ЗАНЯТИЕ №13
ЭНЕГРЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН. РЕГУЛЯЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
ОБМЕНА. ГИПОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ.
Контрольные вопросы:
1.
Взаимосвязь обмена веществ и энергии. Цикл ATP-ADP.
2.
Митохондриальная цепь переноса электронов – основная система
синтеза ATP в организме.
3.
Окислительное фосфорилирование. Дыхательный контроль.
4.
Общий путь катаболизма – основной источник доноров водорода
для цепи электронов.
5.
Анаболические функции общего пути катаболизма.
6.
Регуляция
энергетического
обмена.
Гипоэнергетические
состояния.
С позиций термодинамики (см. главу 4) метаболизм представляет
собой совокупность процессов, в которой реакции, потребляющие
энергию из внешней среды (эндэргонические), сопрягаются с
энергодающими (экзэргоническими) реакциями, что позволяет живым
существам оказывать постоянное сопротивление нарастанию энтропии.
Выяснение биохимических механизмов, приводящих к генерации
различных форм биологической энергии, является предметом
биоэнергетики. Источником энергии служат реакции, в ходе которых
соединения, содержащие атомы углерода в высоковосстановленном
состоянии, подвергаются окислению, а специальные дыхательные
переносчики присоединяют протоны и электроны (восстанавливаются) и
в таком виде транспортируют атомы водорода к дыхательной цепи.
81
Биологические виды энергии. Энергетические превращения в
живой клетке подразделяют на две группы: локализованные в
мембранах и протекающие в цитоплазме. В каждом случае для
«оплаты» энергетических затрат используется своя «валюта»: в
мембране это ΔμН+ или ΔμNa+, а в цитоплазме – АТФ, креатинфосфат
и другие макроэргические соединения. Непосредственным источником
АТФ
являются
процессы
субстратного
и
окислительного
фосфорилирования.
Процессы
субстратного
фосфорилирования
наблюдаются при гликолизе и на одной из стадий цикла трикарбоновых
кислот (реакция сукцинил-КоА —> сукцинат). Генерация ΔμН+ и ΔμNa,
используемых для окислительного фосфорилирования, осуществляется
в
процессе
транспорта
электронов
в
дыхательной
цепи
энергосопрягающих мембран. Энергия разности потенциалов на
сопрягающих мембранах может обратимо превращаться в энергию АТФ.
Эти процессы катализируются Н+-АТФ-синтазой в мембранах,
генерирующих протонный потенциал, или Na+-АТФ-синтазой (Na+-
АТФазой) в «натриевых мембранах» алкалофильных бактерий,
поддерживающих ΔμNa+. Генерируемый потенциал используется для
совершения полезной работы, в частности для образования АТФ.
Будучи макроэргическим соединением, АТФ выполняет функцию
аккумулирования
биологической
энергии
и
ее
последующего
использования для выполнения клеточных функций. «Макроэргичность»
АТФ объясняется рядом особенностей его
молекулы. Это прежде всего
высокая плотность зарядов, сконцентрированная в «хвосте» молекулы,
обеспечивающая легкость диссоциации терминального фосфата при
водном гидролизе. Продукты этого гидролиза представляют собой АДФ
и неорганический фосфат и далее – АМФ и неорганический фосфат. Это
обеспечивает высокую величину свободной энергии гидролиза
терминального фосфата АТФ в водной среде.
Задание №1: Проанализировав представленную ниже схему, вместо
цифр напишите названия процессов.
82
Задание №2. Заполните таблицу «Цепь переноса электронов»
Достарыңызбен бөлісу: |