Пути использования энергии дыхания

ПУТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ДЫХАНИЯ [c.244]

Восприимчивость клеток в отношении фотодинамического эффекта, по-видимому, существенно зависит от их состояния она сильно варьирует также у клеток организмов разного вида. Изменение чувствительности на различных фазах деления клетки вполне может обусловливаться изменением кристаллической структуры содержимого клетки, приводящим к изменению путей использования энергии возбуждения (см. гл. IX). Кроме того, изменение интенсивности дыхания может вызвать соответственное изменение концентрации кислорода, используемого при фотодинамических процессах. Возможно и еще одно объяснение во время процессов переориентации, сопровождающих деление клетки, молекулы красителя могут оказаться в более уязвимых местах, чем в покоящейся клетке. [c.129]

Большое значение имеет в этом смысле установление химической природы ферментов, выяснение механизма действия биокатализаторов, путей запасания и использования клеткой энергии дыхания и ряда других сторон клеточного метаболизма. [c.3]

Механизмы воздействия природных ингибиторов на рост растений многообразны. Одним из путей является нарушение окислительного фосфорилирования. Известно, что многие фенольные вещества обладают свойствами разобщителей дыхания и фосфорилирования. Нарушение же процесса запасания энергии и использования энергии для синтетических процессов исключает возможность деления и роста клеток. [c.281]

Один из основных путей воздействия патогенных агентов на ткани растения-хозяина заключается в нарушении процессов эффективного использования инфицированной клеткой энергии дыхания и в неизбежно связанном с этим истощении тканей. Отсюда следует, что способность митохондрий противостоять дезорганизующему воздействию токсина и сохранять свойственный им уровень процессов запасания энергии дыхания, а тем более повышать его, должна играть важную, если не ключевую роль в общей системе защитных реакций растений против инфекции. [c.330]

В целом же удлинение пути водорода имеет очень большое значение в связи с тем, что растительная клетка приспособлена к использованию небольших количеств энергии, высвобождающихся при перемещении водорода между системами с близкими потенциалами. Чем больше перепады энергии, тем менее продуктивно она используется, тем ниже коэффициент полезного действия энергии данной реакции для клетки. Та часть энергии дыхания, которая не используется для синтетических функций клеток, на поддержание структуры и другие процессы, протекающие с потреблением энергии, превращается в тепловую и рассеивается. [c.244]

Важнейшим источником энергии у животных, высших растений и многих микроорганизмов является аэробное, или кислородное, дыхание. Свободный кислород, имеющийся на нашей планете, образовался на более поздних этапах развития жизни на Земле в результате фотосинтеза растений. Поэтому анаэробная диссимиляция углеводов (все виды брожения и гликогенолиза), распространенная в природе, является более древним типом, чем дыхание, связанное с поглощением атмосферного кислорода. Эволюционное развитие организма с момента появления свободного атмосферного кислорода пошло по наиболее выгодному с энергетической точки зрения пути использования [c.353]

Оказалось, что во время первой фазы уровень энергообмена при дыхании отчетливо повышается, усиливается сопряжение окисления с фосфорилированием, возрастает концентрация свободных радикалов (особенно термолабильных) энергетический обмен при дыхании интенсифицируется. Поскольку в этих условиях рост — один из ведущих потребителей энергии — ул е подавлен, повышенное расходование клетками энергии связано, очевидно, с уже упоминавшимися структурно-метаболическими перестройками, направленными на репарацию возникающих нарушений и выживание растения в создавшихся неблагоприятных для него условиях [98]. Дальнейшее изучение путей использования на этой фазе поставляемой дыханием энергии, вероятно, позволит ближе понять интимные механизмы засухоустойчивости. [c.184]

В процессе жизнедеятельности некоторые микроорганизмы выделяют тепловую или световую энергию. Выделять в окружающую среду то или иное количество тепла способны почти все микроорганизмы. Тепло выделяется в результате неполного использования микроорганизмами энергии окисления органических веществ, полученной в результате дыхания. Путем калориметрического анализа установлено, что для своей жизнедеятельности микроорганизмы обычно используют около 50% от общего количества выделяющейся при дыхании энергии, а многие — не более 10—25%. В результате выделения микробами тепла во внешнюю среду сам< разогреваются некоторые органические материалы — сено, торф, навоз. При этом создаются условия для развития термофильных микроорганизмов, развивающихся при повышенных температурах. [c.532]

Такого рода бактерии обладают системой переноса (транспорта) электронов и, как правило, содержат цитохромы. Получение энергии путем фосфорилирования, сопряженного с переносом- электронов, при участии указанных выше носителей кислорода (вернее, конечных акцепторов водорода) в принципе сходно с дыханием, при котором роль конечного акцептора водорода играет кислород. Но поскольку такой процесс осуществляется в анаэробных условиях, говорят об анаэробном дыхании, причем различают нитратное, сульфатное, карбонатное дыхание и т.д. (рис. 9.1). Бактерии, способные к анаэробному дыханию с использованием неорганических акцепторов водорода (нитрат, сульфат, карбонат), играют очень важную роль как в природе, так и в хозяйстве человека. [c.304]

На протяжении многих десятилетий биологическое значение дыхания сводилось исследователями только к высвобождению энергии дыхательного субстрата и ее использованию живой клеткой. В дальнейшем детальное изучение биохимической природы и энзиматических механизмов, с которыми связан процесс дыхания, позволило не только убедиться в сложности этой функции, но и заставило обратить внимание на огромное значение тех промежуточных продуктов, которые возникают на пути преобразования органической молекулы в конечные продукты окисления углерода и водорода, т. е. в СОг и НгО. Это изучение позволило пролить также свет на вопрос о путях и механизмах, которыми обеспечивается возможность использования живой клеткой химической энергии органического вещества, подвергающегося распаду в акте дыхания. [c.209]

Не менее вероятно, что наблюдаемое угнетение энергетического обмена определяется, наряду с ослаблением синтезов веществ растения-хозяина, использованием на синтез вирусного вещества энергии промежуточных макроэргических соединений, образующихся на пути синтеза АТФ, до включения в них неорганического фосфора. Реальность подобного пути использования энергии дыхания показана Эрнстером (Ernster, 1963). [c.264]

Гайических веществ клетки, диссимиляция (катаболиче-ские процессы, которые являются экзергоническими). Различают две основные формы диссимиляции — дыхание и брожение. Процессы образования-биологических соединений и веществ, поступающих из внешней среды,— биосинтетические процессы (анаболические) идут с затратой энергии (эндергонические), т. е. представляют собой ассимиляцию. Важнейший биосинтетический процесс — ассимиляция углерода зелеными растениями и бактериями путем использования энергии света (фотосинтез) или энергии других химических реакций (хемосинтез). [c.174]

Хотя мы рассматриваем цикл Кребса как начальную фазу дыхания, молекулярный кислород непосредственно не участвует ни в одной из составляющих его реакций. Следовательно, сам этот цикл можно считать анаэробным метаболическим путем в строгом смысле этого слова. " Однако в отличие от систем брожения в случае цикла Кребса регенерация окисленных кофакторов требует присутствия кислорода. В системе брожения нет реакций, которые приводили бы снова к полному окислению НАД-Н, образовавщегося в цикле Кребса, и поэтому для непрерывной работы этого цикла требуется сопряже.чие его с реакциями цепи переноса электронов (рис. 10). В этой цепи — конечной фазе дыхания — не только происходит повторное окисление кофакторов, необходимых для поддержания цикла Кребса, но, кроме того, 8 атомов водорода, присоединенных к кофакторам, используются таким образом, что энергия их электронов накапливается в биологически полезной форме, т. е. в виде АТФ. С энергетической точки зрения эта способность к использованию энергии электронов восстановленных кофакторов составляет больщое преимущество системы дыхания перед анаэробными реакциями, в случае которых эти электроны растрачиваются на образование ненужных отходов метаболизма, например МОЛОЧНО кислоты.. [c.42]

К числу наиболее важных проявлений физиологической активности окисленных фенолов следует отнести их функционирование как агентов, разобщающих дыхание и фосфорилирование и тем самым нарущающих возможность продуктивного использования клеткой энергии дыхания. Совокупным функционированием описанных механизмов обусловлено образование некрозов — своеобразных химических барьеров, которым п системе защитных реакций растения принадлежит несомненно очень важное место. Во многих случаях некрозы служат преградой на пути дальнейщего распространения проникщей в клетку инфекции. [c.656]

Цианобактерии, в группе которых, вероятно, сформировался кислородный фотосинтез, впервые столкнулись с выделением О2 внутри клетки. Помимо создания разнообразных систем защиты от токсических форм кислорода, проявляющихся в устойчивости к высоким концентрациям О2, цианобактерии адаптировались к аэробному способу существования путем использования молекулярного кислорода для получения энергии. Единственным темповым энергетическим процессом, обеспечивающим рост хемогетеротрофных цианобактерий, служит дыхание. [c.279]

Фосфор играет особо важную роль в энергетике клетки, поскольку именно в форме высокоэнергетических эфирных связей фосфора (С—О Р) или пирофосфатных связей в нуклеозидди-, нуклеозидтрифосфатах и в полифосфатах запасается энергия в живой клетке. Эти связи обладают высокой стандартной свободной энергией гидролиза (например, 14 кДж/моль у глюкозо-6-фосфата и АМР, 30,5 — у ADP и АТР и 62 кДж/моль — у фосфоенолпирувата). Это настолько универсальный способ запасания и использования энергии, что почти во всех метаболических путях участвуют те или иные фосфорные эфиры и (или) нуклеотиды, а состояние адениннуклеотидной системы (энергетический заряд) — важный механизм контроля дыхания (см. 4.4.3). [c.237]

Невозможно оценить энергетические соотношения, имеющие место в некоторый заданный момент метаболизма между питательными веществами, теплопродукцией, метаболической энергией и запасаемой энергией. Однако соотношение между принятой пищей и теплопродукцией как результатом работы можно определить. Это достигается посредством измерений энергетического обмена в постабсорбционный период и в состоянии отдыха, когда использование энергии, связанной с работой, сведено к минимуму. В этих контролируемых условиях теплопродукция становится основным путем потери энергии телом, а запасенная энергия может быть единственным источником этого тепла. Поскольку энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, уменьшение количества запасенной энергии становится равным потере тепла и измерение этой потери позволяет оценить метаболизм в целом. Это измерение, сделанное в постабсорбционный период и в условиях отдыха, характеризует собой основной метаболизм иными словами, данные этого измерения отражают энергетические потребности тех клеточных п тканевых процессов, которые связаны с постоянными проявлениями жизнедеятельности организма — метаболической активностью мышц, мозга, почек, печени и других клеток — плюс тепло, освобождаемое в результате механической работы при сокращении мышц, участвующих в процессах дыхания, кровообращения и перистальтики. На основной метаболизм приходится 50% всей расходуемой энергии, требуемой для разнообразных процессов жизнедеятельности в течение обычных суток для индивидуумов, ведущих относительно малоподвижный образ жизни. Скорость ос- [c.358]

Диссипационные потерн обычно сводятся к потерям п ри дыхании и фотодыхании. В этом случае тол<се молено дать лишь самую приближенную оценку, согласно которой около 40% углерода, ассимилированного при фотосинтезе, теряется в ходе метаболизма, а не накапливается в виде запасных продуктов или новых тканей. Итак, Эффективность фотосинтеза составляет около 5%, т. е. примерно 5% общей энергии падающего света выделяется в виде тепла при сжигании в калориметре растения, поглотившего свет. Это согласуется с большим числом экспериментальных данных, указывающих на величину 4— 6%. К сходной величине можно прийти и другим путем. Например, для Реп-niseturn typhoides, выращиваемого в Катарине (Восточная Австралия) и получающего в сутки 5100 ккал-м энергии, приводится величина 54 г-м -сут . Если принять среднюю калорийность растительного материала равной 4,25 ккал-г (что превышает калорийность углеводов 3,7 ккал-г ), можно рассчитать эффективность использования энергии [c.45]

Насколько сейчас известно, наша планета образовалась приблизительно 4,6 миллиарда лет назад, а простейшие ферментирующие одноклеточные формы жизни существуют 3,5 миллиарда лет. Уже 3,1 миллиарда лет они могли бы использовать фотосинтез, но геологические данные об окислительном состоянии осадочных отложений железа указывают, что атмосфера приобрела окислительный характер лишь 1,8-1,4 миллиарда лет назад. Многоклеточные формы жизни, которые, по-видимому, зависели от изобилия энергии, возможного только при дыхании кислородом, появились приблизительно от 1000 до 700 миллионов лет назад, и именно в то время наметился путь дальнейшей эволюции высших организмов. Наиболее революционизирующим шагом, после зарождения самой жизни, было использование внепланетного источника энергии, Солнца. В конечном итоге это превратило жалкие ростки жизни, которые утилизировали случайно встречающиеся природные молекулы с большой свободной энергией, в огромную силу, способную преобразовать поверхность планеты и даже выйти за ее пределы. [c.337]

Установленные нами данные относительно влияния 5-ОТ на отдельные компоненты дыхательной цепи ие дают основания считать, что в исследованиях in vivo он стимулирует все этапы дыхательной цепи, сопряженные с фосфорилированием путем активации соответствующих ферментных систем. Вероятно, воздействие 5-ОТ в использованных пами дозах на дыхание и окислительное фосфорилирование в опытах in vivo было не прямым, а, возможно, опосредованным какой-то функционально важной системой, потребляющей энергию. [c.181]

С этого времени мы будем использовать, пусть не совсем строго, краткое и выразительное слово дыхание (или, точнее, аэробное дыхание ), называя им производство метаболической энергии путем полного окисления субстратов кислородом. Такое использование этого термина обычно в литературе по основам биоэнергетики и метаболизма клетки. По сути дела, мы будем использовать термин дыхание как синоним окислительного фосфорилирования 13, Г). Историю исследования клеточного дыхания можно найти в прекрасных книгах Кейлина [970] и Флоркина [599]. [c.135]

Рост клеток можно остановить, если отделить их (путем центрифугирования или фильтрации) от пита тельной среды и суспендировать в нейтральной , осмо тически подходящей среде, например забуференном фи зиологическом растворе или минерально-солевой среде лишенной источников углерода и азота (разд. 25.1) Обработанные таким образом клетки называются по коящимися. Они обладают тем же набором ферментов что и растущие клетки, но находятся в относительно неактивном состоянии. На таких клетках можно изучать реакции или группы реакций, представляющие особый интерес. Например, можно определять поток электронов, идущий от субстратов, таких, как В-лактат или сукцинат, через систему дыхания в условиях, когда рост и метаболические требования минимальны. Покоящиеся клетки некоторых видов способны синтезировать белки, и их часто используют для изучения этого процесса. Кроме того, покоящиеся клетки служат объектом при изучении транспортных процессов, включая транслокацию субстратов и ионов. С этой целью отмытые клетки обычно суспендируют в осмотически пригодной среде, содержащей для подавления синтеза белка хлорамфеникол (50—100 мкг/мл). При проведении некоторых экспериментов, например связанных с изучением транспорта, часто рекомендуется использование эндогенных источников энергии (разд. 19.2). [c.377]

Все Ai iH-генераторы, описанные в предыдущей главе, используют энергию света или дыхания, чтобы образовать протонный потенциал. АТФ не участвует в этом процессе. В настоящей главе будет рассмотрен другой случай, когда путь от использования энергетических ресурсов к A iH оказывается более сложным энергия сначала JIpeвpaщaeт я в АТФ и лишь затем используется для генерации А(лН посредством Н+-А аз. Последние могут быть объединены термином вторичные А 1Н-генераторы . [c.121]

Возможность запасания энергии в процессе дыхания в виде градиента ионов постулирована Лундегардом еще в 1945 г., а в 1961 г. Митчелл сформулировал на этой основе хемиосмоти-ческую теорию сопряжения. В настоящее время экспериментально доказано, что у микроорганизмов градиент ионов Н через клеточные мембраны может создаваться либо непосредственно за счет энергии окисления (в процессе дыхания) и световой энергии (в процессе фотосинтеза), либо опосредованно с использованием АТФ, образованной путем субстратного фосфорилиро-вания и утилизируемой мембранной H -АТФазой (а у ряда прокариот еще и за счет обращения трансгидрогеназной реакции). [c.59]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология