Энергозависимые процессы

Принимая во внимание отрицательный итог всех попыток найти высокоэнергетические промежуточные соединения, а также очевидную необходимость интактной мембраны, Митчелл в 1961 г. предложил химио-осмотическую теорию окислительного фосфорилирования [97, 98]. В этой теории также принимается в расчет наличие энергозависимых процессов, таких, как накопление митохондриями катионов. Принципиальные положения теории Митчелла проиллюстрированы на рис. 10-12. Предполагается, что во внутренней мембране митохондрии имеется протонный насос, приводимый в действие потоком электронов этот насос выкачивает протоны из матрикса через мембрану. Идея о выкачивании протонов путем переноса электронов сама по себе не нова еще ранее высказывалось предположение, что этот механизм лежит в основе накопления в желудке соляной кислоты. Как указано на рис. 10-12, окисленный переносчик В при восстановлении в форму ВН приобретает два протона. Эти протоны не обязательно должиы поступать от восстановленного переносчика АНг, и Митчелл предположил, что они захватываются из раствора на внутренней стороне мембраны, т. е. со стороны матрикса. Затем, когда ВНг вновь окисляется под действием переносчика С, протоны освобождаются, но уже с наружной стороны мембраны. Митчелл привел данные, свидетельствующие о наличии требуемой стехиометрии процесса на каждые два протона, прошедшие через мембрану, синтезируется одна молекула АТР. Отсюда следует, что в цепь переноса электронов должно быть встроено три разных протонных насоса, соответствующих трем участкам фосфорилирования. [c.419]

В течение длительного времени считали, что АТФ и другие высокоэнергетические соединения, находящиеся в равновесии с ним, представляют собой единственную форму энергии, которая может использоваться живыми клетками во всех энергозависимых процессах. Вопрос о характере связи между транспортом электронов, с одной стороны, и превращением фосфорных соединений, с другой, долгое время оставался неясным. Было установлено, что использование энергетических ресурсов (органических или неорганических соединений при дыхании, света при фотосинтезе) связано с переносом электронов по цепи, состоящей из белковых и небелковых компонентов, способных к обратимому окислению — восстановлению. В результате этого переноса освобождающаяся на отдельных участках дыхательной или фотосинтетической цепи энергия трансформируется в химическую энергию фосфатных связей АТФ. Молекулярный механизм фосфорилирования, сопряженный с электронным транспортом, был неизвестен. [c.100]

Образ жизни прокариот состоит в постоянном воспроизводстве своей биомассы. Совокупность протекающих в клетке процессов, обеспечивающих воспроизводство биомассы, называется обменом веществ, или метаболизмом. Клеточный метаболизм складывается из двух потоков реакций, имеющих разную направленность энергетического и конструктивного метаболизма. Энергетический метаболизм — это поток реакций, сопровождающихся мобилизацией энергии и преобразованием ее в электрохимическую (Арн+) или химическую (АТФ) форму, которая затем может использоваться во всех энергозависимых процессах. Конструктивный метаболизм (биосинтезы) — поток реакций, в результате которых за счет поступающих извне веществ строится вещество клеток это процесс, связанный с потреблением свободной энергии, запасенной в химической форме в молекулах АТФ или других богатых энергией соединений. [c.79]

Энергозависимые процессы в митохондриях [c.422]

Недавно предложена следующая альтернативная схема последовательности событий. Покрытые клатрином окаймленные ямки являются стабильными элементами они постоянно связаны с плазмалеммой и лишь претерпевают морфологические изменения в ходе эндоцитоза. После связывания и кластеризации лигандов в открытых ямках (инвагинациях, ловушках ) начинается температурно- и энергозависимый процесс закрытия горловины одетых ямок. Предполагают, что слияние мембран в области горловины не происходит. На этой стадии одетые ямки функционально изолированы. [c.44]

Синтез АТР в митохондриях сильно ингибируется олигомицином. Однако имеются и, такие процессы, которые, потребляя энергию из цепи переноса электронов, в то же время нечувствительны к олигомицину. К таким процессам относится ионный транспорт через митохондриальную мембрану и другой энергозависимый процесс — обращенный поток электронов от сукцината к ЫАО+ (разд. Д,7). В обоих случаях олигомицин не оказывает никакого действия, однако динитрофенол и другие разобщающие агенты блокируют оба процесса. Все эти факты станут понятными, если предположить, что в присутствии олигомицина синтезируется высокоэнергетическое промежуточное соединение а обращенный поток электронов и перекачка ионов могут идти за счет свободной энергии гидролиза этого соединения без образования АТР. Динитрофенол разобщает все реакции, вызывая гидролиз Х- , а олигомицин воздействует только на синтез АТР. Эти наблюдения объясняются также гипотезой Митчелла, согласно которой ионный транспорт предшествует синтезу АТР. [c.422]

Энергия в форме Арн+ может использоваться в различных энергозависимых процессах, локализованных на мембране. [c.102]

Энергетический метаболизм в целом сопряжен с биосинтетическими и другими энергозависимыми процессами, происходящими в клетке, для протекания которых он поставляет энергию, восстановитель и необходимые промежуточные метаболиты. Сопряженность двух типов клеточного метаболизма не исключает некоторого изменения их относительных масштабов в зависимости от конкретных условий. Прокариоты, обладающие наиболее соверщенными системами получения энергии (дыхание, фотосинтез), способны генерировать энергию в значительно большем количестве, чем необходимо для роста и обеспечения всех энергозависимых клеточных функций. [c.108]

Возможны такие условия, когда клетка запасает энергии больще, чем тратит. В этом случае она сталкивается с проблемой консервирования энергии. В молекулах АТФ энергия не хранится в течение длительного времени. Средняя продолжительность жизни молекул АТФ составляет около /з с. Энергия в форме Дрн+ также не может накапливаться. Движение против фадиента возможно только до достижения определенного уровня, после которого возникшая разность концентраций и электрических зарядов будет тормозить поступление ионов водорода против фадиента. Таким образом, в молекулах АТФ и в виде АДн+ энергия находится в мобильной форме, призванной обеспечивать все идущие в настоящий момент энергозависимые процессы. [c.108]

Токсическое действие. Основным механизмом действия Д., как и других фталатов, на митохондрии считают его способность изменять проницаемость внутренних мембран этих органелл, ингибируя активность цитохрома С-редуктазы и оказывая влияние на энергозависимые процессы в цитоплазме. [c.656]

Другие энергозависимые процессы [c.41]

Все биохимические реакции сопровождаются изменениями энергии, так что термин биоэнергетика можно применить ко всей биохимии. Однако исследователи, занимающиеся биоэнергетикой, ограничивают поле своей деятельности процессами определенных типов, происходящими в мембранах некоторых классов. Центральной проблемой биоэнергетики на протяжении последних 30 лет было выяснение механизма, с помощью которого энергия, освобождаемая при окислении субстратов или при поглощении света, может использоваться для катализа энергозависимых процессов, таких, как синтез АТР из ADP и Pi или перенос ионов через мембрану против градиента их концентрации. [c.9]

Особенность этих циклов заключается в том, что молочная кислота и аланин, образуясь в скелетных мышцах, кровью транспортируются в печень, где превращаются в глюкозу. Это энергозависимый процесс. Из печени глюкоза поступает в кровь и снова используется мышцами для восстановления запасов гликогена. Данный процесс имеет существенное значение в организме при мышечной деятельности. Благодаря ему предотвращается резкое снижение запасов гликогена в мышцах и уровня глюкозы в крови. [c.178]

В настоящее время можно считать доказанным, что транспорт ионов, в частности кальция, против электрохимического и концентрационного градиентов через мембраны является важнейшей функцией самих мембран и клеток в целом. Это энергозависимый процесс, связанный с функцией АТФаз (Скулачев, 1972). В этой связи мы изучали влияние 5-ОТ на активность Mg " -АТФазы, Са " -АТФазы и Са -АТФазы в ткани [c.185]

Рис. 2-18. Упрощенная схема трех стадий катаболизма, ведущих от молекул пищевых Веществ к продуктам распада. В этой серии реакций образуется АТР, использующийся затем в биосинтетических реакциях и других энергозависимых процессах.

Основой периодичности всех жизненных функций у клеток и клеточных популяций могут быть процессы, ответственные за высокочастотные осцилляции у специфических типов клеток. Нестабильность в метаболических путях, ключевые ферменты которых подвержены аллостерическому регулированию различными продуктами и субстратами метаболизма, является причиной ритмических колебаний содержания самых разнообразных компонентов в цитоплазме клеток. Периодическое поступление пирувата в митохондрии, связанное с гликолитическими осцилляциями, обусловливает колебания продукции АТФ, что в свою очередь может изменять протекание энергозависимых процессов биосинтеза в клетке и скорость активного транспорта веществ через мембраны. [c.121]

Энергия в форме электрохимического градиента ионов водорода может использоваться в различных энергозависимых процессах, локализованных на мембране. Синтез АТФ за счет А[Хд+ можно рассматривать как пример химической работы. За счет энергии А[ЛнЧ- могут осуществляться и другие виды химической работы в клетке синтез неорганического пирофосфата, катализируемый связанным с мембраной ферментным комплексом обратный перенос электронов, приводящий к восстановлению НАД(Ф)+ фиксация молекулярного азота. Недавно было показано, что энергия в форме A x - используется для [c.88]

Экскреция цАМФ является энергозависимым процессом и, как уже отмечалось, стимулируется легко усвояемыми углеводами. Очевидно, этот процесс имеет некоторое значение в проявлении катаболитной репрессии. [c.36]

Продукты фотосинтеза не сразу оказываются в проводящих клетках флоэмы они предварительно проходят сложный, хотя и короткий путь паренхимного транспорта, который завершается энергозависимым процессом поступления ассимилятов во флоэму ИИ предшествует соответствующий лаг-период оттока, различный у разных видов. Так, у сахарной свеклы, фасоли и других растений продолжительность его 6—10 мин, у виноградной лозы лаг-период длится иногда 3—6 ч (это установлено с помощью С-ассимилятов). [c.400]

Молекулой, улавливающей часть свободной энергии, высвобождаемой в катаболических процессах, в вцде высокоэнергетических фосфатов служит ADP. Образующийся б результате АТР поставляет затем свободную энергию далее для осуществления энергозависимых процессов. Поэтому АТР можно назвать энергетической валютой клетки (см. рис. 11.8). [c.130]

Еще одним энергозависимым процессом является трансгидрогеназ-ная реакция [уравнение (11-12)]. [c.422]

Величина энергии поддержания жизнедеятельности в значительной степени зависит от условий роста. Так, для Azotoba ter vinelandii, фиксирующего азот при низком (0,02 атм) и высоком (0,2 атм) уровне растворенного кислорода, она колеблется от 22 до 220 ммоль АТФ на 1 г биомассы, т.е. прямо пропорциональна концентрации растворенного О2. Клетка тратит много дополнительной энергии для защиты от избытка кислорода, ингибирующего ферментную систему, ответственную за фиксацию молекулярного азота. Энергия поддержания жизнедеятельности обычно составляет 10—20% всей энергии, расходуемой в энергозависимых процессах. Описаны, однако, условия, в которых бактерии расходуют на поддержание жизнедеятельности до 90 % вырабатываемой энергии. [c.108]

Чтобы максимально использовать энергетические возможности, заложенные в процессе переноса электронов от субстрата на молекулярный кислород, необходимо было сформировать механизмы, позволяющие полностью отщеплять водород (электроны) от субстрата создать системы, в которых весь отщепленный водород передается на О2 наиболее рациональным путем образовать механизмы, при помощи которых энергия электронного переноса трансформируется в химическую энергию, доступную для ис-пользоваршя во всех энергозависимых процессах клетки. В ходе эволюции эти задачи были решены следующим образом. [c.356]

Транспорт ионов Na" и играет особо важную роль в почках, поскольку именно почки поддерживают требуемые концентрации этих жизненно необходимых катионов в организме путем сохранения ионов Na и вьщеления ионов К . Практически все клетки млекопитающих содержат ионы К в относительно высокой концентрации, а ионы Na" " в относительно низкой. В то же время в плазме крови и в большинстве других внеклеточных жидкостей концентрация ионов Na" значительно превышает концентрацию ионов К (рис. 24-19). В плазматической мембране большинства клеток содержится Na , К -АТРаза (разд. 14.16), которая переносит ионы К внутрь клетки и одновременно выводит ионы Na наружу. Этот энергозависимый процесс сопряжен с гидролизом находящейся в цитозоле АТР на ADP и фосфат. Na, К -АТРаза клеток почечных канальцев обеспечивает по- [c.764]

Согласно теоретическим расчетам, четыре атома О, расположенные в одной плоскости на определенных расстояниях, могут образовать Ма -специфичную ячейку, а шесть атомов О — К -специфичную ячейку. Исходя из этого можно предполагать, что ион-связываюш ая полость большой субъединицы содержит 12 атомов О, которые попеременно могут образовывать координационную сферу для трех ионов Ма или двух ионов К (рис. ХХП.4). Переход между этими состояниями, соот-ветствуюш ими связыванию трех ионов Ма или двух ионов К, т. е. перегруппировка лигандов, может являться основным энергозависимым процессом, обеспечиваюш им Ма /К+-обмен в Ма -насосе (В. А. Твердислов). [c.156]

Поджелудочная железа человека секретирует до 40—50 ед. инсулина в сутки, что соответствует 15— 20% общего количества гормона в железе. Секреция инсулина—энергозависимый процесс, происходящий с участием системы микротрубочек и микрофи-ламентов островковых В-клеток и ряда медиаторов. [c.253]

Природные (Ь-) изомеры (но не О-изомеры) аминокислот подвергаются активному переносу через кишечную стенку от слизистой ее поверхности к серозной в этом переносе может участвовать витамин В (пиридоксальфосфат). Активный транспорт Ь-аминокислот представляет собой энергозависимый процесс об этом свидетельствует его ингибирование разобщителем окислительного фосфорилирования 2,4-динитрофенолом. Аминокислоты переносятся через щеточную каемку целым рядом переносчиков, многие из которых действуют при посредстве Na+-зависимых механизмов, подобно системе переноса глюкозы (рис. 53.4). К числу Na+-зaви имыx переносчиков относятся переносчик нейтральных аминокислот, переносчик фенилаланина и метионина и переносчик, специфичный для иминокислот, таких, как пролин и гидроксипролин. Охарактеризованы и независимые от Ка переносчики, специализированные в отношении транспорта нейтральных и ли-пофильных аминокислот (например, фенилаланина и лейцина) или катионных аминокислот (например, лизина). [c.296]

Основные энергозависимые процессы, лежащие в основе специфических фушсций нервной ткани [c.185]

Фосфорилирование специфических белков служит необходимым этапом синаптической передачи, обеспечивая выход некоторых нейромедиаторов в синаптическую щель. Энергозависимость процесса высвобождения нейромедиатдров в синаптическую щель, участие в нем АТФазных систем,также энергозависимость процесса обратного захвата нейротрансмиттера из синаптической щели подтверждена результатами многих исследований. Последовательность протекающих i при этом процессов отражает схема 5.5. [c.187]

Образование инвагинаций, т. е. углублений, впячиваний шириной до 20 нм, глубиной до 50—80 нм, и втягивание их в цитоплазму в случае фагоцитоза и макропиноцитоза чувствительно к ингибиторам метаболизма и низкой температуре, т. е. представляет собой активный энергозависимый процесс. В частности, ингибиторы гликолиза (ЫаР, моноиодацетат), дыхания (K N, NaNз), разобщители окислительного фосфорилирования (2,4-ди-нитрофенол) эффективно блокируют указанные процессы. В связи с этим эндоцитоз можно рассматривать как своеобразный аналог активного транспорта веществ через мембрану. При гипоксии клеток, создаваемой с помощью 2-дезоксиглюкозы, также снижается эндоцитоз. Наиболее чувствителен к снижению АТФ в клетках фагоцитоз, затем адсорбционный и менее жидкофазный пиноцитоз. [c.22]

У пурпурных бактерий, у которых функционирует только светозависимый циклический электронный транспорт, нет надобности в заполнении э)1ектронной вакансии в молекуле хлорофилла. В то же время проблема получения фотохимическим путем восстановителя не решена. Поэтому электроны от экзогенных доноров с помощью определенных переносчиков в темновом энергозависимом процессе переносятся против электрохимического градиента на молекулы НАД+ и ферредоксина. [c.243]

Иидуцироваиное ИУК поступление в протопласты воды оказалось энергозависимым процессом довольно сложной природы, судя по величине температурного коэффициента Qio в интервале 15—25 (табл. 15). [c.74]

Концентрация свободного кальция в секреторной клетке может увеличиваться в результате открывания потенциалзависимых Са-каналов в плазмалемме или высвобождения катиона из его внутриклеточных резервуаров, например из эндоплазматического ретикулума и митохондрий, под действием специфических нейромедиаторов. Так, выделение кислоты пристеночными клетками слизистой желудка стимулируется гастрином, карбамилхолином и гистамином. Это сопровождается увеличением концентрации свободного Са + в клетках, что регистрируют по изменению флуоресценции квина-2. Чтобы определить источник Са +, в среду вводят олигомицин (ингибитор митохондриальной АТФазы и, следовательно, энергозависимых процессов аккумуляции ионов митохондриями), а вместо агента, вызывающего секрецию, добавляют кальциевый ионофор. В этих условиях также происходит секреция кислоты. При этом первый ответ клеток на добавление гастрина или антибиотика А23187 не зависит от внешнего Са +, а последующий — определяется уровнем Са + снаружи клеток. [c.97]

Если от субмитохондриальных частиц отделить Fi, что сделать нетрудно, то такие частицы не только не синтезируют и не гидролизуют АТР, но не способны также катализировать любые энергозависимые процессы. При добавлении олигомицина или связывании Fi способность к этим реакциям восстанавливается. Эффект отделения FiOT мембраны оказывается аналогичным действию протонофора. Это указывает на то, что Fo в АТР-син-тетазном комплексе создает протонную проводимость между внешней средой и активным центром Fi. В норме перенос протонов сопряжен с синтезом АТР, однако после отделения Fi возникает неконтролируемая протонная проводимость, которая не зависит от синтеза АТР, но по-прежнему блокируется олигомицином или ДЦКД (рис. 7.3.). [c.152]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология