47.811
превращает CO2, 
газ с одним атомом углерода,

00:00:47.811 --> 00:00:51.774
в глюкозу, твёрдое вещество 
с шестью атомами углерода?

00:00:51.774 --> 00:00:55.029
Если вам вспомнился фотосинтез, 
вы на правильном пути.

00:00:55.029 --> 00:00:58.240
У фотосинтеза две фазы.

00:00:58.240 --> 00:01:01.582
Во время первой фазы растение 
сохраняет солнечную энергию

00:01:01.582 --> 00:01:05.343
в виде аденозинтрифосфата, или АТФ.

00:01:05.343 --> 00:01:08.842
Во время второй фазы, цикла Кальвина,

00:01:08.842 --> 00:01:10.928
углерод превращается в сахар.

00:01:10.928 --> 00:01:13.296
Вторая фаза является
одним из самых эффективных

00:01:13.296 --> 00:01:15.796
производственных циклов в природе.

00:01:15.796 --> 00:01:20.426
Итак, добро пожаловать 
на мельчайший завод на свете!

00:01:20.426 --> 00:01:21.844
Исходные материалы?

00:01:21.844 --> 00:01:24.308
Смесь молекул CO2 из воздуха

00:01:24.308 --> 00:01:26.760
и заранее подготовленных молекул

00:01:26.760 --> 00:01:30.399
дифосфата рибулозы, или РуБФ,

00:01:30.399 --> 00:01:32.261
каждая из которых содержит
по пять атомов углерода.

00:01:32.261 --> 00:01:36.178
Инициирующее вещество? 
Катализирующий фермент Рубиско,

00:01:36.178 --> 00:01:39.614
который присоединяет атом углерода 
из молекулы углекислого газа

00:01:39.614 --> 00:01:41.593
к цепи РуБФ

00:01:41.593 --> 00:01:44.618
для построения первичной 
6-атомной цепочки.

00:01:44.618 --> 00:01:47.873
Эта цепочка распадается 
на две короткие цепочки,

00:01:47.873 --> 00:01:49.874
содержащих по три атома углерода каждая.

00:01:49.874 --> 00:01:54.391
Такие цепочки называются 
фосфоглицератами, или ФГ.

00:01:54.391 --> 00:01:57.550
Добавим АТФ и другое химическое вещество

00:01:57.550 --> 00:02:01.678
под названием 
никотин-амида-дениндинуклеотид-фосфат,

00:02:01.678 --> 00:02:04.806
или просто НАДФН.

00:02:04.806 --> 00:02:07.725
АТФ выполняет роль смазки 
и обеспечивает энергию,

00:02:07.725 --> 00:02:13.511
в то время как НАДФН прикрепляет
один атом водорода к каждой из цепочек ФГ,

00:02:13.511 --> 00:02:15.427
превращая их в молекулы

00:02:15.427 --> 00:02:19.610
глицеральдегида-3-фосфата, или Г-3-Ф.

00:02:19.610 --> 00:02:22.531
Для образования глюкозы необходимо 
шесть атомов углерода,

00:02:22.531 --> 00:02:25.242
то есть две молекулы Г-3-Ф,

00:02:25.242 --> 00:02:28.426
которые вкупе содержат 
шесть атомов углерода.

00:02:28.426 --> 00:02:30.844
Итак, у нас получился сахар?

00:02:30.844 --> 00:02:32.511
Не совсем.

00:02:32.511 --> 00:02:35.878
Цикл Кальвина —
это безотходное производство.

00:02:35.878 --> 00:02:38.178
Это означает, что первичные РуБФ,

00:02:38.178 --> 00:02:40.272
запустившие реакцию,
должны быть воссозданы

00:02:40.272 --> 00:02:42.727
путём повторного использования 
материалов

00:02:42.727 --> 00:02:44.359
в рамках цикла.

00:02:44.359 --> 00:02:46.976
Каждая молекула РуБФ содержит 
по пять атомов углерода,

00:02:46.976 --> 00:02:49.809
а для производства глюкозы 
необходимо целых шесть.

00:02:49.809 --> 00:02:51.394
Что-то не сходится.

00:02:51.394 --> 00:02:54.195
Ответ кроется в интересном феномене.

00:02:54.195 --> 00:02:57.225
Пока мы рассматривали 
одну производственную линию,

00:02:57.225 --> 00:03:00.725
в клетке одновременно работало ещё пять.

00:03:00.725 --> 00:03:03.662
Когда шесть конвейеров 
работают одновременно,

00:03:03.662 --> 00:03:05.809
то не один атом углерода прикрепляется

00:03:05.809 --> 00:03:07.416
к одной цепочке РуБФ,

00:03:07.416 --> 00:03:11.590
а целых шесть атомов — 
к шести молекулам РуБФ.

00:03:11.590 --> 00:03:15.091
В итоге получается 
12 цепочек Г-3-Ф вместо двух,

00:03:15.091 --> 00:03:18.726
а это означает, что в сумме 
получается 36 атомов углерода —

00:03:18.726 --> 00:03:21.308
ровно столько, сколько необходимо 
для производства сахара

00:03:21.308 --> 00:03:24.392
и восстановления РуБФ.

00:03:24.392 --> 00:03:27.187
Из 12 цепочек Г-3-Ф две отправляются

00:03:27.187 --> 00:03:29.650
на создание той самой 
богатой энергией глюкозы,

00:03:29.650 --> 00:03:32.309
состоящей из шести атомов углерода.

00:03:32.309 --> 00:03:35.614
Той самой глюкозы, которая 
придаёт нам силы после завтрака. Успех!

00:03:35.614 --> 00:03:37.617
Тем временем на производственной линии

00:03:37.617 --> 00:03:39.617
отходы производства сахара

00:03:39.617 --> 00:03:44.202
стремительно собираются вместе, 
чтобы воссоздать шесть молекул РуБФ.

00:03:44.202 --> 00:03:46.892
Для этого требуется 30 атомов углерода —

00:03:46.892 --> 00:03:51.002
ровно столько, сколько содержится 
в 10 оставшихся цепочках Г-3-Ф.

00:03:51.002 --> 00:03:54.315
Снова происходит перетасовка молекул.

00:03:54.315 --> 00:03:56.422
Две цепочки Г-3-Ф 
прикрепляются друг к другу,

00:03:56.422 --> 00:03:58.589
образуя цепочку из шести атомов углерода.

00:03:58.589 --> 00:04:02.875
С добавлением ещё одной молекулы Г-3-Ф 
образуется цепочка из девяти атомов.

00:04:02.875 --> 00:04:05.957
Из неё, отбросив четыре атома,

00:04:05.957 --> 00:04:07.599
появляется первая РуБФ,

00:04:07.599 --> 00:04:09.559
содержащая пять атомов углерода.

00:04:09.559 --> 00:04:11.104
Но ничто не пропадает зря.

00:04:11.104 --> 00:04:14.293
Четыре отброшенных атома соединяются 
в четвёртую молекулу Г-3-Ф,

00:04:14.293 --> 00:04:16.315
создавая цепочку из семи атомов углерода,

00:04:16.315 --> 00:04:18.541
которая присоединяется 
к пятой молекуле Г-3-Ф,

00:04:18.541 --> 00:04:20.707
создавая цепочку 
из десяти атомов углерода.

00:04:20.707 --> 00:04:24.074
Теперь материалов хватит 
на ещё две молекулы РуБФ.

00:04:24.074 --> 00:04:26.875
Таким образом, для воссоздания 
трёх полных молекул РуБФ

00:04:26.875 --> 00:04:29.204
было использовано пять 
из десяти молекул Г-3-Ф.

00:04:29.204 --> 00:04:31.207
Повторив этот процесс,

00:04:31.207 --> 00:04:33.875
мы восстановим шесть молекул РуБФ,

00:04:33.875 --> 00:04:36.671
необходимых для очередного запуска цикла.

00:04:36.671 --> 00:04:39.089
Так цикл Кальвина 
генерирует точное количество

00:04:39.089 --> 00:04:40.793
элементов и процессов,

00:04:40.793 --> 00:04:43.375
необходимых для поддержания 
непрерывной работы

00:04:43.375 --> 00:04:45.208
биохимического конвейера.

00:04:45.208 --> 00:04:47.127
И это только один из сотен

00:04:47.127 --> 00:04:48.625
природных циклов.

00:04:48.625 --> 00:04:49.959
Зачем так много циклов?

00:04:49.959 --> 00:04:53.060
Если бы биологические процессы 
были линейными,

00:04:53.060 --> 00:04:55.730
то они не были бы столь же эффективными

00:04:55.730 --> 00:04:58.444
в использовании энергии для создания

00:04:58.444 --> 00:05:01.238
важных материалов, таких как сахар.

00:05:01.238 --> 00:05:03.355
Циклы — это своего рода 
цепи обратной связи,

00:05:03.355 --> 00:05:06.857
которые неоднократно перерабатывают 
и восстанавливают вещества,

00:05:06.857 --> 00:05:08.609
вырабатывая как можно больше

00:05:08.609 --> 00:05:10.987
из имеющихся у растений ресурсов.

00:05:10.987 --> 00:05:12.768
Так, например, сахар,
созданный внутри

00:05:12.768 --> 00:05:14.819
крошечных биологических заводов

00:05:14.819 --> 00:05:17.020
с участием солнечного света
путём превращения углерода,

00:05:17.020 --> 00:05:19.333
становится энергией, которая
используется нашим телом

00:05:19.333 --> 00:05:21.652
для поддержания других жизненных циклов.