Биохимические превращения при метаболизме

Внутри микробной клетки происходит ряд биохимических превращений питательных веществ, приводящих к синтезу новых клеточных компонентов (анаболические превращения) и к образованию низкомолекулярных соединений, включая продукты обмена или отходы метаболизма (катаболические превращения). Метаболический путь или последовательность внутриклеточных превращений характеризуют клетку как сложную систему с большим числом взаимосвязанных ироцессов, аналогичных стадиям крупного технологического производства. Так, согласно схеме на рис. 1.1, посту- [c.8]

ГИИ лежит расширенное воспроизводство микробных клеток и получение продуктов метаболизма (превращения поступающих в клетку веществ в конечные продукты). Скорость биохимического превращения определяется биохимическими процессами в клетке и развитием их популяции. Протекает множество ферментативных реакций, изученных еще не в полном объеме, тем не менее, в основные фуппы клеточных процессов можно объединить превращения, определяющие рост и размножение (отпочкование) клеток, утилизацию субстрата (питательной среды для них), образование продуктов метаболизма. Для объяснения структуры кинетического уравнения приведем его пример. [c.81]

Мышечное сокращение является процессом, в ходе которого происходит превращение химической энергии, запасенной в виде макроэргических пирофосфатных связей в молекулах АТФ, в механическую работу. По объему, который приходится на долю мышц у высших организмов, в том числе у человека, и по масштабу биохимических превращений, обслуживающих прямо или косвенно мышечное сокращение, этот процесс занимает первое место среди всех физиологических процессов. Даже в состоянии покоя на его долю приходится до 40% от всего объема метаболизма, а при интенсивной механической работе организма эта доля может достичь 75%. Непосредственными участниками процесса сокращения являются два белка — миозин и актин. Большое число молекул каждого из этих белков объединены в виде специальных конструкций, вне которых сокращение совершаться не может. [c.435]

МЕТАБОЛИЗМ м. Совокупность процессов биохимического превращения веществ и энергии в живых организмах. [c.255]

В гл. 8 обсуждается действие фосфорорганических веществ на растения. Рассматривается распределение веществ в растениях, участие в метаболизме, остаточная токсичность в растениях и механизм действия гербицидов. Одним из наиболее интересных и актуальных вопросов монографии является проблема избирательной токсичности фосфорорганических ингибиторов эстераз. Этой проблеме посвящается гл. 9, в которой разбираются вопросы проникновения к местам действия, биохимических превращений, устойчивости и выведения из организма. Рассматриваются новые селективные фосфорорганические яды. [c.8]

Законы термодинамики позволяют решать важные задачи при исследовании процессов метаболизма в биологических системах. В частности, по известным концентрациям питательных веществ и продуктов их превращения в тканях организма можно не только рассчитывать энергетику, но и предсказывать преимущественное направление биохимических превращений. Такие расчеты и предсказания очень важны для разработки методов медицинской диагностики. При этом удобно пользоваться не [c.32]

Так, математические модели биохимических циклов метаболизма основаны на детальном знании последовательности превращений веществ и оценке экспериментальных значений концентраций и констант скоростей их взаимодействий. Самостоятельное изучение динамических свойств моделей позволяет сделать заключение об особенностях функционирования исходной биологической системы. [c.16]

Способность поглощать, трансформировать энергию в различных формах и использовать ее в процессах метаболизма для обеспечения роста, развития, размножения составляет одно из важнейших свойств живых систем. Общие закономерности процессов энергообмена, сопровождающих биохимические превращения, изучают с помощью методов классической химической термодинамики, где рассматривают трансформацию энергии в химических процессах при совершении полезной работы. На этом пути были получены важные результаты по оценке изменения (увеличение или уменьшение) свободной энергии в различных биохимических процессах, на основании чего можно было судить о термодинамической возможности их сопряжения. [c.118]

В изложенных представлениях прежде всего вызывает сомнение справедливость биологических предпосылок такой чисто энергетической трактовки при оценке эволюционного положения разных организмов. Очевидно, также невозможно свести изменение характера клеточного метаболизма в процессе эволюции к одному лишь увеличению числа отдельных стадий в биохимических превращениях. [c.144]

Биохимические превращения при метаболизме [c.12]

На уровне организма и клетки рассматривают транспорт вещества в клетку и его перенос между частями организма, метаболизм и биохимические превращения ксенобиотика, секрецию продуктов трансформации из организма в окружающую среду эффекты токсичности загрязняющих веществ, особенности генетического ответа, регуляции и обмена информацией при действии чужеродного вещества на живую клетку. [c.250]

Антибиотики как специфические ингибиторы определенных реакций широко применяются в научных исследованиях в качестве веществ, используемых при изучении отдельных сторон метаболизма организмов, расшифровке тонких молекулярных механизмов биосинтеза белка, механизма функционирования мембран и других биохимических превращений. [c.13]

Как известно, в основе метаболизма лежат биохимические превращения веществ, сопровождающиеся превращением одной формы энергии в другую. Естественно, что применение методов термодинамики для анализа этих процессов давно стало предметом серьезных исследований. Уже на первых этапах методами классической термодинамики были получены важные результаты по изменению свободной энергии в отдельных биохимических процессах. В биохимических работах этот подход и сейчас с успехом применяется для того, чтобы выявить принципиальную возможность энергетического сопряжения различных метаболических реакций (например, гидролиз АТФ и потребляющие энергию реакции). [c.5]

Мембранные системы клетки вездесущи без их прямого или косвенного участия не протекает ни один биохимический или физико-химический процесс. Таким образом, вся совокупность биохимических превращений в клетке, которую принято называть метаболизмом (обменом веществ), невозможна без участия мембранных систем клетки — надмолекулярных высокоспециализированных образований, состоящих в основном из липидов и белков. [c.3]

Биотрансформация ЛВ. Под биотрансформацией, или метаболизмом, понимают комплекс физико-химических и биохимических превращений лекарственных средств, в процессе которых образуются полярные водорастворимые вещества (метаболиты), которые легче выводятся из организма. В большинстве случаев метаболиты лекарственных средств менее биологически активны и менее токсичны, чем исходные соединения. Однако биотрансформация некоторых веществ приводит к образованию метаболитов, более активных по сравнению с введением в организм веществами. [c.10]

Биохимические процессы основаны на использовании ферментов, в присутствии которых возникают превращения биологических материалов, а микробиологические процессы — на метаболизме веществ и их выделении клетками в процессе жизнедеятельности. [c.1050]

Быстро развивающейся областью анализа следовых количеств органических соединений является изучение метаболизма лекарственных препаратов. В соответствии с принятыми в отдельных странах правилами и международными нормами любой новый лекарственный препарат необходимо изучать с точки зрения его усвоения, выведения, а также биохимического или метаболического превращения в организме. Для получения таких данных выполняется множество анализов, в которых приходится определять содержание различных соединений при концентрациях порядка нанограммов в 1 мл плазмы или мочи. Более того, на этом же количественном уровне необходимо изучать кинетику превращений лекарственных препаратов. Очевидно, что в таких случаях следует применять наиболее надежные, чувствительные, быстрые и простые и в то же время экономичные методы. По этой причине многие работы в области аналитической химии посвящены изучению различных методов с точки зрения сравнения такого рода экспериментальных и экономических параметров. [c.20]

Совокупность биохимических процессов, протекающих в клетках и обеспечивающих их жизнедеятельность, называется обменом веществ или метаболизмом. В клетку постоянно поступают метаболиты, которые подвергаются определенным превращениям, вовлекаясь в обменные процессы. Эти процессы можно разделить на два типа анаболические, связанные с синтезом новых структур, и катаболические — реакции деградации, распада сложных веществ до более простых. Процессы анаболизма и катаболизма связаны друг с другом и в физиологических условиях протекают строго согласованно. Кроме обмена химических веществ, в клетках постоянно про- [c.14]

Процесс превращений органических и биоорганических субстратов, который подде )живает нормальное функционирование живого организма, называют метаболизмом. Такими субстратами являются в том числе и биологически активные соединения, постоянно образующиеся и трансформирующиеся в организме. В частности, можно говорить о метаболизме углеводов как о биохимическом цикле, поддерживающем энергетический потенциал организма (см. гл. 26). Процессы метаболизма углеводов, белков и липидов относят к первичным метаболическим процессам. Эти процессы протекают аналогично во многих живых организмах и определяются общими элементами генетического кода этих организмов. [c.462]

Основным направлением биохимических изменений стационарных клеток является переключение метаболизма на эндотрофный обмен, синтезы резервных веществ, вторичных метаболитов и компонентов, повышающих устойчивость клеток к наступившим неблагоприятным для роста условиям (рис. 4.7). В этих условиях в клетке включается так называемый строгий ответ — сложный комплекс реакций, приводящих к резкому снижению синтезов РНК, нуклеотидов, углеводов, липидов, полиаминов, пептидогликана клеточной стенки, повышению деградации белка, ограничению мембранного транспорта. При этом повышается контроль трансляции белков и включаются синтезы сериновых протеиназ, участвующих в белковом процессинге превращения проферментов в их активные формы в результате отщепления некодирующей аминокислотной последовательности. [c.91]

Источники энергии. В зависимости от механизма преобразования энергии в доступную для клетки биохимическую форму (АТР) различают два главных типа метаболизма-фототрофный и хемотрофный. Организмы, способные использовать в качестве источника энергии для роста электромагнитное излучение (свет), называют фототрофными (фотосинтезирующими). К фототрофным организмам относятся представители двух больших групп анаэробные фототрофные бактерий, не выделяющие молекулярного кислорода, и аэробные фототрофные цианобактерии, водоросли и зеленые растения, которые на свету выделяют кислород. В отличие от этого хемотрофными (хемосинтезирующими) называют организмы, получающие энергию в результате окислительновосстановительных реакций с участием субстратов, которые служат для них источником питания,- безразлично, связано ли превращение энергии [c.184]

Преобразование энергии. Кратко обрисованные выще пути метаболизма (превращения глюкозы, цикл трикарбоновых кислот, дыхательная цепь) приводят к окислению сахара до Oj и воды. При этом освобождается столько же энергии, сколько при сжигании сахара но благодаря тому, что окисление глюкозы разбито на ряд отдельных ферментативных реакций, теоретически полностью обратимых, выделяющаяся при окислении энергия может переводиться в биохимически доступную форму без значительного повышения температуры. [c.219]

В природных мембранах, где реализуются биохимические превращения при ЙГСГж4—8 кДж/моль (например сильнонеравновесные процессы — клеточного метаболизма), возможны переходы системы в качественно новые стационарные состояния с принципиально иным механизмом мембранного переноса. В частности, хорошо известны тригерные свойства ферментативных систем, способных скачкообразно менять режим функционирования. При определенных условиях возможно возникновение незатухающих концентрационных колебаний, подобных химической волне в известной реакции Белоусова — Жабо-тинского [7—И]. Поскольку имеются попытки моделировать [c.26]

Особенности массообменных эффектов в БТС связаны с процессами ферментации, когда одновременно с ростом и развитием популяции микроорганизмов осуществляется перенос массы (транспорт питательных веществ и продуктов метаболизма) и энергии (поглощение и выделение тепла при биохимических превращениях в многофазной системе). Модели, описывающие процессы массообмена в биохимическом реакторе, являются макросоставляющими общей математической модели биореактора в целом. Скорость потребления питательных веществ в процессе роста микроорганизмов определяется, с одной стороны, скоростью их биохимического превращения, а с другой,— скоростью переноса веществ к клеткам. [c.82]

Многие химические вещества вступают во взаимодействие с различными жидкостями и тканями организма (соединения металлов с белками образуют альбуминаты, алкалоиды — комплексные соли и т. п.) химические вещества органической природы подвергаются в организме многочисленным превращениям (метаболизм), протекающим по 4 основным типам окисление, восстановление, гидролиз и синтез с отдельными биохимическими компонентами организма (с глюкуроновой кислотой, с остатком серной кислоты). При этом количество превращений, протекающих по 3 первым типам, очень велико, по 4-му типу — ограничено большинство веществ подвергается превращениям в организме в две фазы. В первой фазе протекают реакции окисления, восстановления и гидролиза, а во второй — синтеза. Для некоторых веществ характерной является лишь одна фаза. Примером может служить метаболизм этилового алкоголя до ацетальдегида, уксусной кислоты и углекислоты. В процессе метаболизма в подавляющем большинстве случаев образуются менее токсичные вещества, а в отдельных случаях, наоборот, менее токсичные вещества переходят в более токсичные (например, тиопентал превращается в этаминал). Примеры метаболизма различных ядовитых веществ приводятся в специальной части учебника. [c.31]

Очевидно, сходным нутем происходит образование фенольных соединений и при разложении полисахаридов, в частности, целлюлозы, продуктом гидролиза которой является глюкоза (Имшенецкий, 1938). Далее глюкоза может включаться в цикл биохимических превращений с образованием в числе продуктов метаболизма соединений фенольного типа. О целлюлозе, р ак первоисточнике гумусовых веществ, свидетельствует работа Игеля (Igel, 1969). [c.140]

Вещества, служащие субстратами метаболизма, претерпевают в организме ряд ферментативных биохимических превращений. Последовательность биохимических реакций, направленных на модификацию того или иного субстрата до конечного продукта in vivo, называют метаболическим путем или — в случае замкнутых процессов — циклом. Промежуточные продукты метаболического пути или цикла называют метаболитами. Даже в таком простом организме, как бактериальная клетка Е. oli, насчитывается несколько тысяч типов различных взаимосвязанных химических реакций. Упорядочение этих реакций может на первый взгляд показаться недостижимым. Однако при более глубоком анализе оказывается, что, несмотря на большое количество отдельных реакций, формирующих метаболизм организма в целом, число типов таких реакций относительно мало. Например, in ww двойная связь в основном образуется в результате реакции дегидратации. [c.311]

Первичная атака Биохимические превращения ксенобиотика, доступного для ферментных систем клетки, начинаются с его первичной атаки. Последующая последовательная трансформация органического ксенобиотика в одно из соединений, вступающего затем в основные (центральные) пути катаболического или анаболического обмена, происходит в ходе так называемого подготовительного (периферийного) метаболизма. Микроорганизмы под воздействием ферментов переводят природные и синтетические вещества в так называемые ключевые соединения (фосфорилиробан-ные углеводы, пируват, глюконат, интермедиаты цикла трикарбоновых кислот, жирные кислоты, аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания, пирокатехин и др.) - вещества, из которых синтезируются необходимые компоненты клетки и извлекается необходимая энергия. Превращение синтетического соединения с помощью ферментов, не относящихся к ферментам подготовительного метаболизма, - крайне редкое явление. [c.312]

Лекарственное вещество в организме прютерпевает комплекс физико-химических и биохимических превращений (биотрансформация, метаболизм) с образованием более полярных и, следовательно, водорастворимых компонентов (метаболитов), которые легче выводятся почками из организма. [c.117]

В тех случаях, когда мультиэнзимный комплекс обслуживает единый, многоступенчатый процесс биохимических превращений, его называют мета-болоном (от слова метаболизм—обмен веществ). Таковы метаболоны гликолиза (см. гл. VIII), биосинтеза ряда аминокислот (см. гл. VII), цикла дикарбоновых и трикарбоновых кислот (см. гл. VIII) и др. [c.101]

Наш организм почти па три четверти состоит из воды. Конечно, вода — прежде всего растворитель, в среде которого протекают все элементарные, молекулярные акты жизнедеятельности. Принципиальна роль воды как продукта и субстрата энергетичелкого метаболизма в живой клетке. Образно говоря, вода — это арейа, на которой разыгрывается действие жизни, и участник основных биохимических превращений. [c.9]

Для любого процесса в живом организме необходима энергия, которая получается при протекании химических реакций внутри клетки. Основу биохимических процессов составляют химические превращения, в частности реакции окисления и восстановления. Биологическое окисление служит, таким образом, основным источником энергии для ряда внутренних биологических изменений. Многие из протекающих при таком окислении реакции заключаются в сжигании компонентов пищи, например сахаров или липидов, что дает энергию, используемую затем для осуществления таких важных процессов л<изнедеятельности, как рост, размножение, поддержание гомеостаза, мускульная работа и выделение тепла. Эти превращения включают также связывание кислорода дыхание — это биохимический процесс, в результате которого молекулярный кислород восстанавливается до воды. При метаболизме энергия сохраняется аденозинтрифосфатом (АТР), богатым энергией соединением, которое, как известно, служит универсальным переносчиком энергии. [c.14]

Метаболизм - совокупность биохимических реакций и превращений веществ и энергии в клетках живьк организмов, сопровождающихся обменом веществ между организмами и средой. [c.5]

Биохимия изучает химический состав веществ, содержащихся в живых организмах, их структуру, свойства, места локализации, пути образования и превращения. Основные задачи биохимии — исследования обмена веществ (метаболизма) и регуляции энергетических процессов в клетке (биоэнергетика), изучение природы действия ферментов (энзимологня), анализ биохимических закономерностей Б ходе эволюции живых организмов. [c.35]

В круговороте веществ на земле углеводы занимают промежуточное место между неорганическими и органическими соединениями. Они являются первичными продуктами фотохимического восстановления двуокиси углерода — главного и, вероятно, единственного пути биосинтеза органических веществ в современных геологических условиях. Моносахариды в результате последующих превращений образуют полисахариды — необходимые компоненты любой живой клетки. С другой стороны, при распаде моносахаридов выделяется энергия, требуемая для синтетических процессов в организме, и образуются продукты, являющиеся исходными веществами для биосинтеза других полимеров живой клетки белков, нуклеиновых кислот и липидов. Все сказанное определяет большое разнообразие биохимических реакций моносахаридов и их центральное лоложение в метаболизме живой клеткк [c.363]

Обязательным процессом, происходящим при клеточном делении одноклеточных организмов, является репликация ДНК. Это справедливо также практически во всех случаях клеточного деления многоклеточных организмов. Обычно процесс требует также увеличения количества РНК и белковых молекул. Все эти биополимеры могут быть синтезированы из соответствуюн их мономеров внутри клетки в соответствии с клеточными программами. Синтез белков и РНК de novo обычно необходим и для функционирования неделящихся клеток. Кроме того, в таких клетках может также происходить синтез ДНК для того, чтобы реставрировать повреждения молекул ДНК, полученные вследствие действия различных химических и физических факторов, — так называемая репарация ДНК. Все эти процессы должны быть обеспечены соответствующими мономерами. Мономеры могут быть получены как из клетки, так и из окружающей среды. Получение мономеров внутри клетки возможно двумя противоположными способами биосинтезом, начинающимся из простых химических соединений, и гидролизом биополимеров, захваченных организмом. В обоих случаях необходимый материал должен быть перенесен из окружающей среды, а соответствующие химические превращения должны совершиться внутри клетки. Таким образом, основное свойство жизни требует, чтобы в клетке непрерывно проис.кодмли определенные химические превращения. Это, как правило, должно сопровождаться, во-первых, доставкой в клетку внешних материалов и, во-вторых, удалением из клетки побочных продуктов этих превращений. Следовательно, наследственные программы, присущие живым организмам, не могут быть реализованы без помощи ряда биохимических процессов, другими словами, без метаболизма. [c.21]

Биологическая химия — наука о химическом строении и функциях веществ, входящих в состав живой материи, и их превращениях в процессах жизнедеятельности. Совокупность этих превращений в постоянной взаимосвязи с окружающей средой обеспечивает функционирование живых организмов в условиях сбалансированности процессов синтеза и распада веществ в клетках и тканях. Главной задачей биохимии является идентификация основных закономерностей биохимических процессов, вьюснение взаимосвязи между структурой и функциями биомолекул, участвующих в реакциях клеточного метаболизма. [c.4]

Появился и ультравысокомолекулярный полиэтилен. Уже есть универсальные установки, которые могут выпускать полиэтилены с самой разной структурой. Будущее готовит нам новые сюрпризы, и все большее значение в нашей жизни будут иметь полимеры. Биохимия изучает химический состав веществ, содержащихся в живых организмах, их структуру, свойства, места локализации, пути образования и превращения. Основные задачи биохимии — исследования обмена веществ (метаболизма) и регуляции энергетических процессов в клетке (биоэнергетика), изучение природы действия ферментов (энзимология), анализ биохимических закономерностей в ходе эволюции живых организмов. [c.35]

Мы не будем рассматривать здесь все тонкости биохимических процессов, лежащих в основе этих превращений. Отметим только, что в ходе анаэробных превращений часть небольшого количества энергии, высвобождающейся в реакциях, запасается в АТР. Это соединение используется как источник энергии для роста клето1 и поддержания жизнедеятельности бактерий или дрожже ГТоэтому, хотя метаболизм у этих микроорганизмов и не стол эффективен (в плане использования субстрата для роста), как у организмов, растущих в присутствии кислорода и [c.65]

Биодеградация органических соединений, загрязняющих окру- жающую среду, оправдана только в том случае, если в результате происходит их полная минерализация, разрушение и де токсикация если же биохимическая модификация этих соединений приводит к повышению их токсичности или увеличивает время нахождения в среде, она становится не только нецелесообразной, но даже вредной. Детоксикация загрязняющих среду веществ может быть достигнута путем всего одной модификации структуры. Судьба ксенобиотика зависит от ряда сложным образом взаимосвязанных факторов как внутреннего характера (устойчивость ксенобиотика к различным воздействиям, растворимость его в воде, размер и заряд молекулы, летучесть), так и внешнего (pH, фотоокисление, выветривание). Все эти факторы будут определять скорость и глубину его превращения. Скорость биодеградации ксенобиотика данным сообществом микроорганизмов зависит от его способности проникать в клетки, а также от структурного сходства этого синтетического продукта и природного соединения, который подвергается естественной биодеградации, В удалении ксенобиотико из окружающей среды важную роль играют различные механизмы метаболизма, [c.284]