Углерод и энергия жизни

Нам уже известно, что углерод - один из важнейших биогенных элементов. Обычно он связан в соединениях, находящихся во всех клетках организма. Кроме того, мы встречаемся с ним и в атмосфере, где он входит в состав углекислого газа - важного сырья, используемого в процессе фотосинтеза. Связанный углерод содержат и такие горные породы, как известняк или доломит. Всех известных нам в природе углеродных соединений не меньше полумиллиона. Мы находим углерод в сырой нефти, подземных газах, минеральных водах, газообразных веществах, выделяемых вулканами. Но в природе углерод встречается и в чистом виде. Алмаз, самое твердое в природе вещество, - чистый кристаллический углерод. Каменный и древесный уголь, торф - все это формы углерода растительного происхождения.

Фиг. VIII. Колонии Penicillium simplicissimum, из которых был получен первый словацкий антибиотик - цианеин

При горении угля, торфа или древесины выделяется тепловая энергия. Это и есть та энергия, которая была "законсервирована" в соединениях углерода. При сгорании в присутствии кислорода эти соединения снова переходят в простые вещества - углекислый газ и воду, из которых они образовались.

Процесс "сгорания" происходит и в живых организмах. При этом освобождается энергия, используемая обычно в синтезе сложных соединений, например белков. "Сгорание" в клетках живых организмов идет значительно медленнее, чем при настоящем горении, так как, если бы тепловая энергия освободилась сразу в большом количестве, организм погиб бы. "Горение" осуществляется за счет постепенного разложения сложных сахаров на все более простые соединения, вплоть до конечных продуктов - воды и углекислого газа, уходящего в атмосферу. Огромную роль в этом процессе играют ферменты. При постепенном разложении сахаров скрытая в них энергия освобождается понемногу и клетки имеют возможность расходовать ее очень экономно, сообразно с потребностью организма.

Происходящий в живых клетках процесс разложения сложных сахаров на более простые соединения называется диссимиляцией. Если диссимиляция происходит при достаточном доступе кислорода, мы говорим о дыхании.

Другой пример диссимиляции - брожение, при котором клетка лишена достаточного количества кислорода. При спиртовом брожении образуется спирт, при молочнокислом - молочная кислота.