Превращение энергии регуляция

Одной из основных функций мембран является регуляция поступления различных веществ в клетку и их выведения в окружающую среду, т.е. осуществление мембранного транспорта. С этим связано и взаимодействие клеток с окружающей средой, и межклеточное взаимодействие, перенос и превращение энергии, работа рецепторов и органов чувств, передача нервных импульсов и работа центральной нервной системы у высших организмов. [c.108]

Механохимическое превращение энергии в мышцах — вероятно, самый впечатляющий пример биологической конверсии энергии, поскольку он нам ближе всего по непосредственному опыту. Мы не только повседневно используем энергию на выходе этого устройства, но и живо ощущаем затраты на входе. Уилки [71] отметил, что эффективность наших мышц — вопрос величайшей важности для животных и человека . Может быть, это и верно, хотя еще важнее, несомненно, регуляция, согласованность работы мышц. При изометрическом и преимущественно ненагруженном сокращении эффективность в действительности равна нулю, хотя такие сокращения случаются очень часто изометрические — когда надо поддержать существующее положение, противодействуя изменениям, ненагруженное —для обеспечения быстрых движений. Рассмотрение сопряжения при конверсии энергии в этом случае определенно требует привлечения подходов неравновесной термодинамики. Это не означает, что не нужны измерения эффективности в хорошо охарактеризованных состояниях. Такого рода измерения сыграли центральную роль в физиологии мышечного сокращения (см., например, [35, 38]), но до последнего времени все они были основаны исключительно на одновременных измерениях работы и теплоты . [c.266]

Регуляция превращения энергии [c.277]

Разделение функций между миозиновыми и актиновыми нитями при сокращении можно представить следующим образом. Миозиновые нити содержат активный центр для гидролиза АТФ, устройство для превращения энергии АТФ в механическую тягу, устройство для сцепления с актиновыми нитями и устройство для восприятия регуляторных сигналов со стороны актиновых нитей. Актиновые нити имеют механизм сцепления с миозиновыми нитями и механизмы регуляции сокращения и расслабления. [c.522]

Этот прогресс расширил наши представления о молекулярных основах жизни и стимулировал развитие многих новых областей исследования. К числу важнейших направлений современной биохимии следует отнести анализ последовательности нуклеотидов в ДНК, создание и клонирование новых сочетаний генов, выяснение механизмов регуляции метаболических процессов, изучение мембранного транспорта и превращения энергии. Одна из задач, которой я руководствовался при подготовке настоящего издания,-введение в текст данных, полученных уже после выхода в свет первого издания. [c.6]

Огромное значение для регуляции работы систем биохимических процессов имеет пространственная организация этих систем. Уже в пределах клеток эукариот многие процессы пространственно разобщены, поскольку происходят в различных органеллах. Распределение биохимических процессов по отдельным участкам клеток (компартментализация) будет рассмотрено в 10.4. Уже этот вопрос выходит за рамки собственно биохимии и является в большей мере предметом клеточной биологии. Еще дальше от биохимии отстоят более высокие уровни пространственного разобщения биологических процессов по разным органам многоклеточных организмов. Так, уже говорилось о регуляторной роли эндокринной и нервной систем. Их изучение является в первую очередь предметом физиологии, которая в последние десятилетия превратилась из описательной науки в область знания, прочно опирающуюся на сведения о биохимических и биофизических процессах, протекающих в животных и растениях. Тем не менее, чтобы дать читателю некоторое представление о взаимосвязи физиологических и биохимических процессов, в 10.5 вкратце рассматривается вопрос о биохимических аспектах мышечного сокращения - один из первых физиологических вопросов, в котором такое сложное явление, как превращение химической энергии в сокращение мышц, было в значительной мере осмыслено на основе биохимических концепций, таких, как ферментативный катализ и конформационные переходы. [c.421]

Эта внутренняя регуляция распада и синтеза, накопления энергии и ее потребления сама по себе заслуживает отдельной главы. Но пока нас интересует другое. Мы хотим сейчас отметить то главное, что характерно для всех превращений в клетке. В принципе эти превращения могут протекать и вне живой клетки, но слишком медленно. Дело здес (помимо всего прочего) в том, что реакции органических соединений, т. ё. соединений углерода, протекают с низкой скоростью — этим органические соединения резко отличаются от неорганических ионов. Последние реагируют друг с другом мгновенно. Если к раствору поваренной соли добавить каплю раствора нитрата серебра, то сейчас же выпадет нерастворимый осадок хлорида серебра. Если же слить вместе глицерин и жирные кислоты (это вещества, из которых состоят жиры), то даже спустя несколько дней мы не обнаружим в смеси никакого жира. [c.20]

Изучение регуляции обмена показывает необходимость и целесообразность рассмотрения совокупности биохимических превращений в клетке как открытой системы, составленной из сложной сетки многоступенчатых процессов, связанных между собой и со средой благодаря обмену веществом и энергией. Для этого требуется знание характеристик частных ферментных реакций, концентраций субстратов и их продуктов в среде и клетке, промежуточных концентраций реагирующих веществ, кинетики отдельных ферментных систем и т. д. [c.244]

Регуляция пируватдегидрогеназного комплекса. Превращение пирувата в ацетил-КоА — процесс необратимый, поэтому животные не могут образовать из ацетил-КоА глюкозу. Обычно ацетил-КоА далее превращается двумя путями 1) окисляется до СО2 через ЦТК с одновременным генерированием энергии 2) включается в липиды. [c.153]

Роль нуклеотидов в обмене веществ. Нуклеотиды используются не только для построения нуклеиновых кислот. Они выполняют также важную роль в регуляции обмена веществ и энергии в различных органах и тканях. Отдельные нуклеотиды входят в состав трех основных коферментов — НАД, ФАД и КоА-ЗН. Эти коферменты участвуют в превращениях углеводов, жиров, аминокислот и других веществ, а также в окислительно-восстановительных реакциях, связанных с энергообразованием. Такие нуклеотиды, как АТФ, АДФ и др., являются универсальным источником энергии в организме. Молекулы циклических нуклеотидов являются универсальными внутриклеточными регуляторами обмена веществ. Свободные нуклеотиды в клетках образуются в результате их синтеза или при частичном гидролизе нуклеиновых кислот. [c.216]

Выяснение механизмов и путей регуляции начальных этапов трансформации энергии электронного возбуждения и сопровождающих ее молекулярных превращений, включая изменения в хромофорных группах, их белковых носителях и окружающей мембране, представляет собой одну из основных задач биофизики. Эта проблема связана с выяснением роли и механизмов участия электронно-возбужденных состояний в биологических процессах. Специфическая особенность фотобиологических процессов, отличающая их от других темновых биохимических реакций, состоит в том, что источником электронного возбуждения здесь являются кванты света. Однако, несмотря на это отличие, биофизические исследования в области фотобиологии привели к установлению ряда закономерностей, имеющих общебиологическое значение. [c.276]

Энгельгардт совершенно прав, говоря о возможности в принципе воспроизвести даже самые сложные биохимические процессы в бесструктурных системах. Строгая, высоко совершенная стереоспецифичность молекул белков-ферментов, связывающих в активном центре лишь молекулы своего субстрата, их способность различать например, окисленное и восстановленное состояние молекул субстратов (мы знаем это на примере НАД-дегидрогеназ) вполне может обеспечить нужную последовательность реагирования в многоэтапных процессах [471]. Для правильного, безошибочного осуществления многоступенчатых процессов превращения веществ, освобождения и усвоения энергии структура не нужна. Но смысл структуры не в этом. Структура обеспечивает большее биохимическое совершенство — в структурированных системах процессы идут быстрее, чем в бесструктурных. Структура нужна для ускорения многоэтапных превращений и их более совершенной регуляции-, она увеличивает экономичность системы, т. е. обеспечивает переработку наи- большей массы субстратов наименее материалоемкими системами катализаторов-ферментов. [c.87]

Многие животные, как и человек, питаются с интервалами, вследствие этого возникает необходимость запасания большей части энергии, полученной с пищей, для использования ее в промежутках между приемами пищи. В процессе липогенеза происходит превращение глюкозы и промежуточных продуктов ее метаболизма (пирувата, лактата и ацетил-СоА) в жир это — анаболическая фаза цикла. Главный фактор, контролирующий скорость липогенеза,— состояние питания организма и тканей. Так, высокая скорость липогенеза наблюдается у хорошо питающегося животного, в рационе которого значительную долю составляют углеводы. Скорость липогенеза снижается при ограниченном поступлении калорийной пищи в организм, а также при богатой жирами диете или в случае недостатка инсулина (как это имеет место при сахарном диабете). При всех этих состояниях повышается уровень свободных жирных кислот в плазме крови. Регуляция мобилизации свободных жирных кислот из жировой ткани рассмотрена в гл. 26. [c.287]

Число разных соединений в организме человека велико, но в окружающей среде, включая организмы других видов, оно несравненно больше. Вещества среды, не используемые организмом для пластических целей или как источники энергии, называют чужеродными веществами (ксенобиотиками). Они могут попадать в организм с пищей или путем вдыхания, или через кожу многие из них могут быть токсичными. В процессе эволюции животные и человек постоянно встречались с этими веществами, поэтому выработались механизмы их детоксикации и выведения из организма. Кроме чужеродных соединений, детоксикации (инактивации) и выведению подвергаются некоторые собственные метаболиты, например продукты распада гема, стероидные гормоны, катехоламины и др. Главным органом, где происходит детоксикация веществ, является печень, хотя и другие органы тоже участвуют в этом процессе. Через печень протекает около 1,2 л крови в минуту, причем 70 % ее поступает через воротную вену, собирающую кровь от пищеварительного тракта. Такое положение печени определяет ее важную роль в превращениях веществ, всасывающихся из кишечника, и в регуляции их концентрации в крови. [c.458]

ФСП играет центральную роль в генерировании и регуляции электронного транспорта в хлоропластах. Поэтому показатели, отражающие эффективность работы ФСП являются важным компонентом мониторинга активности фотосинтетического аппарата. Метод ИФХ обладает большими возможностями в плане получения информации о состоянии комплексов ФСМ. Одной из основных характеристик комплексов ФСМ является квантовый выход фотохимического превращения энергии, осуществляемого ФСМ. Этот показатель, называемый также квантовым выходом фотохимии ФСП, определяется как соотношение количества квантов, используемых в разделении зарядов в ФСП, к общему количеству квантов, поглощенных антенной этой фотосистемы. Наличие взаимосвязи между квантовым выходом флуоресценции хлорофилла и квантовым выходом фотохимии ФС П имеет большое значение для практического применения метода ИФХ. Существуют различные способы математического вывода зтой зависимости. Все они базируются на наличии конкуренции флуоресценции с другими процессами реализации энергии возбуждения и зависят от используемой модели системы. Ниже приведен наиболее общий вариант (S hreiber et aL 1998). [c.45]

Катализируется эта реакция ферментом киназой фосфорютазы Ь, который также существует как в активной, так и неактивной формах. Активация киназы фосфорилазы Ь происходит подобно активации фосфорилазы, т. е. путем ее фосфорилирования, которое катализируется цАМФ-зависимой протеинкиназой (гл. 13). Важная роль в активации киназы фосфорилазы принадлежит также Са " -кальмодулину — белку, участвующему в регуляции активности многих киназ (гл. 13). Активация протеинкиназы при участии цАМФ, который, в свою очередь, образуется из АТФ в реакции катализируемой аденилатциклазой, стимулируется гормонами адреналином и глюкагоном. Увеличение содержания этих гормонов приводит в результате каскадной цепи реакций к превращению фосфорилазы Ь в фосфорилазу а и, следовательно, к освобождению глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата из запасного полисахарида гликогена. Обратное превращение фосфорилазы а в фосфорилазу Ь катализируется ферментом протеинфосфатазой. На рис. 18.6 приведен каскадный механизм мобилизации гликогена. Активация первого фрагмента каскада — аденилатциклазы — в конечном счете активирует распад гликогена и одновременно ингибирует фермент его синтеза — гликогенсинтазу (гл. 20). Следовательно, фосфорилирование гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы приводит к противоположным изменениям их активности гликогенсинтаза ингибируется, а гликогенфосфорилаза активируется, что вызывает повышение содержания глюкозы в мышцах, печени и крови, т. е. происходит быстрое включение реакций, поставляющих энергию. [c.251]

Обходный путь требуется для превращения пирувата в фос фоенолпируват. . . . . Второй обходный путь в ГЛЮ конеогенезе-это превращение фруктозо-1,6-дифосфата во фрук-тозо-6-фосфат. . . . . Третий обходный путь-это путь, ведущий от глюкозо-6-фосфата к свободной глюкозе. . . . Глюконеогенез требует значительных затрат энергии. . . Реципрокная регуляция глюконеогенеза и гликолиза. . , . Промежуточные продукты цикла лимонной кислоты являются также предшественниками глюкозы. ........ [c.729]

Для понимания жизнедеятельности и развития целостного растущего организма необходимо знать не только энергетические-ресурсы, закономерности обмена энергии и превращения и обмена веществ, но и системы регуляции, регуляторные функции растеннй, связанные со свойствами различных структур, процессов, реакций. [c.438]

Скорость метаболических процессов, происходящих в клетке, зависит от концентрации веществ, потребляющихся и накапливающихся в данной цепи реакций, а также от концентрации веществ, участвующих в других метаболических процессах. Общие принципы такой регуляции можно проиллюстрировать иа примере расщепления гликогена. Потенциальная активность ферментов такова, что весь гликоген в мышцах может быть превращен в молочную кислоту за 20 с, а в СО-г и НаО — за 3—4 мин. Мы знаем, что в клетке это никогда не происходит даже при тялселых мышечных нагрузках гликоген может служить источником энергии в течение нескольких часов, [c.21]

В живой клетке протекают тысячи различных химических реакций. каждая из которых катализируется специфическим ферментом. Каким же образом достигается их гармоническая синхронизация Очевидно, что клетке выгодно осуществлять реакции, поставляющие энергию, со скоростями, соответствующими ее энергетическим потребностям, и вырабатывать мономериые единицы (аминокислоты, нуклеотиды, сахара) со скоростями, соответствующими потребностям в этих соединениях для синтеза биополимеров белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов). Механизмы, благодаря которым осуществляется такая регуляция, стали предметом исследования биохимиков относительно недавно. Хотя некоторые детали остаются невыясненными, удалось установить общие принципы регуляторных механизмов примеры регуляции скорости ферментативных превращений можно найти в разных разделах этой книги. Сюда относятся механизмы, подобные системам положительной и отрицательной обратной связи в инженерной электронике они реализуются при функционировании ряда ферментов, участвующих в процессах биосинтеза при этом обеспечивается постоянный поток, но не избыток необходимых промежуточных продуктов. В других случаях регуляция осуществляется путем репрессии или дерепрессии процесса образования ферментов биосинтеза. [c.18]

Регуляция активности панкреатических про-теиназ осуществляется двумя различными путями. Первый-превращение профермента в активную протеиназу путем расщепления одной пептидной связи. Это очень точный механизм включения ферментативной активности, однако он необратим, и, следовательно, для остановки протеолиза должен существовать второй регуляторный механизм. Эту функцию вьшолняют специфические ингибиторы протеиназ. Например, панкреатический ингибитор трипсина, белок массой 6 кДа, ингибирует активность. трипсина, очень прочно связываясь с его активным центром (рис. 8.23). Константа диссоциации комплекса составляет 10 М, что соответствует стандартной свободной энергии связывания примерно [c.162]

Гликолитический путь играет двоякую роль он приводит к генерированию АТР в результате распада глюкозы и он же поставляет строительные блоки для синтеза клеточных компонентов. Регуляция скорости превращения глюкозы в пируват направлена на удовлетворение этих двух основных потребностей клетки. Реакции гликолитического пути в физиологических условиях легко обратимы, кроме реакций, катализируемых гексокиназой, фосфофруктокиназой и пируваткиназой. Фосфофруктокиназа, наиболее важный регуляторный элемент в процессе гликолиза, ингибируется высокими концентрациями АТР и цитрата и активируется АМР. Поэтому фосфофруктокиназа активна при возникновении потребности в энергии или в строительных блоках, Гексокиназа ингибируется глюкозо-6-фосфатом, который накапливается, когда фосфофруктокиназа неактивна. Пируваткиназа, другой регуляторный фермент, аллостерически ингибируется АТР, и, следовательно, превращение фосфоенолпирувата в пируват блокируется при высоком энергетическом заряде клетки. [c.44]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология