Метаболи́зм, или обме́н веще́ств, — это химические реакции, поддерживающие жизнь в живом организме. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды.
Фотоси́нтез — сложный химический процесс преобразования энергии видимого света в энергию химических связей органических веществ при участии фотосинтетических пигментов.
Фотодыхание — стимулируемое светом выделение углекислого газа и поглощение кислорода у растений преимущественно с С3-типом фотосинтеза. Также под фотодыханием понимают биохимический путь, связанный с регенерацией одной молекулы 3-фосфоглицериновой кислоты (С3) из двух молекул гликолевой кислоты (С2) и лежащий в основе вышеописанного газообмена. Наличие биохимического механизма фотодыхания обусловлено значительной оксигеназной активностью РуБисКО, ключевого фермента цикла Кальвина.
Рибулозобисфосфаткарбоксилаза, рубиско — фермент, катализирующий присоединение углекислого газа к рибулозо-1,5-бисфосфату на первой стадии цикла Кальвина, а также реакцию окисления рибулозобифосфата на первой стадии процесса фотодыхания. Является одним из важнейших ферментов в природе, поскольку играет центральную роль в основном механизме поступления неорганического углерода в биологический круговорот. Рибулозобисфосфаткарбоксилаза является основным ферментом листьев растений и поэтому считается наиболее распространённым ферментом на Земле.
Chloroflexia (лат.) — класс фотосинтетических аноксигенных грамотрицательных бактерий. Относятся к так называемым нитчатым аноксигенным фототрофам, ранее назывались зелёными несерными бактериями. Характерной особенностью является наличие особых структур в клетке, отвечающих за фотосинтез — хлоросом. Первый представитель таксона был описан Пирсоном и Кастенхольцем в 1974 году как Chloroflexus aurantiacus.
Aquificales (лат.) — порядок бактерий, включающий экстремально термофильные бактерии, способные размножаться при температурах до 95 °C, единственный порядок одноимённых типа и класса Aquificae. Включает три семейства и род, не отнесённый к какому-либо семейству:
- Aquificaceae Reysenbach 2002
- Desulfurobacteriaceae L'Haridon et al. 2006
- Hydrogenothermaceae Eder and Huber 2003
- Thermosulfidibacter Nunoura et al. 2008
Кофермент Q (МНН: лат. Ubidecarenone, убидекаренон; также известен как кофермент Q10, убихинон, лат. ubiquinone, coenzyme Q10, coenzyme Q) — это группа коферментов — бензохинонов, содержащих хиноидную группу (отсюда обозначение Q) и содержащих несколько изопрениловых групп (например, 10 в случае кофермента Q10).
Углеки́слый газ в атмосфе́ре Земли́ является компонентом с незначительной концентрацией в современной земной атмосфере, концентрация углекислого газа (CO2, диоксида углерода) в сухом воздухе составляет 0,03—0,045 об. % (300—450 ppm). Углекислый газ составлял основу атмосферы молодой Земли наряду с азотом и водяным паром. Доля углекислого газа снижалась с момента появления океанов и зарождения жизни. Начиная с середины XIX века отмечается устойчивый рост количества этого газа в атмосфере, с ноября 2015 года его среднемесячная концентрация стабильно превышает 400 ppm, а в 2022 году в полтора раза превысила доиндустриальную.
Связывание углерода — общее название совокупности процессов, при которых углекислый газ CO2 преобразуется в органические вещества. Такие процессы используют автотрофы, то есть организмы, которые сами вырабатывают необходимые для себя органические вещества. В частности, процесс связывания углерода является составной частью фотосинтеза.
Пластоцианиновое/азуриновое семейство медьсвязывающих белков — семейство маленьких белков способных связывать один атом меди и характеризуемых сильным поглощением с пиком в области 600 нм, благодаря чему в восстановленном состоянии обычно окрашены в ярко-голубой цвет. Самые известные из членов этого класса белков — растительные пластоцианины, маленькие водорастворимые белки хлоропластов, переносящие электрон с цитохрома f, и состоящие в дальнем родстве с бактериальными белками азуринами, которые обмениваются электронами с цитохромом c551. В это же семейство включают белок амицианин из таких бактерий как Methylobacterium extorquens или Paracoccus versutus, способных расти на метиламине; аурацианины A и B из Chloroflexus aurantiacus; голубой медьсодержащий протеин из Alcaligenes faecalis; купредоксин из очистков Cucumis sativus (огурца); кузацианин из огурца; галоцианин, мембраносвязанный белок из Natronomonas pharaonis, псевдоазурин из Pseudomonas; рустицианин из Thiobacillus ferrooxidans; стеллацианин из Rhus vernicifera ; умецианин из корней Armoracia rusticana (хрен); и аллерген Ra3 из амброзии. Этот содержащийся в пыльце белок эволюционно близок перечисленным выше полипептидам, но по-видимому потерял способность связывать медь. Хотя в первичной структуре всех этих белков наблюдается заметное расхождение, участок связывания меди остаётся крайне консервативным.
Обра́тный цикл Кре́бса, также известный как обра́тный цикл трикарбо́новых кисло́т, или цикл А́рнона — последовательность химических реакций, которую некоторые бактерии используют для синтеза органических соединений из диоксида углерода и воды.
Путь Вуда — Льюнгдаля, восстановительный ацетил-КоА путь — метаболический путь, представляющий собой серию биохимических реакций, используемых некоторыми анаэробными хемолитоавтотрофными бактериями (ацетогенами в процессе ацетогенеза) и археями-метаногенами в процессе (метаногенеза) для фиксации СO2 и получения энергии. Этот путь позволяет организмам использовать водород в качестве донора электронов и диоксид углерода — в качестве акцептора и строительного блока для биосинтеза органических молекул.
Световая точка компенсации, или световой компенсационный пункт (СКП) — наименьшая интенсивность света на световой кривой, при которой активность фотосинтеза и дыхания уравновешиваются по газообмену. В этой точке количество фиксируемого растением CO2 в точности соответствует его количеству, выделяемому растением в результате дыхания и фотодыхания, а потребление O2 в точности соответствует его выделению в результате фотосинтеза.
Эффективность фотосинтеза — доля световой энергии, преобразуемая организмами в химическую в процессе фотосинтеза. Фотосинтез можно упрощённо описать с помощью химической реакции
- 6Н2О + 6CO2 + энергия → C6H12O6 + 6О2
Фосфоенолпируваткарбоксилаза представляет собой фермент из семейства карбоксилаз, который встречается у растений и некоторых бактерий. Он катализирует присоединение бикарбоната (НСО3−) к фосфоенолпирувату (ФЕП) с образованием четырёх углеродного соединения оксалоацетата и неорганического фосфата:
- ФЕП + НСО3− → оксалоацетат + Фн
C4-фотосинтез, или цикл Хэтча — Слэка, — путь связывания углерода, характерный для высших растений, первым продуктом которого является четырёхуглеродная щавелевоуксусная кислота, а не трёхуглеродная 3-фосфоглицериновая кислота, как у большинства растений с обычным C3-фотосинтезом.
НАДФ-зависимая декарбоксилирующая малатдегидрогеназа или НАДФ-малик-энзим (НАДФ-МЭ) представляет собой фермент, катализирующий химическую реакцию в присутствии двухвалентных ионов металлов:
- (S)-малат + НАДФ+ -> пируват + CO2 + НАДФН
3-Гидроксипропионатный бицикл, также известный как 3-гидроксипропионатный путь или цикл Фукса — Холо, представляет собой циклическую последовательность реакций, которая позволяет некоторым бактериям синтезировать 3-гидроксипропионат из углекислого газа. В этом пути CO2 связывается (т.е. включается) под действии двух ферментов, ацетил-КоА-карбоксилазы и пропионил-КоА-карбоксилазы. Эти ферменты генерируют малонил-КоАи (S)-метилмалонил-КоА, соответственно. Малонил-КоА, в серии последующих реакций разделяется на ацетил-КоА и глиоксилат. Глиоксилат включается в β-метилмалонил-КоА, который затем распадается снова, в последовательности реакций, приводящих к синтезу пирувата и ацетата, который используется для пополнения следующего витка цикла. Этот путь был найден в Chloroflexus, фотосинтезирующей зелёной несерной бактерии, однако другие исследования показывают, что 3-гидроксипропионатный путь также используется несколькими хемотрофными археями.
Ацетогенез — биохимический процесс, в результате которого из диоксида углерода и донора электронов образуется уксусная кислота (ацетат). Данный процесс используют анаэробные организмы в последовательности биохимических реакций восстановительного ацетил-КoA пути. Группа различных видов бактерий, способных к ацетогенезу, называется ацетогенами. Некоторые ацетогены способны синтезировать ацетат автотрофно из диоксида углерода и водорода. Суммарная реакция автотрофного синтеза ацетата:
ΔG°'= -95 кДж/моль
Бактериопланктон — бактериальный компонент планктона. Название происходит от древнегреческого слова πλανκτος, означающего «странник» или «бродяга», и латинского термина bacterium. Бактериопланктон встречается как в морской так и в пресной воде. По размерам примыкает к нанопланктону.
