Що таке біосинтез в біології?

Біосинтез (біологічний синтез) – це утворення складних речовин з простіших в живому організмі.

Останнім біосинтез відрізняється від хімічного синтезу, який йде поза клітинами – в лабораторіях, на хімічних підприємствах, іноді – в водоймах, грунті і гірських породах.

Крім того, в біосинтезі завжди задіяні особливі речовини – ферменти. Вони роблять можливими і/або прискорюють хімічні реакції. Ферментів відомо близько 5000, і поза живих організмів вони в природі не існують.

Природа мала в своєму розпорядженні мільярди років і зазнала мільярди способів синтезу. За цей час вона відібрала самі відповідні речовини, створила мініатюрні структури для їх переробки. Жива клітина перетворилася на хімічний завод, на якому можуть йти найскладніші перетворення. «Завод» працює автоматично, швидко, з мінімальними втратами і максимальним виходом продукції. Відпрацьована поставка в клітку «сировини», безперебійне постачання енергією, завжди напоготові записана в генах інформація про те, що і як потрібно робити.

Візьмемо, наприклад, зелений листок на дереві. На світлі з вуглекислого газу і води він безупинно утворює глюкозу. Рослина нею харчується, отримує енергію. В руках людини потужна наука і могутня техніка. Вуглекислого газу і води – хоч греблю гати. З сонячним світлом теж, начебто, проблем немає. Але люди, користуючись тільки цим, не в змозі синтезувати ні крупинки глюкози. Ми отримує її зовсім по-іншому, причому з крохмалю, який синтезували ті ж рослини.

Чому людина не може скопіювати реакції біосинтезу?

  • По-перше, тому що у нас немає такого «обладнання», яким має в своєму розпорядженні клітина.
  • По-друге, більшість ферментів – білки, щоб їх отримати, людина повинна з’ясувати будову кожного, потім знайти спосіб їх отримати. Все це можливо, але непросто. У підсумку продукт хімічного синтезу (наприклад, штучний гормон) виявляється досить дорогим.

Спростити справу можна, якщо хоча б частину роботи перекласти на живі клітини. Наприклад, аскорбінову кислоту (вітамін С) отримують на заводах в результаті шести хімічних реакцій. Одну з них забезпечують … активні бактерії. Подібні схеми широко використовує біотехнологія.

Ми порівнювали клітку з заводом. Але в промисловості перенесення підприємств – звичайна практика. Щось схоже робить генетична інженерія. Так, людський ген білка інсуліну вдалося «влаштувати на роботу» в клітку бактерії кишкової палички. У підсумку на новому місці синтезується інсулін – невідомий і абсолютно непотрібний кишкової палички, але гостро необхідний хворим на діабет.

Як людина використовує продукти біосинтезу?

Він, не замислюючись, використовує їх кожну секунду свого життя. Коли ви читаєте ці рядки, в ваших очах йде біосинтез зорових пігментів, в печінці синтезується з глюкози запасне речовина глікоген, кістковий мозок будує молекули гемоглобіну і т.п.

Крім того, людина, щосили споживає готові продукти «чужого» біосинтезу. Що таке наша їжа – хліб, м’ясо, масло, крупи, молоко і т.д.? Все це суміші білків, жирів, вуглеводів, вітамінів. Тобто, продуктів біосинтезу, який пройшов в клітинах рослин і тварин.

Біосинтез постачає нас і промисловим сировиною. З цвілевих грибів і бактерій видобуваємо антибіотики і вітаміни. Ми одягнені та взуті в різні види белкá – шерсть, хутро і шкіру ссавців, а також в бавовняну клітковину. Натуральний шовк відбираємо у метеликів шовковичного шовкопряда. Целюлозу, яку дерева синтезували десятиліттями, перетворюємо в папір, глюкозу, віскозу, пластмасу, будматеріали, меблі.

Можна тільки радіти, що природа створила біосинтез – без нього ми були б всього цього позбавлені. Правда, без біосинтезу не було б і нас самих.

...
ПОДІЛИТИСЯ: