Ответы к экзамену по общей биологии (1110063), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Автотрофные игетеротрофные организмы. Фотоавтотрофы и хемоавтотрофы.Обмен веществ и энергии (метаболизм) осуществляется на всех уровнях организма:клеточном, тканевом и организменном. Он обеспечивает постоянство внутренней средыорганизма - гомеостаз - в непрерывно меняющихся условиях существования. В клеткепротекают одновременно два процесса - это пластический обмен (анаболизм илиассимиляция) и энергетический обмен (фатаболизм или диссимиляция).Пластический обмен - это совокупность реакций биосинтеза, или созданиесложных молекул из простых.
В клетке постоянно синтезируются белки из аминокислот,жиры из глицерина и жирных кислот, углеводы из моносахаридов, нуклеотиды изазотистых оснований и сахаров. Эти реакции идут с затратами энергии. Используемаяэнергия освобождается в ходе энергитического обмена.Энергетический обмен - это совокупность реакций расщепления сложныхорганических соединений до более простых молекул. Часть энергии, высвобождаемой приэтом, идет на синтез богатых энергетическими связями молекул АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). Расщепление органических веществ осуществляется вцитоплазме и митохондриях с участием кислорода.
Реакции ассимиляции и диссимиляциитесно связаны между собой и внешней средой. Из внешней среды организм получаетпитательные вещества. Во внешнюю среду выделяются отработанные вещества.Автотро́фы - организмы, синтезирующие органические соединения изнеорганических.Автотрофы составляют первый ярус в пищевой пирамиде. Именно ониобеспечивают пищей гетеротрофов. Следует отметить, что иногда резкой границы междуавтотрофами и гетеротрофами провести не удаётся.
Например, одноклеточная эвглена насвету является автотрофом, а в темноте — гетеротрофом.Фототрофы: Организмы, для которых источником энергии служит солнечныйсвет, называются фототрофами. Такой тип питания носит название фотосинтеза. Кфотосинтезу способны зелёные растения и многоклеточные водоросли, атакже цианобактерии и многие другие группы бактерий благодаря содержащемуся в ихклетках пигменту — хлорофиллу.Хемотрофы: Остальные организмы в качестве внешнего источника энергиииспользуют энергию химических связей пищи или восстановленных неорганическихсоединений — таких, как сероводород, метан, сера, двухвалентное железо и др.4830) Глиоколиз- основной способ анаэробного получения энергии живымклеткам.Гликолиз (фосфотриозный путь, или шунт Эмбдена — Мейерхофа, или путьЭмбдена-Мейергофа-Парнаса ) — ферментативный процесс последовательногорасщепления глюкозы в клетках, сопровождающийся синтезом АТФ.
Гликолиз приаэробных условиях ведёт к образованию пировиноградной кислоты (пирувата), гликолиз ванаэробных условиях ведёт к образованию молочной кислоты (лактата). Гликолизявляется основным путём катаболизмаглюкозы в организме животных.Гликолитический путь представляет собой 10 последовательных реакций, каждаяиз которых катализируется отдельным ферментом.Процесс гликолиза условно можно разделить на два этапа. Первый этап,протекающий с расходом энергии 2-х молекул АТФ, заключается в расщеплениимолекулы глюкозы на 2 молекулыглицеральдегид-3-фосфата. На втором этапепроисходит НАД-зависимое окисление глицеральдегид-3-фосфата, сопровождающеесясинтезом АТФ. Сам по себе гликолиз является полностью анаэробным процессом, то естьне требует для протекания реакций присутствиякислорода.Гликолиз — один из древнейших метаболических процессов, известный почти увсех живых организмов.
Предположительно гликолиз появился более 3,5 млрд лет назад упервичныхпрокариот.ЛокализацияВ клетках эукариотических организмов десять ферментов, катализирующих распадглюкозы доПВК, находятся в цитозоле, все остальные ферменты, имеющие отношение кэнергетическому обмену, — в митохондриях и хлоропластах.
Поступление глюкозы вклетку осуществляется двумя путями: натрий-зависимый симпорт (преимущественнодля энтероцитов и эпителия почечных канальцев) и облегчённая диффузия глюкозы спомощью белков-переносчиков. Работа этих белков-транспортёров контролируетсягормонами и, в первую очередь, инсулином. Сильнее всего инсулин стимулируеттранспорт глюкозы в мышцах и жировой ткани.РезультатРезультатом гликолиза является превращение одной молекулы глюкозы в двемолекулы пировиноградной кислоты (ПВК) и образование двух восстановительныхэквивалентов в видекофермента НАД∙H.Полное уравнение гликолиза имеет вид:Глюкоза + 2НАД+ + 2АДФ + 2Фн = 2НАД∙Н + 2ПВК + 2АТФ + 2H2O + 2Н+.При отсутствии или недостатке в клетке кислорода пировиноградная кислотаподвергается восстановлению до молочной кислоты, тогда общее уравнение гликолизабудет таким:Глюкоза + 2АДФ + 2Фн = 2лактат + 2АТФ + 2H2O.49Таким образом, при анаэробном расщеплении одной молекулы глюкозысуммарный чистый выход АТФ составляет две молекулы, полученные в реакцияхсубстратного фосфорилирования АДФ.У аэробных организмов конечные продукты гликолиза подвергаются дальнейшимпревращениям в биохимических циклах, относящихся к клеточному дыханию.
В итогепосле полного окисления всех метаболитов одной молекулы глюкозы на последнем этапеклеточного дыхания — окислительном фосфорилировании, происходящем намитохондриальной дыхательной цепи в присутствии кислорода, — дополнительносинтезируются ещё 34 или 36 молекулы АТФ на каждую молекулу глюкозы.Гликолиз - ферментативный процесс последовательного расщепления глюкозы вклетках, сопровождающийся синтезом АТФ в анаэробных условиях. Протекаютреакции гликолиза в цитоплазме клеток, в ходе которых при расщеплении 1 мглюкозы выделяется 200 кДж энергии, 60% которой рассеивается в виде тепла, аоставшиеся 40% идут на синтез из 2х молекул АДФ 2х молекул АТФ.Получившаясяпировиноградная кислота в клетках животных и грибов и микроорганизмовпревращается в молочную килсоту С3H6O3.C6H12O6+2H3PO4+2АДФ->2C3H6O3+2АТФ+2H2OВ растительных клетках и в некоторых грибах вместо гликолида происходитспиртовая брожение- молекула глюкозы превращается в этиловый спирт и СО2.C6H12O6+2H3PO4+2АДФ->2C2H5OH+2CO2+2АДФ+2H2OВ условиях дефицита кислорода организм благодаря гликолизу может получатьэнергию, а полученный этиловый спирт и молочная кислота в аэробных условияхподвергается дальнейший ферментации.5031) Цикл ди- и трикарбоновых кислот (цикл Сент-Дьёрди-Кребса)Сент-Дьёрдьи обнаружил, что при добавлении небольших количеств фумаровой,яблочной и янтарной кислоты к измельченной мышце поглощается значительно большееколичество кислорода, чем требуется для их окисления.
Он осознал, что кислотыиспользуются не как источник энергии, а в качестве катализатора, то есть ониподдерживают реакцию горения, не претерпевая изменения. Каждая из кислотспособствовала окислению углевода, присутствующего в клетках ткани. Это былаважнейшая новая идея. Сент-Дьёрдьи предположил, что водород из этого углеводавосстанавливал щавелевоуксусную; образовавшаяся яблочная кислота восстанавливалафумаровую; полученная таким образом янтарная кислота, в свою очередь, переносилаатом водорода в цитохромы.К 1937 году Сент-Дьёрдьи определил, что это циклический процесс, и был близок копределению всех этапов синтеза аденозинтрифосфата (АТФ), молекулы, при помощикоторой в клетке происходит перенос энергии.
Как оказалось, ошибка Сент-Дьёрдьизаключалась в излишней сосредоточенности на малате и оксалоацетате, и вскоре ХансКребс выяснил, что ключевым звеном являлась лимонная кислота. Таким образом, «циклСент-Дьёрдьи» стал циклом лимонной кислоты, или циклом Кребса; Кребс, получивший в1953 году Нобелевкую премию за эту работу, позже называл его «цикл трикарбоновойкислоты».ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ ЦИКЛ – цикл лимонной кислоты или циклКребса – широко представленный в организмах животных, растений и микробов путьокислительных превращений ди- и трикарбоновых кислот, образующихся в качествепромежуточных продуктов при распаде и синтезе белков, жиров и углеводов.Открыт Х.Кребсом и У.Джонсоном (1937).
Этот цикл является основой метаболизма ивыполняет две важных функции – снабжения организма энергией и интеграции всехглавных метаболических потоков, как катаболических (биорасщепление), так ианаболических (биосинтез).Цикл Кребса состоит из 8 стадий (в двух стадиях на схеме выделеныпромежуточные продукты), в ходе которых происходит:1) полное окисление ацетильного остатка до двух молекул СО2,2) образуются три молекулы восстановленного никотинамидадениндинуклеотида(НАДН) и одна восстановленного флавинадениндинуклеотида (ФАДН2), что являетсяглавным источником энергии, производимой в цикле и3) образуется одна молекула гуанозинтрифосфата (ГТФ) в результате такназываемого субстратного окисления.0' = –14,8 ккал.)5132) Окисленное фосфоралирование в митохондриях.Фосфорилирование –процесс переноса остатка фосфорной кислоты от фосфорилирующего агентадонора к субстрату, как правило, катализируемый ферментами и ведущий к образованиюэфиров фосфорной кислоты[1]:АТФ + R-OH АДФ + R-OPO3H2В живых клетках фосфорилирование — один из наиболее распространённыхвидов посттрансляционной модификации белка.
Процессы фосфорилирования идефосфорилирования различных субстратов являются одними из важнейшихбиохимических реакций. Они катализируются особыми ферментами, выделяемыми вособый класс киназ, или иначе фосфотрансфераз.Так, например, фосфорилирование или дефосфорилирование того или иного белкачасто регулирует функциональную активность данного белка (усиливает ее или наоборот«выключает» данный белок функционально).Фосфорилирование также необходимо для получения активных коферментныхформ многих витаминов группы B.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
