Дыхание энергетическая эффективност

Необходимо отметить, что процессы дыхания (энергетически наиболее эффективного вида обмена), гликолиза и дефосфорилирования креатинфосфата связаны, однако, не только с ресинтезом АТФ, но и друг с другом. Так, при достаточном доступе кислорода в мышечной ткани постоянно происходит ресинтез как АТФ, так и креатинфосфата (из креатина), а также гликогена из ранее образовавшейся молочной кислоты. [c.428]

Этот первый этап в отношении многих элементов уже пройден. Сейчас широким фронтом идут поиски фактов, которые могли бы объяснить специфическое действие микроэлементов. Изучаются в связи с их действием отдельные звенья процессов, нарушения в ходе и характере которых могут привести к расстройству процессов дыхания, фотосинтеза, их энергетической эффективности. [c.20]

В нормальных физиологических условиях, т. е. при достаточном снабжении мышцы артериальной кровью и кислородом, мышца в конечном итоге работает за счет энергии окислительных процессов (тканевого дыхания). Можно сказать, что обмен веществ в мышце служит лишь для постоянной зарядки анаэробно действующего сократительного механизма. Процессы дыхания (энергетически наиболее эффективного вида обмена), гликолиза и дефосфорилирования креатинфосфата связаны, однако, не только с ресинтезом АТФ, но и друг с другом. Так, при достаточном доступе кислорода в мышечной ткани постоянно происходит ресинтез как АТФ, так и креатинфосфата (и креатина). [c.452]

При изучении регуляции энергетического обмена клетки отправным пунктом, на котором обычно строится исследование, является открытый Пастером феномен подавления менее эффективного в энергетическом отношении брожения более эффективным дыханием. Выяснению механизма этого регуляторного феномена посвящены многочисленные глубокие исследования и покоящиеся на этих исследованиях плодотворные гипотезы. Весьма существенно, однако, что объектом такого рода исследований обычно служат переживающие in vitro интактные клетки — взвеси свободных клеток или срезы тканей. Эти интактные клетки в момент исследования в функциональном отношении находятся в состоянии относительного покоя, и очевидно вследствие этого пастеровский эффект (П. Э.) выражен у них в полной мере. Если же проследить метаболизм таких же клеток или клеток других животных тканей в условиях активно функционирующего целого организма, то оказывается, что их энергетический обмен характеризуется не пастеровским торможением гликолиза, а как раз обратным состоянием — сосуществованием дыхания иаэробного гликолиза. Многие авторы проходят мимо этого факта, хотя хорошо известно, что все ткани животного организма при напряженной работе in situ обнаруживают наряду с повышенным поглощением кислорода высокий аэробный гликолиз, иногда в 1000 раз превосходящий по скорости тот уровень гликолиза, который отмечается в покоящейся ткани. [c.106]

Этим различиям в энергетической эффективности дыхания и брожения соответствуют глубокие различия и в химизме обоих процессов. Дыхание, и брожение на каких-то этапах сходятся в одной общей точке. Оба эти процесса ведут к синтезу одного и того же соединения, а именно аденозин--трифосфорной кислоты (АТФ). Реакция распада АТФ высоко экзотермична . при отщеплении крайнего (терминального) фосфатного остатка освобождается 11000 кал. Следует подчеркнуть, что это относится только ко второму третьему фосфатному остатку, но не к первому, непосредственно связанному с аденозином (см. формулу АТФ). АТФ, накопляющая при обмене, например в мышцах, огромное количество энергии, считается важнейшим непосредственным источником ее для клетки вообще. АТФ играет исключительно важную роль на всем пути распада углеводов. Таким образом, энергия и дыхания, и брожения оказывается накопленной в АТФ в виде богатых ее ангидридных связей между молекулами фосфорной кислоты. [c.390]

Принцип последовательной адаптации основан на достаточно изученных фактах гетерохронизма (разновременности) биохимических изменений в организме, возникающих при тренировке. Так, при развитии срочного тренировочного эффекта на однократное действие физической нагрузки наиболее быстрые адаптационные изменения в отдельных энергетических системах обнаруживаются со стороны алактатной анаэробной системы, затем — в системе анаэробного гликолиза, а наиболее замедленная реакция отмечается со стороны процессов митохондриального дыхания и окислительного фосфорилирования. В период восстановления после окончания упражнения наиболее быстро достигается суперкомпенсация содержания креатинфосфата в мышцах, затем — гликогена и, наконец, — липидов и белков, образующих субклеточные структуры. В процессе долговременной адаптации наиболее быстро изменяются показатели мощности биоэнергетических процессов, затем — энергетической емкости и лишь на заключительной стадии адаптации заметно улучшаются показатели метаболической эффективности. [c.414]

Каков же энергетический баланс аэробной стадии окисления пировиноградной кислоты через цикл ди- и трикарбоновых кислот Мы видели, что при окислительном декарбоксилировании пировиноградной кислоты, а также в реакциях (4), (8) и (12) этого цикла образуется всего четыре молекулы, восстановленных НАД или НАДФ. Кроме того, при окислении янтарной кислоты в реакции (10) образуется одна молекула восстановленного флавинового фермента (ФАД-Нг). При окислении каждого восстановленного пиридиннуклеотида может синтезироваться по три молекулы АТФ в результате возникают 3X4=12 молекул АТФ. За счет энергии окисления восстановленного ФАД Нг образуется две молекулы АТФ, так как при окислении этого соединения имеются только два фосфорилирования (между цитохромами O и с и цитохромами а и Оз). Следовательно, всего при полном окислении одной грамм-молекулы пировиноградной кислоты может синтезироваться 12+2=14 молекул АТФ. Но каждая молекула глюкозы дает две молекулы пировиноградной кислоты, поэтому на аэробной стадии окисления глюкозы всего образуется 14X2 = 28 АТФ, т. е. организм может использовать 12x28 = 336 ккал энергии на каждый моль глюкозы. Эффективность использования энергии при аэробном дыхании составляет 168-100 336-100 л [c.177]

С е. м и X а т о в а О. А. Методы оценки энергетической эффективности дыхания растений. Изд-во, 4Н СССР, 1967. [c.312]

В уравнениях гЛказаны только конечные продукты. Эти процессы идут через ряд промежуточных этапов, причем они являются общими как для дыхания, так и для указанных видов брожения. Иногда в качестве катализаторов используются одни и те же ферменты. С энергетической точки зрения, наиболее эффективным является процесс дыхания, в котором выделяется наибольшее количество энергии. В клетке энергия используется в виде химической энергии макроэргических связей АТФ. [c.36]

С целью выяснения роли изменений дыхания в поведении растения при засухе, в том числе и в адаптационных структурно-метаболических перестройках, была прослежена кинетика сопряжения окисления с фосфорилированием (поскольку полагают, что освобождаемая при дыхании энергия аккумулируется в виде энергии макроэргических связей прежде, чем она молсет быть превращена в физиологическую работу), энергетического баланса при дыхании (дающего наиболее интегральную характеристику уровня дыхательного энергообмена и косвенно — энергетической эффективности дыхания) и содержания свободных радикалов, которые (особенно термолабильные свободные радикалы), по-видимому, принимают непосредственное участие в биологических процессах передачи энергии и в трансформации аккумулированной при окислительном фосфорилировании энергии в различные формы физиологической работы [98, 480—482]. [c.184]

Имеются также указания на то, что засуха резко снижает энергетическую эффективность дыхания, в частности, в этих условиях нарушается сопряженность окисления с фосфорилированием. Ингибирование процессов запасания энергии в АТФ и является, очевидно, основной причиной подавления синтетических функций, обычного спутника увядания растительной ткани. [c.351]

Таким образом, до накопления в атмосфере достаточного количества кислорода гетеротрофы могли получать энергию лишь в анаэробных процессах (бескислородных). Анаэробные условия сохраняются в ряде мест и после установления стационарной концентрации кислорода в атмосфере. Это объясняется все теми же диффузионными ограничениями — в толще воды, при отсутствии перемешивания концентрация кислорода быстро падает — там могут жить лишь гетеротрофы, способные к добыванию энергии в анаэробных процессах. Практически анаэробные уело ВИЯ легко возникают и в толще многоклеточных организмов Этим объясняется странное, на первый взгляд, обстоятельство Широкое распространение анаэробных биохимических превра щений веществ и энергии на протяжении многих сотен миллио нов лет после установления стационарного уровня концентрации кислорода, а странным это могло бы показаться, поскольку анаэробные превращения во много раз менее энергетически эффективны, чем аэробное окисление (дыхание). Итак, высокосовершенные анаэробные процессы деградации пищевых веществ — условие существования гетеротрофов (и фото-автотро-фов в темноте). Анаэробные биохимические процессы типа гликолиза или брожения настолько совершенны и неожиданно сложны, что почти невозможно использовать метод их дедуктивного, умозрительного построения. В этом случае правильнее сразу посмотреть их действительные свойства. Гликолиз и брожение — прекрасный пример предельно совершенного решения конкретной эволюционно-биохимической задачи. Энергетический и химический смысл этих процессов — выделение свободной [c.134]

Физиологическая инактивация железа приводит в свою очередь к снижению энергетической эффективности дыхания в этом случае возрастает значение фосфорилирования на субстратном уровне, почти полностью прекращается фотофосфорилирование. [c.234]

Резюмируя имеющиеся по данному вопросу экспериментальные материалы, следует признать, что одним из основных механизмов воздействия микроорганизмов на растение является нарушение процессов эффективного использования инфицированными клетками энергии дыхания, что неизбежно вызывает истощение тканей. В связи с этим способность митохондрий сохранять свойственный им уровень процессов окислительного фосфорилирования, а тем более способность этот процесс активировать, должна занимать важное (если не ключевое) место в общей системе защитных реакций растения против инфекции, вызванной факультативным паразитом. Есть все основания думать, что фактором, определяющим эти свойства "ткани, служат структурные особенности протопласта и его энергетического центра — митохондрий. [c.256]

При сжигании глюкозы в бомбе калориметра освоболсдается тепла на одну ее грамм-молекулу около 674 ООО калорий. Когда животное окисляет одну грамм-молекулу глюкозы до углекислоты и воды, освобождается и становится доступным для использования такое количество энергии, которое может быть выражено 674 000 калорий. Энергетическая эффективность организма определяется той степенью, с какой он способен использовать названное количество энергии и израсходовать ее на покрытие своих биологических потребностей. В таком случае при кислородном дыхании полное использование глюкозы можно выразить уравнением СбН]20в + 602 = 6С02-ь6Н.20-Ь -Ь674 ООО калорий. [c.374]

Наиболее общий показатель скорости окисления— интенсивность дыхания, о которой можно судить по поглощению кислорода, выделению диоксида углерода и окислению органического вещества. Другие показатели дыхательного метаболизма величина дыхательного коэффициента, соотнощение гликолитического и пенто-зофосфатного путей распада сахаров, активность окислительно-восстановительных ферментов. Об энергетической эффективности дыхания можно судить по интенсивности окислительного фосфорилирования митохондрий. [c.121]

Действительно известно, что начальные перестройки в физиологии целого организма (соотношение процессов транспирации, фотосинтеза, водного обмена и др.) в экстремальных условиях проявляются по-разному в зависимости от конкретного воздействия. О том же говорят наблюдения на клеточном уровне (Семихатова, 1990). Анализ реакции дыхательного аппарата клетки на изменение экологической обстановки показывает, что общий уровень дыхания, цианид-резистентное поглощение 0 , энергетическая эффективность дыхания изменяится в неодинаковой степени при повышении и понижении тешературы, засолении и водном дес шщте. [c.112]

В частности, в процессе деления ядерных материалов образуются иод-131, стронций-90 и цезий-137. При попадании в природные воды или в почву каждый из этих нуклидов может проникнуть в организм человека не только непосредственно - при дыхании и с питьевой водой, но и по сложным пищевым путям. Например, иод-131 и стронций-90 путешествуют по цепочке растительность - травоядные животные - молоко - организм человека. Далее иод-131 концентрируется в щитовидной железе человека и разрушает вырабатываемый ею гормон тироксин, влияющий на энергетический обмен организма и рост тканей. Эффективной мерой защиты от иода-131, лекарством против него является обычный иод в виде Nal, который не только уменьшает вероятность попадания иода-131 в щитовидную железу, но и активирует вывод иода (в том числе и иода-131) из организма вследствие его избытка. Цезий по химическим свойствам близок к натрию, и катионы цезия-137 сопровождают в организме цатрий. Аналогично стронций-90 способен частично замещать кальций и накапливаться в костных тканях. [c.499]

Кислородное дыхание с энергетической точки зрения, как видно из приведенных расчетов, во много раз эффективнее, чем ана эробный распад углеводов. В цело.м при окислении 1 моля глюкозы (в аэробном и анаэробном распаде) в организ.ме синтезируется 8-f30 = 38 молей АТФ. следовательно, организм может использовать 12 а кал 38 = 456 ккал (1915,2 кдж) энергии, скон-центрированпой в макроэргнческп.х фосфатных связях АТФ. При полном сгорании одной молекулы СбН 20б до СОг и НгО выделяется 686 ккал (2881 кдж) энергии. Разница (686 — 456) 230 ккал (966 кдж) энергии, видимо, выделяется в виде теплоты. Эти подсчеты не претендуют на точность, но они отражают приблизительно порядок величин освобождения энергии на разных фазах дыхания. В действительности окисление может быть и менее эффективным. Общий коэффициент полезного действия при аэробном дыхании, как оказалось, не превышает 0,5, при анаэробном 0,4. [c.351]

Изучая клеточное дыхание, студенты иногда удивляются, почему химические взаимопревращения в клетке идут таким сложным путем. Каза юсь бы, вполне можно обойтись без цикла лимонной кислоты и многих звеньев дыхательной цепи и окислять сахара до Oj и HjO более прямьп способом. Но, хотя в этом случае процессы дыхания бьшо бы легче запомнить и выучить, для клетки подобный путь оказался бы катастрофическим. Только Miaoro ra-дийное окисление с участием большого числа промежуточных продуктов, каждый из которых лишь незначительно отличается в энергетическом отношении от предьщущего, позволяет раздробить огромное количество освобождаемой энергии на мелкие порции и эффективно превратить ее в более полезные формы с помощью сопряженных реакций (см. рис. 2-17). [c.24]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология