Метаболізм енергетичний - довідник хіміка 21
Хімія і хімічна технологія
Спосіб життя прокаріотів полягає в постійному відтворенні своєї біомаси. Сукупність протікають в клітині процесів. забезпечують відтворення біомаси, називається обміном речовин. або метаболізмом. Клітинний метаболізм складається з двох потоків реакцій. мають різну спрямованість енергетичного і конструктивного метаболізму. Енергетичний метаболізм - це потік реакцій. супроводжуються мобілізацією енергії і перетворенням її в електрохімічний (Арн +) або хімічну (АТФ) форму, яка потім може використовуватися у всіх енергозалежних процесах. Конструктивний метаболізм (біосинтезу) - потік реакцій. в результаті яких за рахунок надходять ззовні речовин будується речовина клітин це процес, пов'язаний зі споживанням вільної енергії, запасеної в хімічній формі в молекулах АТФ або інших багатих енергією з'єднань. [C.79]
Л. Пастер довів, що причиною хімічних змін субстратів є мікроорганізми, і спростував теорію самозародження. Дослідження природи шумувань стали продовженням роботи по з'ясуванню причини прокісанія вина. Л. Пастер показав, що кожне бродіння має головний кінцевий продукт і викликається мікроорганізмами певного типу. Ці дослідження привели до відкриття невідомого раніше способу життя - анаеробного метаболізму. Вивчаючи на прикладі дріжджів можливість перемикання з одного типу обміну речовин на інший, Л. Пастер показав, що анаеробний метаболізм енергетично менш вигідний. Роботи по вивченню збудників хвороб пива і вина дозволили Л. Пастера запропонувати спосіб теплової обробки цих продуктів. оберігає їх від псування, який отримав назву пастеризація. Вони ж навели вченого на думку [c.7]
На щастя, багато процесів в живих організмах мають також і запасні шляхи протікання. Часто при цьому в якості вихідних речовин використовуються різні сполуки. Наприклад, якщо запаси глюкози в організмі виснажуються, то засновані на цій речовині енергетичні процеси зупиняються. При цьому в одному із запасних варіантів відбувається окислення жирів. в іншому - руйнуються і перетворюються в глюкозу структурні білки. Як тільки глюкоза знову починає надходити в організм, її метаболізм відновлюється. Отримання глюкози з білків значно менше енер [c.256]
Енергетичний заряд може змінюватися від нуля, коли присутній тільки АМР, до 1,0, що означає перетворення в АТР всіх молекул АМР. Вимірювання, виконані на цілому ряді клітин і тканин. показують, що енергетичний заряд зазвичай лежить в межах від 0,75 до 0,90. Знайти чисельне значення цієї величини не складає труднощів, проте, на жаль, вона виявляється не пов'язаної з хімічними рівняннями. Припущення про важливу роль енергетичного заряду клітини в регуляції метаболізму вельми сумнівно. [C.222]
Біохіміки часто підраховують енергетичну ефективність процесу, для чого відносять AG синтезу АТР, що йде зв'язано з даним процесом (в даному випадку -Ьб9 кДж), до зниження вільної енергії для процесу, яким не створено пару з синтезом АТР (196 або 235 кДж-моль). В даному випадку ефективність характеризує сполучення рівняння (9-22) (для 2 моль АТР) з рівняннями (9-20) і (9-21) і виходить рівної 35 і 29% відповідно. Відповідно до цього розрахунку, природа лише третина вільної енергії метаболізму використовує для синтезу АТР. Однак треба ясно усвідомлювати те, що такий підрахунок ефективності з термодинамічної точки зору не має чітко визначеного значення. Крім того, клітина потім витрачає АТР (для різних цілей) далеко не з 100% -ою ефективністю. [C.346]
Проникнення речовини може відбуватися в напрямку, протилежному концентраційному градієнту таке перенесення називають активною транспортуванням. Він вимагає з боку організму певних енергетичних витрат. Активною транспортуванні піддаються, як правило, продукти нормального метаболізму. [C.108]
Розвиток гіперглікемії при діабеті можна розглядати також як результат порушення метаболічних центрів в ЦНС імпульсами з хеморецепторів клітин, які відчувають енергетичний голод в зв'язку з недостатнім надходженням глюкози в клітини ряду тканин. Роль системи фруктозо-2,6-бісфосфат в регуляції метаболізму вуглеводів. а також порушення її функціонування при цукровому діабеті см. главу 16. [c.360]
У фазі відмирання енергетичні запаси клітин виявляються вичерпаними, і метаболізм припиняється. У більшості промислових процесів ферментацію зупиняють і клітини збирають ще до настання фази відмирання. [C.352]
Хоча переважна більшість ціанобактерій є облігатними фототрофів, в природі вони часто знаходяться тривалий час в умовах темряви. У темряві у ціанобактерій виявлено активний ендогенний метаболізм, енергетичним субстратом якого служить запасений на світлі глікоген, ка-таболізіруемий по окислювальному пентозофосфатному циклу. що забезпечує повне окислення молекули глюкози. На двох етапах цього шляху з НАДФ Н2 водень надходить в дихальний ланцюг. кінцевим акцептором електронів в якій служить О2. [C.314]
Хоча переважна більшість ціанобактерій можуть рости, використовуючи лише енергію світла. т. е. є облігатними фототрофів, в природі вони часто знаходяться тривалий час в умовах темряви. У темряві у ціанобактерій виявлено активний ендогенний метаболізм, енергетичним субстратом якого служить запасений на світлі глікоген. В якості основного шляху катаболізірованія останнього ідентифікований окислювальний пентозофосфатний цикл. забезпечує повне окислення молекули глюкози. На двох етапах цього шляху з НАДФ-залежних дегідрогеназ водень (електрони) надходить в дихальний ланцюг. Транспорт електронів на кінцевий акцептор - молекулярний кисень. що супроводжується на певних етапах перенесенням протонів через мембрану. пов'язаний з окислювальним фосфорилюванням. Синтезовані в цьому процесі молекули АТФ використовуються для підтримки в темряві життєдіяльності облигатно фототрофних ціанобактерій. [C.277]
Біолог. Є, Це мітохондрії - як би мініатюрні енергетичні станції клітини. Вони виробляють аденозинтрифосфат (АТФ) - з'єднання, багате енергією. яке, перетворюючись в аденозиндифосфат (АДФ), віддає її процесам, що вимагає витрат енергії. Потім АДФ в мітохондріях знову перетворюється в АТФ, і так непрерьшно забезпечуються енергією всі процеси метаболізму в клітинах організму. [C.36]
Біолог. Так, Його називають ще єдиної енергетичної валютою. так як він використовується у всіх живих організмах і рослинах. Мабуть, це данина стала дуже модною зараз економіці. Цікаво, що за багатьма властивостями мітохондрії дуже схожі на бактерії їх характерні розміри становлять кілька десятих мікрометра, мітохощфіі мають власну ДНК і можуть ділитися самостійно, незалежно від поділу самої клітини, але "підлаштовуючись" під її потреби в енергії. Тому щільність мітохондрій в клітинах організму відповідає середній інтенсивності процесів метаболізму [Христолюбова, 1977, Лузік, 1980 Кемп, Армі, 1988], [c.36]
Часто вони виступають в ролі окислювачів, приймаючи в ході окислення електрони від відновлених органічних сполук і передаючи їх далі кисню. Коферменти переносять також електрони. необхідні для процесів відновлення. наприклад в ході йде під дією світла фотосинтезу. Виключно велика у внутрішньоклітинному енергетичному обміні роль аденозин-5 -тріфосфата (АТР) і споріднених йому з'єднань (додаток 3-А). Важливі функції всередині клітин виконують гормони і інші нізкомолекуляріие регуляторні сполуки, а також цілий ряд проміжних продуктів метаболізму (проміжних метаболітів). [C.154]
Останнє підключення маже катаболізіровать більш-менш звичайними шляхами в ході реакцій. непридатних для атаболізма самого глутамату. Таким чином. ця початкова перегрупування є обов'язковою стадією енергетичного метаболізму зазначеного анаероба. [C.283]
Швидкість окислювальних стадій циклу визначається швидкістю реокісленія NADH в ланцюзі перенесення електронів. При деяких умовах її може лімітувати швидкість надходження Ог. Однак в аеробних організмах вона зазвичай визначається концентрацією ADP і (або) Р. доступних для перетворення в АТР в процесі окисного фосфорилювання (гл. 10). Якщо в ході катаболізму утворюється більше АТР, ніж це необхідно для енергетичних потреб клітини, концентрація ADP падає до низького рівня, вимикаючи, таким чином. процес фосфорилювання. Одночасно АТР, що присутній у високих концентраціях. діючи за принципом зворотного зв'язку. пригнічує процеси катаболізму вуглеводів і жирів. Це інгібування здійснюється в багатьох пунктах метаболізму, частина яких показана на рис 9-3. Важливою ділянкою, на якому здійснюється таке інгібування, є піруватдегідрогеназний комплекс (гл 8, розд К2) [19]. Іншим таким ділянкою складе цітратсінтетаза- фермент, що каталізує першу реакцію циклу трикарбонових кислот [20]. Правда, існують сумніви щодо того, чи має таке інгібування фізіологічне значення [16]. Рівень фосфорилювання аденілатного системи може регулювати роботу циклу ще й іншим способом. пов'язаним з потребою в GDP на стадії е циклу (рис. 9-2). В мітохондріях GTP в основному використовується для перетворення АМР в ADP. Отже, освіту GDP залежить від АМР - з'єднання, яке утворюється в мітохондріях при використанні АТР для активації жирних кислот [рівняння (9-1)]. [C.324]
Злиття генів могла належати важлива роль в процесі еволюції основних метаболічних шляхів. Енергетичний шлях метаболізму кожного з перерахованих нижче ферментів визначився. ймовірно, в результаті об'єднання копії початкового (ді) нук-леотідсвязивающего домену з одним або більшим числом інших доменів. відмінних від першого фосфогліцераткинази [235, 310, 311], дегідрогенази, специфічні відповідно до глицеральдегид-3-фосфату, лактату, Малатья і алкоголю [91], і глікоген-фосфорилаза [236]. Як обговорювалося в розд. 5.4, (ді) нуклеотідсвязивающій домен являє N-кінцеву частину перших чотирьох ферментів, тоді як в алкогольдегідрогеназу він розташований в С-кінцевій частині. а в фосфорилазу - в середині ланцюга. Це вказує на те, що обмеження в просторовому розташуванні доменів не викликали труднощів при їх використанні в якості складових блоків для побудови найскладніших білків в процесі еволюції. [C.229]
АТФ відіграє ключову роль у внутрішньому метаболізмі. У 1941 р Ліпманн запропонував концепцію енергетичн скі-багатих фосфатних зв'язків для того, щоб пояснити, чому здається, що стандартна вільна енергія гідролізу АТР та інших споріднених фосфатів, наприклад креатинфосфату, є істотно вищою. ніж стандартна вільна енергія гідролізу інших фосфатів. таких як АМР [36]. Цю концепцію часто застосовували при обговоренні реакцій АТР [37]. У ряді випадків було заявлено, що АТР може запасати енергію. звільнену в результаті деградаційних процесів метаболізму і може використовувати накопичену енергію в міру необхідності для здійснення синтетичних реакцій. Нещодавно концепція енергетично -Багатий фосфатних зв'язків була піддана критичній переоцінці [38] і дійшли висновку, що концепція Ліпманом застосовна лише для замкнутих систем, з енергетично-пов'язаними реакціями. Оскільки реальні організми є відкритими системами. то до них, строго кажучи, не може бути застосована концепція енергетично -Багатий зв'язків і, незважаючи на те, що ефіри фосфатів можуть бути розташовані в порядку зменшення стандартної вільної енергії їх гідролізу, це може служити лише вказівкою на напрям трансфосфо-рілірованія в замкнутій системі . [C.147]
Хлібопекарські дріжджі мають і бродильної активністю. але щоб досягти використання цукрів тільки для освіти біомаси, спиртове бродіння треба обмежити усіма доступними засобами. Це досягається інтенсивної аерацією середовища, а також підтримкою низької концентрації цукру в ній (0,5-1,5%). При високій концентрації цукрів має місце катаболігная репресія ферментів циклу Кребса і переключення енергетичного метаболізму переважно на бродіння. Щоб уникнути цього, цукор в середу подають безперервно з постійною або зростаючою швидкістю припливу. [C.103]
Ряд культур дріжджів. в тому числі Sa haromy es, в умовах недостатнього забезпечення середовища киснем і при наявності вуглеводів отримують енергію шляхом анаеробного розщеплення цукрів (гліколіз) при цьому утворюється етанол. Як тільки в середовищі з'являється кисень, клітини дріжджів відразу переключаються на енергетично більш вигідний аеробний метаболізм (Пастеровский ефект) і здатні метаболизировать не тільки глюкозу, але і накопичився в середовищі етанол. Засвоювати етанол дріжджі можуть завдяки наявності в їх клітинах ферменту Алько-гольдегідрогенази (рис. 41). [C.106]
Технологія мікробних білкових препаратів амінокислот і жирів (1980) - [c.0]