Метаболическая реакция

Третий пример взаимосвязи процессов метаболизма - общие конечные пути. Такими путями для распада всех биомолекул являются цикл лимонной кислоты (цикл Кребса) и дыхательная цепь. Эти процессы используются для координации метаболических реакций на различных уровнях. Так, цикл лимонной кислоты является источником СО2 для реакций карбоксилирования, с которых начинается биосинтез жирных кислот и глюкогенез, а также образование пуриновых и пиримидиновых оснований и мочевины. Взаимосвязь между углеводным и белковым обменом достигается через промежуточные метаболиты цикла Кребса а-кетоглутарат и глутамат, оксалоацетат и аспартат. Ацетил-КоА прямо участвует в биосинтезе жирных кислот и в других реакциях анаболизма, а в этих процессах связующими конечными путями выступают реакции энергетического обеспечения с использованием НАДН, НАДФН и АТФ. Важно подчеркнуть, что главным фактором для нормального обмена веществ и протекания нормальной жизнедеятельности является поддержание стационарного состояния. [c.120]

Второй пример взаимосвязи - существование общих предшественников и промежуточных продуктов. Протекание самых разных реакций на этом пути включает и кооперативные, и сопряженные, и конкурентные взаимодействия. Примером может быть образование различных соединений углеводной и липидной природы на основе глицерина, а также аминокислот - аланина, серина - на основе триоз, образующихся во время гликолиза. Следует отметить, что наиболее важным промежуточным продуктом обмена веществ, участвующих во всех метаболических реакциях, является ацетил-КоА - ключевая молекула и связующее звено различных сторон обмена. Существенно и наличие однонаправленности потока веществ в сторону липогенеза от углеводов и белков через ацетил-КоА. Поскольку в организме человека не существует механизма превращения ацетил-КоА в трехуглеродное соединение, то [c.119]

В основе несколько иного подхода, развиваемого Мак-Кларом [27— 29], лежит представление о том, что второй закон термодинамики не является, как это обычно считают, статистическим. Если его соответствующим образом сформулировать, он может быть применим и к бактериям, обладающим единственной молекулой ДНК. Следовательно, классическая термодинамика применима и к живым клеткам. Автор указывает, что характерной особенностью живых организмов, отличающей их от систем, которыми обычно занимается термодинамика, яв-ляется то, что все реакции в них протекают очень быстро. Например, в случае превращения внутримолекулярной энергии в мышцах в механическую энергию очень важно, чтобы процесс совершался достаточно быстро и энергия не успевала рассеиваться в виде тепла. Мак-Клар> полагает, что для метаболических реакций большее значение имеет изменение энтальпии, нежели свободной энергии или энтропии. [c.233]

О2 (последний не участвует в осуществляемых ими метаболических реакциях), но способные расти в его присутствии, являются по типу осуществляемого ими метаболизма облигатными анаэробами, устойчивыми к О2 внешней среды. Примером таких организмов служат молочнокислые бактерии. Многие прокариоты, относящиеся к этой же группе, приспособились в зависимости от наличия или отсутствия О2 в среде переключаться с одного метаболического пути на другой, например с дыхания на брожение, и наоборот. Такие организмы получили название факультативных анаэробов, или факультативных аэробов. Представителями этой физиологической группы прокариот являются энтеробактерии. В аэробных условиях они получают энергию в процессе дыхания. В анаэробных условиях источником энергии для них служат процессы брожения или анаэробного дыхания. [c.129]

В биологии существование термодинамического сопряжения необходимо для обеспечения возможности использования живыми организмами энергии, выделяемой в реакциях клеточного метаболизма. Необратимые химические процессы в клетке являются причиной деградации энергии Гиббса системы в теплоту и приводят к диссипации (рассеянию) энергии. Однако наличие сопряжения таких химических процессов с реакциями ассими-дяции пищевых веществ в клетке частично предотвращает эти потери энергии и тем самым обеспечивает возможность развития или жизнедеятельности клетки и запасания энергии, выделенной в ходе самопроизвольных метаболических реакций, в форме химических связей И клеточных структур живого организма. При этом скорость общего изменения энтропии для сопряжен- [c.302]

Как отмечалось выше, процессы биосинтеза и распада веществ, как и все метаболические реакции, взаимосвязаны и взаимозависимы. Неудивительно, что и энергетически биохимические реакции протекают в тесном взаимодействии, что и определяет их термодинамические особенности. [c.74]

Биологическая роль крахмала состоит в том, что он является запасным питательным веществом в растениях и когда возникает потребность в энергии и источнике углерода, крахмал высвобождается из запасных гранул и гидролизуется ферментами - амилазами. Они расщепляют связи 1 ->4 в амилозе и амилопектине в различных участках, что приводит к образованию смеси глюкозы и мальтозы. В результате действия амилаз происходит полное расщепление амилозы, но амилопектин расщепляется лишь частично, и для разрыва связей 1—>6 необходимо действие специальных ферментов -мальтаз, которые разрывают связи в крахмале в точках ветвления амилопектина. Благодаря комбинированному действию амилаз и мальтаз крахмал полностью гидролизуется до a-D-глюкoзы, которая затем активно включается в различные метаболические реакции. В противоположность целлюлозе, крахмал хорошо усваивается в организме животных и человека, так как расщепляющие его ферменты содержатся в слюне и поджелудочной железе. [c.69]

РИС. 6-15. Некоторые механизмы контроля метаболических реакций. На всех приведенных в книге рисунках модуляция активности фермента аллостерическими эффекторами, а также модуляция активности генов (транскрипция и трансляция) обозначается пунктирными линиями, отходящими от соответствующего метаболита. Линии заканчиваются знаком минус в случае ингибирования идерепрессиии знаком плюс в случае активации и депрессии. Кружки соответствуют прямому действию иа ферменты, а квадратики — репрессии или индукции синтеза ферментов. (Подобная схема представлена в работе [66а].) [c.64]

Согласно терминологии, принятой в физической органической химии,— это реакция типа 5м1, а не реакция 5 2-типа, показанная в уравнениях (7-3) и (7-6) ). Заметим, что карбоний-ион изображается как резонансный гибрид двух состояний, в одном из которых (оксоний-ион) имеется двойная связь между углеродом и кислородом. Можно себе представить, что такая структура с двойной связью образовалась из исходной структуры путем внутреннего замещения неподеленной парой электронов, принадлежащих кислороду, как это показано маленькими стрелками. Такой внутренний тип замещения можно рассматривать также как реакцию элиминирования. Следовательно, как это часто бывает при изучении ферментативных реакций, мы сталкиваемся с семантической проблемой. Является ли эта реакция элиминированием или только наполовину происшедшим замещением В целях классификации метаболических реакций проще всего рассматривать процесс в целом как реакцию замещения. [c.98]

Бактерии можно не только использовать как фабрики для синтеза белков типа рестриктаз, но и получать с их помощью новые продукты, изменяя метаболизм бактериальных клеток введением в них чужеродных генов или модификацией уже существующих. Можно создавать рекомбинантные микроорганизмы, способные синтезировать самые разные низкомолекулярные соединения Ь-аскорбиновую кислоту, краситель индиго, аминокислоты, антибиотики, мономерные единицы различных биополимеров. Общая стратегия при этом состоит во введении в организм хозяина специфических генов, клонированных в подходящем векторе, которые кодируют один или несколько ферментов, катализирующих не свойственные микроорганизму метаболические реакции или влияющих на осуществляемый им в норме биосинтез определенных соединений. По имеющимся данным, создание новых метаболических путей не является технически неосуществимым. Этот подход поможет создать необычные, более эффективные пути синтеза самых разных соединений. [c.272]

Никотинамидные коферменты принимают участие в отдельных реакциях углеводного, липидного и аминокислотного обмена в процессах фотосинтеза в растениях. Дегидрогеназы катализируют отдельные этапы реакций анаэробного расщепления моносахаридов с высвобождением свободной энергии и накоплением ее в аденозин-5 -трифосфате (АТФ), который является основным аккумулятором и затем генератором энергии в живой клетке. В этой метаболической реакции происходит образование макроэргической связи с превращением АДФ в АТФ, которые являются ключевыми энергетическими переносчиками. [c.318]

Рассмотрим теперь гипотетический случай, когда протомер Р непрерывно синтезируется в клетке и сразу же распадается в результате параллельно протекающей метаболической реакции на неспособные к ассоциации продукты. При этом обе реакции сбалансированы таким образом, что стационарная концентрация протомера [Р] остается все время равной 10 М. Предположим, что значение К для единичного а/-взаи-модействия, приводящего к образованию димеров и тримеров (колец), равно 10 (или А(5 ° = —22,8 кДж моль ). Спрашивается чему будет равна концентрация димеров и тримерных колец в клетке в равновесии, если концентрация Р равна 10 М Используя уравнение (4-39), получаем, что концентрация димеров Ра равна Ю -(10"=) = 10 М. (Заметим, что при такой концентрации димеров концентрация составляющих их мономеров эквивалентна 2-10 М.) Концентрация колец, [Рз], равна (10 )3-( 10" ) = 10 М (концентрация соответствующих мономерных единиц эквивалентна З-Ю" М), Таким образом, 99,6% суммарного количества протомеров Р, присутствующих в клетке, будет входить в состав тримеров (10 =+0,2-10 +300-10 М), 0,33%—в состав мономеров и только 0,07% —в состав димеров. Следовательно, одновременное образование двух гетерологических связей, приводящее к замыканию кольца, делает реакцию ассоциации, описываемую уравнением [c.272]

Имеется небольшое число метаболических реакций, которые не укладываются ни в один из уже описанных типов реакций и, по-видимому, не связаны с участием кофермента. Эти реакции включают перенос алкильных групп или атомов водорода от одного углерода к другому. Атомы водорода перемещаются в результате прямого переноса без обмена с окружающей средой. Все эти реакции могли бы включать образование карбоний-ионов, однако часто существует несколько возможных механизмов. [c.176]

Основные типы метаболических реакций [c.307]

По мере накопления О2 становится постоянным компонентом внешней среды, и только локально могут быть созданы такие условия, где он отсутствует или содержится в следовых количествах. Это обусловило два возможных варианта последующего взаимодействия прокариот с молекулярным кислородом. Одни из существовавших анаэробных форм ушли в места обитания, где 62 практически отсутствует, и тем самым сохранили облик бескислородной эпохи . Другие были вынуждены пойти по пути приспособления к кислородным условиям. Это означает, что они формировали новые метаболические реакции, служащие в первую очередь для нейтрализации отрицательного действия молекулярного кислорода. [c.327]

Во-первых, метаболические реакции протекают как взаимозависимые или сопряженные, т.е. одна реакция идет с выделением энергии, а тесно связанная с нею другая реакция идет с потреблением энергии, и в результате весь процесс является термодинамически возможным. Например [c.74]

Сложные физиологические процессы в почечной ткани протекают с постоянным потреблением большого количества энергии, выделяемой при метаболических реакциях. Не менее 8-10% всего поглощаемого человеком в покое кислорода используется на окислительные процессы в почках. Потребление энергии на единицу массы в почках больше, чем в любом другом органе. [c.615]

Недостаток растворенного кислорода в среде и невозможность обеспечения им и всех метаболических реакций, и процесса экспрессии плазмидных генов. [c.127]

DKG в 2-KLG (рис. 12.4). Таким образом, с помощью генетических манипуляций метаболические реакции, протекающие в столь разных микроорганизмах, удалось осуществить в одном из них. Этот гибрид приобрел способность синтезировать конечный продукт комбинированного метаболического пути. Такой организм можно использовать как фабрику для производства 2-KLG, заменяющую первые три стадии в том процессе получения L-аскорбиновой кис- [c.251]

Важно, не путать реакции, описываемые уравнением (11-9), когда они протекают в анаэробных клетках, с тесно сопряженной парой окислительно-восстановительных реакций в случае гомоферментативного молочнокислого брожения (гл. 9, разд. Е, 1, а). Смысл вывода, к которому пришли Кребс и Вич, соотоит по существу в том, что стадии а и 0 в уравнении (11-9) находятся в большинстве случаев в равновесии, а стадия б может протекать относительно медленно. Кроме того, следует иметь в виду, что пируват утилизируется во многих других метаболических реакциях, а АТР гидролизуется и превращается в ADP в результате многочисленных процессов, протекающих в клетке. Восстановленный NAD не вступает в цикл между двумя ферментами в стехиометри-ческих количествах, и образующиеся восстановительные эквиваленты NADH в большей части переносятся в митохондрии. Смысл реакций, описываемых уравнением (11-9) состоит в том, что окислительно-восстановительные пары составляют окислительно-восстановительную буферную систему определенного типа, которая поддерживает отношение [NAD+]/[NADH] на уровне, необходимом для ее метаболического функционирования. [c.470]

Белки — непременные участники всех процессов жизнедеятельности. Белки- бержекгьг катализируют все химические, электрохимические и механохимические процессы в клетках и в организмах. Важнейшей функцией белков можно считать ферментативную. Специализированные ферменты служат катализаторами всех метаболических реакций, репликации ДНК, транскрипции текста ДНК в текст мРНК, трансляции этого текста прп биосинтезе белка. Белки являются и регуляторами генетических функций нуклеиновых кислот. Регуляторные ферменты, называемые аллостерическими (гл. 6), обеспечивают обратные связи в метаболических цепях. [c.87]

Применение Р. И. Федоровой ацетилена (С2Н2) позволяет вычленить денитрификацию из прочих метаболических реакций и количественно оценить процесс методом газовой хроматографии. [c.173]

Существуют и другие пути разрыва шестиуглеродной сахарной цепи. Один из них лежит в основе пути Энтнера — Дудорова, реализующегося в Zymomonas lindneri и во многих других видах бактерий. Сначала глюкозо-6-фосфат окисляется в 6-фосфоглюконат, который дегидрируется и превращается в 2-кето-З-дезоксипроизводное [уравнения (7-59) и (9-18), стадия а]. Образовавшийся 2-кето-З-дезоксисахар расщепляется альдолазой [уравнения (7-66) и (9-18), стадия б, а] на пируват и триозофосфат, который далее подвергается обычным метаболическим реакциям [c.344]

Аденозинтрифосфат участвует в реакций in vivo, протекающих с пере-большинстве метаболических реакций носом энергии запасенной им ранее, и является ключевым интермедиатом При гидролизе АТР на первом этапе [c.65]

Кроме этих наиболее распространенных метаболических реакций жирных кислот, можно отметить процессы окисления или гидроксилирования, сопровождающиеся перемещением олефиновой связи реакции эпоксиди-рования процессы восстановления различных фрагментов а также декар-боксилирование. [c.113]

Четвертая часть книги (гл. 9—14) посвящена описанию последовательностей метаболических реакций. В гл. 9 обсуждается логическая основа метаболических циклов и других путей обмена веществ. Показано, что характер процесса обмена определяется теми химическими превращениями, которые необходимы для образования нужного вещества из данного метаболита. Мне кажется, что такой подход имеет определенные преимущества по сравнению с общепринятым. В гл. 10 обсуждаются механизмы транспорта электронов и окислительного фосфори-лирования, а также вопросы энергетического обмена у хемиавтотрофов. [c.8]

В общем случае относительная важность поликетидов для различных типов организмов отчасти отражает относительную важность соответствующих видов ацил-КоА в их общем метаболизме. Например, распространенность различных ароматических полнке-тидов в высших растениях является следствием важности биосинтеза ароматических кислот как звена, соединяющего процессы фотосинтеза н лигнификации наличие в грибах ацетатных поликетидов отражает важность ацетил-КоА как регулятора их метаболической реакции на изменения окружающей среды преобладание пропнонатных поликетидов в актиномицетах, вероятно, связано с аналогичными специфическими процессами в их еще мало изученном промежуточном метаболизме. Синтез поликетидов часто Отражает степень использования организмом вторичного метаболизма как одного из механизмов регуляции его отношений со средой. В то же время под влиянием естественного отбора эти вторич- [c.411]

В некоторых метаболических реакциях в результате последовательного переноса концевых фосфатных групп двух молекул АТР на гидроксильную группу образуются пирофоофатные эфиры. Эти эфиры часто реагируют с отщеплением РР, примером может служить поляризация прбнильных единиц (реакция типа 6 Б, табл. 7-1 рис. 12-11). И в этом случае гидролиз идет до Р Таким образом, расщепление пирофосфата представляет собой второй очень общий способ сопряжения процесса расщепления АТР с синтетическими реакциями. [c.462]

B 2 (кобаламин) 1948 0,003 Дезоксиаденозил-(или метил)-коб-аламин Кофермент ряда метаболических реакций переноса алкильных групп метилирование гомоцистеина [c.209]

Исследования Стоуна [192] показали, что в растениях пшеницы, которые подкармливались С Оз в течение короткого времени, содержание радиоактивного углерода, приобретенного за этот период сиреневоальдегидной частью лигнина, оставалось постоянным в течение периода его роста. Это показывало, что в дальнейших метаболических реакциях растения лигнин является конечным, а не промежуточным продуктом. Описанный выше прямой перенос метильных групп является, очевидно, одной из реакций синтеза лигнина. [c.774]

Содержимое клетки, окруженное ЦПМ, называется цитоплазмой. Фракция цитоплазмы, имеющая гомогенную консистенцию и содержащая набор растворимых РНК, ферментных белков, продуктов и субстратов метаболических реакций, получила название цитозоля. Другая часть цитоплазмы представлена разнообразными структурными элементами внутрицитоплазматиче-скими мембранами (если они есть), генетическим аппаратом, рибосомами и включениями разной химической природы и функционального назначения. [c.54]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология