Pregunta:
¿Por qué las plantas han evolucionado para fotosintetizar la glucosa en lugar de otro compuesto molecular?
n_bandit
2019-07-26 21:09:29 UTC
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Creo que esta pregunta se puede dividir en dos subpreguntas:

  1. ¿Por qué las plantas producen $ C_6H_ {12} O_6 $ en lugar de otra molécula que siga la fórmula de $ C_nH_ {2n} O_n $ ? ¿Por qué no $ C_8H_ {16} O_8 $ , $ C_4H_ {8} O_4 $ o cualquier otro las muchas variaciones posibles? ¿Es probable que tenga algo que ver con la estabilidad o alguna otra propiedad que tiene la glucosa que muchas otras variaciones de la fórmula no tienen?

  2. ¿Por qué han evolucionado para producir una molécula siguiendo la fórmula $ C_nH_ {2n} O_n $ en absoluto? En resumen ... ¿por qué los carbohidratos frente a otra familia de compuestos?

Mi suposición es que estas son preguntas que se han investigado extensamente en biología y biología evolutiva y tienen al menos respuestas provisionales.

I ' Estoy buscando su mejor hipótesis o una hipótesis actualmente popular dentro de las disciplinas científicas relevantes. Entiendo que probablemente no haya una respuesta "definitiva", pero probablemente, en el mejor de los casos, hipótesis bastante buenas.

La evolución ya había descubierto cómo descomponer la glucosa en energía ... ¿por qué reinventar la rueda?
Espero que obtenga una respuesta interesante, pero tenga en cuenta que, si bien las preguntas de "por qué" son fáciles de hacer, son muy difíciles, si no imposibles, de responder. Quizás había múltiples metabolismos y el basado en glucosa era mejor. Quizás el metabolismo basado en la glucosa ocurrió primero y ahora estamos atrapados en él porque es demasiado central para cambiarlo. Suponga que se le ocurrió una hipótesis razonable: ¿cómo la probaría?
@tyersome Quizás no pudo probarlo. He modificado la publicación para pedir "su mejor hipótesis o una hipótesis actualmente popular dentro de las disciplinas científicas relevantes". Entiendo que no hay una respuesta "definitiva" a esto y espero que esta adición a mi pregunta lo aclare.
Simplemente un comentario para agregar algunas cifras a su pregunta. El CO2 es la forma más oxidada de un solo átomo de C. Para reducir completamente el CO2 a metano se requieren 8 electrones, y los dos átomos de O se eliminan como H2O. Para reducir seis dióxido de carbono a una glucosa se requieren 12 equivalentes reductores (24 electrones). Si la naturaleza hubiera decidido hacer del hexano (CH3CH2CH2CH2CH2CH3) el producto de almacenamiento fotosintético, esto habría requerido 19 equivalentes reductores (38 electrones), y si el metano fuera el producto fotosintético final, entonces se habrían obtenido 4 equivalentes reductores (ocho electrones) por CO2 oxidado. necesario...
... la pregunta entonces es, ¿por qué la naturaleza no decidió reducir completamente el CO2, especialmente porque los electrones 'retenidos' en los enlaces C-O y O-H no tienen valor 'calorífico'? (Todos los equivalentes reductores que se pasan al oxígeno en la respiración aeróbica provienen de los electrones "retenidos" en los enlaces C-C y C-H). Presumiblemente, la solubilidad tiene algo que ver con eso. - Más (de mí) [aquí] (https://biology.stackexchange.com/a/70562/1136) y [aquí] (https://biology.stackexchange.com/a/3520/1136)
One responder:
David
2019-07-27 21:26:56 UTC
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Esta es una respuesta breve (para mí) para señalar que:

Su pregunta no se refiere realmente a la fotosíntesis, sino a la elección de los componentes de carbono de las células vivas.

Primero hablas de la fotosíntesis como si fuera un solo proceso, sin embargo son dos procesos separables:

  1. Las reacciones de luz convierte la energía solar en energía química (en forma de ATP y NAD (P) H).

  2. Las reacciones oscuras utilizan la sustancia química energía para reducir el dióxido de carbono y elaborarlo en moléculas más complejas.

La fotosíntesis es químicamente tan elaborada que claramente no fue el primer proceso mediante el cual los organismos vivos lograron convertir la energía ambiental en una forma utilizable. Entonces la pregunta es:

P. ¿Por qué la energía química atrapada por los organismos vivos se utiliza para fabricar compuestos como la glucosa 6-P?

y dando lo que a primera vista puede parecer una respuesta frívola

A. Porque la glucosa 6-P y sus precursores y metabolitos eran moléculas adecuadas para construir los componentes estructurales de las células, que habían surgido temprano en la evolución.

Entonces la pregunta es:

Q. ¿Por qué los componentes estructurales, el almacenamiento de energía, la información genética, etc. de las células evolucionaron para emplear las moléculas particulares que encontramos hoy, la mayoría de las cuales pueden formarse a partir de metabolitos de glucosa?

Y eso es una pregunta muy amplia sobre un área muy especulativa de la evolución química, que no puede resumirse aquí.

En general, uno podría imaginar que la respuesta está relacionada con los componentes de carbono disponibles en el medio ambiente y las posibilidades de transformaciones químicas. Sin embargo, la trampa es que uno termina argumentando que las cosas son como son porque eso era lo mejor. Lo cual está muy bien hasta que uno descubre pequeños secretos sucios como el hecho de que las arqueas desarrollaron diferentes componentes químicos para sus membranas celulares.

Nota al pie

Mi primera el grado fue en química. Desde que me convertí en bioquímico / biólogo molecular, casi nunca he hablado en términos de fórmulas químicas generales de moléculas a la manera de la pregunta. Rara vez ha sido una forma útil de abordar reacciones bioquímicas o intermedios. Lo que ha sido más importante es mirar sus estructuras y preguntarse cómo se prestan a sus funciones o interconversiones.



Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 4.0 bajo la que se distribuye.
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