Способы получения энергии в клетке - Основы биоэнергетики
Антуан Лавуазье в конце XVIII века показал, что животный организм потребляет из воздуха кислород и выделяет углекислый газ. Сделал вывод, что горение и окисление - это одно и то же, что биологическое окисление представляет собой "медленное горение", происходящее в присутствии воды и при низкой температуре.
В конце XIX века русские исследователи А. Н. Бах и В. И. Палладин, работая независимо друг от друга, предложили 2 основные теории для объяснения процессов, протекающих в ходе Биологического окисления.
1-я теория: Алексей Николаевич Бах (1857-1946) полагал, что в живых клетках существуют особые ферменты - "Оксигеназы", которые взаимодействуют с кислородом, образуя перекиси. Сам кислород является не очень активным окислителем. Зато перекиси ("Активный кислород") являются очень сильными окислителями и способны передавать кислород окисляемому веществу.
Эта теория известна как "перекисная" или "Теория активации кислорода".
2-я теория: Владимир Иванович Палладин (1859-1922) создал теорию "Активации водорода". Считал, что универсальным путем окисления является отнятие от веществ (субстратов) водорода с участием специальных ферментов - Хромогенов. После этого водород, может передаваться или на молекулу кислорода с образованием воды, или на другие молекулы, восстанавливая их.
Впоследствии теория В. И. Палладина блестяще подтвердилась для процессов митохондриального окисления, а ферменты, принимающие непосредственное участие в отнятии водорода от субстратов, в настоящее время называются Дегидрогеназами.
Согласно Современной теории биоокисления в нашем организме окисление может происходить двумя способами:
- 1. Путем Отнятия Водорода от окисляемого субстрата: сюда относятся Митохондриальное окисление. 2. Путем Присоединения кислорода к окисляемому субстрату - так происходит внемитохондриальное Окисление оксигеназного типа (старое название - Микросомальное окисление).
Биологическое окисление представляет собой совокупность реакций окисления, протекающих во всех живых клетках. Основной функцией этого процесса является обеспечение организма энергией в доступной для использования форме (прежде всего в форме АТФ). Принципиальной особенностью биологического окисления, или тканевого дыхания, является то, что оно протекает постепенно, через многочисленные промежуточные ферментативные стадии, т. е. происходит многократная передача протонов и электронов или только электронов от одного соединения - Донора к другому - Акцептору; при этом протоны транспортируются лишь частью промежуточных переносчиков. У аэробов конечным акцептором электронов и протонов служит Кислород.
Биологическое окисление подразделяют на три этапа:
1-й этап. Образование мономеров из полимеров.
Белки ----------->Аминокислоты
Крахмал --------->глюкоза
Жиры ------------>глицерин + жирные кислоты
- 2-й Этап. Превращение мономеров в пировиноградную кислоту и ацетил-КоА. 3-й Этап. Превращение Ацетил-КоА в конечные продукты катаболизма: СО2 и Н2О.
Рис. Схема этапов катаболизма
В клетке существуют Четыре основных процесса, обеспечивающих высвобождение энергии из химических связей:
- 1. Гликолиз (2 этап биологического окисления) - окисление молекулы Глюкозы до двух молекул Пировиноградной кислоты, при этом образуется 2 молекулы АТФ И НАДН (Анаэробный этап гликолиза). Далее пировиноградная кислота в Аэробных условиях превращается в Ацетил-КоА, в Анаэробных условиях - в Молочную кислоту (лактат). 2. В-Окисление жирных кислот (2 этап биологического окисления) - окисление жирных кислот до Ацетил-КоА. Образуются только молекулы НАДН И ФАДН2. 3. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, 3 этап биологического окисления) - окисление ацетильной группы Ацетил-КоА или некоторых Кетокислот ЦТК с образованием:
- - в процессе субстратного фосфорилирования - одна молекулы ГТФ (в дальнейшем макроэргическая связь переносится на АТФ); - трех молекул восстановленного кофермента НАДН и одной молекулы ФАДН2; - В процессе полного цикла окисления образуется две молекулы углекислого газа.
Похожие статьи
-
Анаболизм - Основы биоэнергетики
Анаболизм - это биосинтез белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот и других макромолекул из молекул-предшественников. Поскольку процесс...
-
Катаболизм - Основы биоэнергетики
Катаболизм - расщепление и окисление сложных органических молекул до более простых конечных продуктов с высвобождением энергии. Большая часть...
-
Хемосинтез - синтез органических соединений из неорганических веществ с использованием химической энергии, выделяющейся в реакциях окисления...
-
Метаболизм или обмен веществ - Основы биоэнергетики
Метаболизм - это совокупность химических реакций, протекающих в организме. При этом процессы, происходящие в просвете желудочно-кишечного тракта, не...
-
Итак, материальная, физико-химическая сущность жизни проявляется, прежде всего, в непрерывном обмене веществ и энергии, который происходит между живой...
-
Аденозинтрифосфат - Основы биоэнергетики
АТФ самая обновляемая молекула в организме человека. Время жизни - не более минуты, поэтому в течении суток проходит ~ 2000-3000 циклов ее ресинтеза, при...
-
Методы исследования обмена веществ - Основы биоэнергетики
В современных биохимических исследованиях широко используют такие методы как Хроматография , Рентгеноструктурный анализ , ЯМР-спектроскопия , Электронная...
-
Биопринтер -- биологическая вариация технологии reprap, устройство, способное из клеток создавать любой орган, нанося клетки слой за слоем, уже создано....
-
Молекулярная основа устойчивости клеток к вирусам. - Строгие постулаты Коха
Хотя устойчивость, индуциорованная интерфероном, защищает клетки от самых различных ДНК РНК-вирусов, степень защиты от разных вирусов неодинакова. Кроме...
-
Аллостерическая регуляция. Фермент изменяет активность с помощью нековалентно связанного с ним эффектора. Связывание происходит в участке,...
-
Органические вещества. - Химический состав клетки
Клетки содержат множество разнообразных органических соединений: углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты и др. В зависимости от молекулярной массы и...
-
Химический состав клетки - Клетка как элементарная живая система
В клетках обнаружено около 60 элементов периодической системы Менделеева, встречающихся и в неживой природе. Это одно из доказательств общности живой и...
-
Редукционное деление (мейоз) и его биологическая роль, Гаметогенез и спорогенез - Деление клеток
Биологическая роль мейоза - является основным этапом гаметогенеза, обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом...
-
Морфология повреждения клеток - Функциональная морфология клетки
В классической морфологии нелетальное повреждение клеток называется дистрофией. В большинстве случаев она относится к обратимым повреждениям. Некроз...
-
Внемитохондриальное окисление - Биологическое окисление
Внемитохондриальное окисление протекает в ЭПС, пероксисомах, на внешней мембране митохондрий, цитозоле. Этот вид окисления в разных тканях расходует...
-
Введение, Краткая история учения о биологическом окислении - Биологическое окисление
Биологическое окисление - это совокупность окислительных процессов, протекающих в живых организмах. Биологическое окисление выполняет ряд важных Функций...
-
Химический состав - Технология получения препаратов на основе прополисаа
Примерный химический состав прополиса по В. Г. Чудакову (1979) представлен растительными смолами (от38 до 60 %), которые состоят из смеси органических и...
-
Методика выделения ДНК зависит от состава и характера используемого источника (ткани животных или растений, микроорганизмы, вирусы). Для лабораторного и...
-
Гидрофобные мазевые основы. В группе гидрофобных основ объединены основы и их компоненты, имеющие различную химическую природу и обладающие ярко...
-
* отростками секреторных клеток слизистой полости носа; отростками нейросенсорных клеток слизистой полости носа; * отростками митральных клеток...
-
Развитие клеток иммунной системы - Характеристика основ иммунологии
В - лимфоциты, как и моноциты, проходят созревание в костном мозге, откуда зрелые клетки выходят в кровяное русло. В-лимфоциты также могут покидать...
-
Обмен веществ и энергии - физико-химическая основа жизни - Материальная сущность жизни
Живая материя имеет в основе те же физические свойства, что и неживая. В традиционном понимании материя представляет совокупность вещества и поля,...
-
В многоклеточном организме все сложные проявления жизни возникают в результате координированной активности составляющих его клеток. Задача цитолога -...
-
Транспорт питательных веществ в бактериальную клетку - Физиология микроорганизмов
Пассивный - облегченная диффузия, в следствии разности концентрации питательных веществ, без затрата энергии. Отвечает за транспорт цитоплазматическая...
-
Свойство белков - Основы генетики
Белки - высокомолекулярные соединения, построенные из аминокислот и являются одними из наиболее сложных по строению и составу среди всех органических...
-
- трофобласт и эмбриобласт - первичная полоска и Гензеновский узелок + эпибласт и гипобласт - эктодерма и энтодерма - синцитиотрофобласт и цитотрофобласт...
-
Брожение - процесс анаэробного расщепления органических веществ, преимущественно углеводов, происходящий под влиянием микроорганизмов или выделенных из...
-
Развитие организма, его этапы, виды, типы - Деление клеток
Термин онтогенез (от греч. онтос - сущее и генезис - происхождение) был введен в биологию известным немецким естествоиспытателем XIX в. Э. Геккелем. В...
-
ОБОЛОЧКА РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ - Самостоятельные работы по ботанике. 1 курс
Формирование оболочки растительной клетки. Новая оболочка формируется в процессе деления клетки в заключительной стадии митоза - телофазе. После...
-
Деление клетки - Строение клетки
Митоз и мейоз Мейоз -- это деление в зоне созревания половых клеток, сопровождающееся уменьшением числа хромосом вдвое. Он состоит из двух...
-
Передача наследственной информации при половом размножении - Основы генетики
Наследственность - это присущее всем организмам свойство обеспечивать в ряду поколений преемственность признаков и особенностей развития, то есть...
-
Механизмы апоптоза - Радиационный апоптоз и некроз клеток облученного организма
Развитие и функционирование многоклеточных организмов подразумевает равновесие между синтезом и распадом молекул, их окислением и восстановлением,...
-
Жизненный цикл клетки Жизненный цикл-- это время существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления...
-
Органические вещества в составе клетки - Клетка как элементарная живая система
Белки. Среди органических веществ клетки белки стоят на первом месте как по количеству (10 - 12% от общей массы клетки), так и по значению. Белки...
-
Молекулярный состав клетки, Неорганические вещества. - Химический состав клетки
Химический элементы входят в состав клеток в виде ионов или компонентов молекул неорганических и органических веществ. Неорганические вещества. Вода -...
-
Энергия и происхождение жизни на Земле, Образование малых молекул - Возникновение жизни на Земле
В процессе гравитационного коллапса звезд гравитационная энергия превращается в тепло и энергию световых квантов, инициируя реакцию слияния протонов в -...
-
Жизненный цикл клетки отражает все закономерные структурно-функциональные изменения, происходящие с клеткой во времени. Жизненный цикл - это время...
-
Ауксины - Клетка как осмотическая система. Электрон-транспортная цепь митохондрий. Фитогормоны роста
Ауксины -- это вещества индольной природы. Основным фитогормоном типа ауксина является B -индолилуксусная кислота (ИУК). Открытие ауксинов связано с...
-
Фитогормоны -- это вещества, вырабатывающиеся в процессе естественного обмена веществ и оказывающие в ничтожных количествах регуляторное влияние,...
-
Амитотическое деление, Митоз и его биологическая роль - Деление клеток
Амитотическое деление клеток представляет собой процесс простого деления, в котором не происходит слияния хромосом, а в делящейся клетке возникает...
Способы получения энергии в клетке - Основы биоэнергетики