Фотосинтез на квантовом уровне

Фотосинтез — процесс преобразования энергии света в энергию химических связей органических веществ на свету фотоавтотрофами при участии фотосинтетических пигментов. Мы рассмотрим фотосинтез с участием хлорофилла.

Формула фотосинтеза очень проста. Углекислый газ и вода в конечном результате превращаются в глюкозу и кислород. Вот эта формула: 6CO₂ + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6O₂.

Как видите, из шести молекул углекислого газа и шести молекул воды получается молекула глюкозы и шесть молекул кислорода. В обычной газированной воде таких начальных шестерок миллиарды, но газировка слаще не становится. Даже если ее вскипятите, ничего интересного не произойдет. Иногда в эту формулу добавляют составляющую энергии Солнца. Но все же, сколько не держите на свету газированную воду, все равно вода слаще не станет.

Чтобы осуществить эту реакцию надо молекулу воды разложить на атомы. Конечно, при высокой температуре вода распадается на атомы. Если на горящий уголь брызнуть водой, то он загорится сильнее, получив больше кислорода. Но при этой температуре углекислый газ не распадается, а, напротив, только образуется. И тут, чтобы получить глюкозу абиогенно, надо как-то изворачиваться. Если это и происходило в природе в начальный период зарождения жизни, то это было в небольших масштабах. А вот в каждом зеленом листочке эта реакция осуществляется гарантированно. Этапы фотосинтеза согласно современной науке такие:

1. Фотофизический;

2. Фотохимический;

3. Химический:

4. Реакции транспорта электронов;

5. «Темновые» реакции или циклы углерода при фотосинтезе.

Хлорофилл - это сложная молекула. Откуда она появляется в клетке водоросли? Она не может передаваться по наследству. Если в клетке несколько зерен хлорофилла, то при делении клетки в новую клетку может попасть несколько зерен, но остальные зерна хлорофилла клетка должна достроить сама. Причем материалом для строительства хлорофилла могут служить не биологические материалы, простейшие молекулы, как для ДНК. Структура молекулы хлорофилла имеет вид (Рис. 4):

Химическая формула такая: C₅₅H₇₂O₅N₄Mg. Как видите, она имеет много элементов и для соединения этих элементов в одну формулу требуется довольно много шагов. Каждое соединение требует своей энергии в виде фотона. Даже если молекула хлорофилла синтезируется из блоков все равно соединений между блоками довольно много. Все эти соединения должна выполнить ДНК и митохондрии.

ДНК производит определенный белок, атомы которого под воздействием митохондрии излучают фотоны соответствующих энергий, которые и являются катализаторами синтеза хлорофилла. Как это происходит конкретно, не знает никто, и не узнает, пока человечество не перейдет на квантовый уровень познания. Для нас важно то, что при синтезе хлорофилла вырабатывается много различных фотонов.

Затем сам же хлорофилл становится ферментом, и он под воздействием фотонов солнечного света генерирует потоки фотонов, которые необходимы для продолжения фотосинтеза. Возможно, в генерации потоков фотонов хлорофиллом участвуют и внутренние органеллы, но внешний свет необходим, как пополнение энергии из внешней среды. Даже если бы природа и создала внутренний фотосинтез, то клетка без поступления энергии извне не смогла бы делиться и погибла бы.

2. ”На фотохимическом этапе происходит разделение зарядов в реакционном центре, перенос электронов по фотосинтетической электронотранспортной цепи, что заканчивается синтезом АТФ и НАДФН”. Это так написано в Википедии.

Реакционный центр – это что? Особенное выделенное место или это просто место, где осуществилась реакция разделения? Что представляет собой замысловатая фотосинтетическая электронотранспортная цепь? Есть еще и протонотранспортная цепь. Для каждого элемента свои рельсы. А не проще ли так?

АТФ (аденозинтрифосфат, C₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃) состоит из аденина, остатка рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. Эти элементы присутствуют в первичном бульоне. Чтобы синтезировать из них АТФ надо генерировать примерно 5 потоков фотонов.

А). Рассечь рибозу, чтобы получить остаток или возможно он был изначально в данном бульоне. Поток фотонов энергии хххх1. Эх, если бы могли хотя бы измерять этот хххх1, то и проблем бы не существовало.

Б). Получить три остатка фосфорной кислоты. Возможно, что будет достаточно одного потока хххх2, а может быть и недостаточно, если атомы в кислоте связаны не симметрично. Будем считать, что достаточно одного потока.

В). Соединить аденин и рибозу. Эта операция повторяется множество раз при транскрипции. Поток хххх3. Предлагаемый порядок соединения элементов условный.

Д). Соединить три остатка фосфата, два соединения. Возможно один поток фотонов хххх4.

Е). Присоединить блок фосфата к блоку аденин-рибоза. Фотоны хххх5. Рибоза легко блокируется в РНК.

Куда и что тут надо транспортировать? Молекулы или их остатки целиком транспортируются друг к другу, благодаря передаче фотонов (энергии) от одной молекулы другой молекуле. Вращающиеся вихри квантов врезаются в резонансную молекулу, примерно, как вращающийся винт в гайку, и движут молекулу на себя. Это описано в статье о гравитации. То, что в получении некоторых потоков энергии необходимы потоки энергии Солнца в данном случае вполне возможно. Но живое может получится и без Солнца. Пример тому черные курильщики.

АДФ (аденозиндифосфат, C₁₀H₁₅N₅O₁₀P₂), если синтезируется из первичных элементов, то требует примерно столько же потоков фотонов, а если он получается из АТФ, надо добавить один поток на отрыв от АТФ одного остатка фосфата.

НАДФН (Рис. 5) никотинамидадениндинуклеоидфосфат, (C₂₁H₂₉N₇O₁₇P₃) более сложная молекула, но и ее может синтезировать по такому же алгоритму клетка. Как видим, эта молекула представляется блоками: нуклеотид, который в качестве азотистого основания содержит аденин, другой нуклеотид с основанием никотинамид и три остатка фосфорной кислоты. Для объединения этих элементов в молекулу НАДФ потребуется около десятка различных потоков фотонов.

3. Третий этап(химический) происходит уже без обязательного участия света и включает в себя биохимические реакции синтеза органических веществ с использованием энергии, накопленной на светозависимой стадии. Чаще всего в качестве таких реакций рассматривается цикл Калвина и глюконеогенез, образование сахаров и крахмала из углекислого газа воздуха.

Цикл Калвина имеет такой вид (Рис. 6). На первой стадии рибулоза 1,5-бифосфат (1) под воздействием фермента рибулозобисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа (2 RuBisCo) присоединяет к себе СО₂. А затем этот фермент получившееся образование разделяет на две молекулы 3-фосфоглицериновой кислоты. Одна молекула выходит из цикла и отправляется на синтез глюкозы (главный метаболический путь). А вторая молекула идет на восстановление рибулозы 1, 5-бифосфата.

Что здесь есть интересного? Образования: рибулоза 1,5-бифосфат, CO₂, 3-фосфоглицерат, АТФ и НАДФ описываются молекулярными символами, а RuBisCo обычно представляется двумя типами белковых субъединиц:

1. Большая цепь (L, массой 55 000 Да)

2. Малая цепь (S, массой 13 000 Да)

И как обычно этот фермент получили в процессе седиментации. В молекулярной биологии такой прием используется повсеместно. По уравнениям химии или по свершившимся событиями выходило, что получилось то-то. Например, при репликации ДНК раскручивается, а что ее раскручивает, не знают. Находят какую-то частицу с некоторым Да и приписывают ей способность раскручивать молекулу. Называют эту частицу топоизомеразой. Таких частиц и субъединиц много. Все они наделены какими-то механическими возможностями. Та же участь постигла и фермент RuBisCo.

Видите, какая молекула (Рис. 7). Какие в ней белки? Согласно рисунку, здесь как минимум три типа белка. Какой механизм в клетке собирает эти белки в данную конструкцию? Это по существу четвертая стадия свертки белков. Все это может быть. Но надо только признать, что ничего другого кроме того, как излучать и поглощать некоторыми своими элементами фотоны, данное образование не может. В нем больше торчащих во все стороны радикалов, нежели в одной молекулы белка и поэтому на нем может воспроизводиться больший спектр фотонов. А для данной операции типов фотонов надо примерно столько: разорвать рибулозу 1, 5-бифосфат (поток ууy1); возбудить атом, к которому надо присоединить диоксид углерода (поток ууу2); возбудить элемент в какой-то части, чтобы снова соединить эти части (поток ууу3); снова разорвать получившуюся промежуточную молекулу на две молекулы 3-фосфатглицерат (поток ууу4). Это минимум того что нужно.

Дальше 3-глицератфосфат надо превратить в глюкозу, что потребует генерации

Я нашел такую картинку синтеза глюкозы с участием 3-фосфоглицериновой кислоты (C₃H₇O₇P) (Рис. 89). Неважно откуда появилась эта кислота из 2-фосфоглицериновой кислоты или из цикла Калвина, но она может превратиться в 1,3-дифосфоглицериновую кислоту (C₃H₈O₁₀P₂). Последняя превращается в глицеральдегид-3-фосфат ( C₃H₇O₇P), а он под воздействием дигидроксиацетонфосфата ( C₃H>sub>7O₆P) превращается в фруктозо-1,6-дифосфат. Фруктозо-1,6-дифосфат (C₃H₈O₁₀P₂) реагирует с водой, образуя фруктозо-6-фосфат (C₆H₁₃O₉P). А теперь самое интересное. Далее фруктозо-6-фосфат трансформируется в глюкозо -6-фосфат (C₆H₁₃O₉P).

Как видите их химические формулы одинаковые. Никаких новых материалов не добавляется и не изымается, а вещества различные. Значить произошел демонтаж одной молекулы с определенной структурой и произошел монтаж другой молекулы с другой структурой. И что поменялось в результате этого процесса? Возможны разные варианты, которые можно предположить. Изменилась как-то комбинация связей, изменились энергетические уровни, некоторых электронов или изменилась хиральность некоторых атомов.

Трансформация фруктозо-6-фосфата в глюкозо-6-фосфат происходит под воздействием фосфоглюкоизомеразы, как полагают ученые. А чем может фосфоглюкоизомераза воздействовать на данные вещества? Электрическим полем, то есть толкать, или чем? Бомбардировать эти вещества ионами в виде протонов или электронами? Все это слишком сложно. Единственный путь взаимодействий это фотонный. Фосфоглюкоизомераза излучает определенный спектр фотонов, который разрывает соответствующие связи в фруктозо-6-фосфате, пере возбуждает эти связи, возбуждает новые, что приводит к образованию новых связей в виде глюкозо-6-фосфата.

Дальше глюкозо-6-фосфат, реагируя с водой, производит глюкозу. И здесь другое интересное. В этом случае, как будь то, никаких –изомераз или КоА не наблюдается и кажется, что реакция происходит сама собой. Но это не совсем так. Чтобы происходила любая реакция необходимо, чтобы элементы молекулы или атома, образующих связь, были возбуждены, то есть светились – иначе излучали определенный поток фотонов. Возбуждение может осуществляться митохондрией, белком, ферментом из определенных молекул в виде –изомераз, всевозможных субъединиц, просто тепла или голографических сгустков различных излучений. Так что если мы не наблюдаем в некоторой реакции явной -изомеразы, то это не значит что ее нет – она не явно присутствует в виде, например, тепла.

Клеточные стенки водорослей содержат довольно сложное вещество пептидогликан. Он состоит из N-Ацетилглюкозамина (C₈H₁₅NO₆), N-ацетилмурамовой кислоты (C₁₁H₁₉NO₈), (эти элементы сшиваются транспепдидазой), в пептидную цепочку входят L-аланин, D-глутаминовую кислоту, мезо-диаминопимелиновую кислоту, L-лизин, D-аланин. Какие потоки фотонов генерирует транспепдидаза неизвестно, но можно предположить, что для синтеза пептидогликана потребуется не менее десятка потоков фотонов. Какие элементы их генерируют надо искать. Сейчас их ищут по свершившемуся явлению. Если этот элемент усиливает данное явление, то его как-то назовут и в дальнейшем будут его использовать для интенсификации этого данного явления. Но как именно и чем действует этот фермент на данную реакцию, будет оставаться тайной, пока не перейдем на квантовый уровень.