Процессы окисления органических веществ и фосфорилирования

ПРОЦЕССЫ ОКИСЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ [c.566]

Аналогию можно продолжить. Батарейки требуется сначала изготовить, а некоторые из них (аккумуляторные) так же, как и АТФ, можно перезарядить. При изготовлении батареек на фабрике в них должно быть заложено (и тем самым израсходовано фабрикой) определенное количество энергии. Для синтеза АТФ тоже требуется энергия источником ее служит окисление органических веществ в процессе дыхания. Поскольку для фосфорилирования АДФ энергия высвобождается в процессе окисления, такое фосфорилирование называют окислительным. При фотосинтезе АТФ образуется за счет свето- [c.343]

Процессы окисления и фосфорилирования можно экспериментальным путем разобщить. Отравление изолированных из организма тканей или отравление всего организма животного динитрофенолом, азидом натрия, а также введение в органи.зм больших доз тироксина и некоторых других веществ приводит к тому, что аэробное окисление органических веществ в них происходит в полном объеме, а иногда даже повышается, в то время как процессы фосфорилирования подавляются. В этих случаях при окислении органических веществ, например углеводов, при использовании одного грамм-моля кислорода образуется не три макроэргических связи, а значительно меньше. Основная масса освобождающейся при окислении энергии рассеивается в виде тепловой энергии и, следовательно, ускользает от рационального использования тканями организма. [c.253]

Здесь необходимо также отметить, что фосфорилирование, под которым в биохимии принято понимать образование сложных эфиров фосфорной кислоты и разнообразных органических соединений, весьма распространено в животном организме. Процессы окисления многих органических веществ, непрерывно протекающие в животном организме, сопряжены с фосфорилированием как исходных, так и промежуточных продуктов окисления. Например, в процессе окисления глюкозы образуются глюкозо-1-фосфорная кислота, глюко-зо-6-фосфорная кислота, фруктоза-1,6-дифосфорная кислота и др. [c.295]

Оксидоредуктазы ускоряют химические процессы, протекающие в клетке, в результате которых высвобождается энергия. Процессы окисления неразрывно связаны с фосфорилированием органических веществ, так называемым окислительным фосфорилированием,— объединенным процессом переноса электронов и аккумуляции энергии дыхания вследствие эстерификации неорганического фосфата в макроэргические соединения типа АТФ. [c.136]

Анаэробный энергодающий процесс, в котором конечным акцептором электронов служит окисленное органическое или неорганическое вещество, отличное от кислорода, называют анаэробным дыханием. Анаэробное дыхание сопряжено с функционированием ЭТЦ. Считают, что эволюция процессов запасания энергии шла от субстратного фосфорилирования (без мембран) через анаэробное дыхание (на мембранах, но без кислорода) к аэробному дыханию (высшая форма — специализированные органеллы, митохондрии). [c.134]

АТФ синтезируется во время дыхания за счет химической энергии, высвобождаемой при окислении таких органических веществ, как глюкоза, и во время фотосинтеза — за счет солнечной энергии. Образование АТФ из АДФ и неорганического фосфата называют реакцией фосфорилирования. Если энергию для фосфорилирования поставляет окисление, то говорят об окислительном фосфорилировании (этот процесс протекает при дыхании), если же для фосфорилирования используется световая энергия, то процесс называют фотофосфорилированием (это имеет место при фотосинтезе). [c.344]

Пек предположил, что в ранние периоды могло протекать смешанное брожение с окислением восстановленной серы органическими веществами этот процесс был сопряжен с фосфорилированием на уровне субстрата, по-видимому схожим с реакцией 15.1. Однако можно сомневаться, что в первичном бульоне существовали органические соединения с окис-лительно-восстановительным потенциалом, достаточно высоким для таких реакций брожения, идущих в темноте [286, 287]. Но существовали они или нет, трудно представить себе путь от фосфорилирования на уровне субстрата к потоку электронов и окислительному фосфорилированию. Вероятно, в любом случае следует производить окислительное фосфорилирование от фотофосфорилирования. [c.158]

В мышцах также содержатся ферменты, катализирующие аэробный распад ацетоуксусной кислоты. На определенном этапе этого распада образуется ацетил SKoA, окисляющийся по циклу трикарбоновых кислот с образованием углекислого газа и воды. Значительная часть энергии, освобождающейся при аэробном окислении ацетоуксусной кислоты, идет на фосфорилирование аденозиндифосфорной кислоты. Таким образом, в мышцах, где интенсивно происходит анаэробный распад углеводов, а также аэробный распад молочной кислоты и других веществ, фосфорилируются большие количества аденозиндифосфорной кислоты с образованием аденозинтрифосфорной кислоты. Процессы окисления органических веществ сопряжены, как известно, с процессами фосфорилирования аденозиндифосфорной кислоты (стр. 251). [c.548]

Гексозы после ряда предварительных этапов расщепляются пополам . Продукты расщепления превращаются в пировиноградную кислоту (пируват), которая занимает ключевое положение в промежуточном метаболизме, так как служит исходным соединением во многих процессах синтеза и распада. В результате декарбоксилирования пирувата образуются С 2-соединения, которые связываются сначала с подходящей акцепторной молекулой (оксалоацетатом), а затем в цикле трикарбоновых кислот, называемом также циклом лимонной кислоты, постепенно окисляются до СО2 Оксалоацетат (щавелевоуксусная кислота) в этом циклическом процессе регенерируется. Атомы водорода (или восстановительные эквиваленты), отщепивщиеся на разных этапах окисления органических веществ, поступают в АТР-регенерирующую систему дыхательной цепи (окислительное фосфорилирование). При каждом обороте цикла трикарбоновых кислот из одного Сг-соединения (ацетил-кофермента А) образуются две молекулы СО2 и четыре раза по 2[Н]. Эти реакции выравнивают баланс цикла трикарбоновых кислот. [c.216]

Аккумулирование энергии в клетках микроорганизмов. Обмен веществ и энергии осуществляется в результате многих ферментативных реакций, сопровождающихся выделением или поглощением энергии. Микроорганизмы обладают способностью аккумулировать энергию в определенных макроэргических соединениях, содержащих химические связи, при разрыве которых выделяется большое количество энергии. Одним из таких аккумуляторов энергии является аденозинтрифосфат (АТФ), который синтезируется из аде-нозиндифосфата (АДФ) путем присоединения остатка фосфорной кислоты. Синтез АТФ осуществляется за счет энергии, выделяющейся при протекании ряда окислительно-восстановительных реакций. Если окисление органических веществ идет ири участии кислорода, то процесс образования АТФ, сопряженный с ним, называется окислительным фосфорилированием. Процесс перехода АДФ в АТФ обратим, и энергия, необходимая для обеспечения биосинтеза, выделяется при отщеплении от молекулы АТФ фосфорной кислоты. Взаимосвязь между реакциями синтеза и разложения АТФ можно показать схематически следующим образом [c.215]

В начале XX ст. в биохимии начали широко использоваться многие физические и химические методы исследования, благодаря которым были раскрыты основополагающие биохимические процессы жизнедеятельности организма. Так, в 1929 г. одновременно несколькими учеными (К. Ломаном, С. Фиске, Й. Суббароу) была выделена АТФ из скелетных мышц, а в 1941 г. Ф. Липманом обоснована концепция биоэнергетики, согласно которой цикл АТФ<->АДФ является главным и универсальным процессом в аккумуляции и переносе химической энергии в клетках организма. В 1932 г. В.А. Энгельгардт установил взаимосвязь процессов окисления питательных веществ с процессами фосфорилирования, т. е. с образованием АТФ. В 1937 г. американским ученым Г. Кребсом был раскрыт цикл лимонной кислоты, названный циклом Кребса. Данный цикл является основным метаболическим процессом окисления углеводов и других органических веществ. За это открытие Г. Кребс в 1953 г. был удостоен Нобелевской премии. Г. Кребсом изучен также цикл синтеза мочевины в печени (1933). [c.13]

Наряду с фосфорилированием, на субстратном уровне различают фосфорилирование аденозиндифосфорной кислоты, сопряженгюе с аэробным окислением органических веществ, точнее, с процессом перенесения водо рода (электронов) от подвергаюы],ихся окислению молеку./ органических веществ на кислород с образованием воды. Нроцесс аэробного окислитель ного фосфорилирования, играющий особенно важную роль в энергетических явлениях, происходящих в клетке, был открыт В. А. Велицером и изучен рядом иных исследователе . [c.252]

Для реализации биосинтеза и метаболизма необходима энергия, запасаемая в клетках в химической форме, главным образом в экзергонических третьей и второй фосфатной связи АТФ. Соответственно метаболические биоэнергетические процессы имеют своим результатом зарядку аккумулятора — синтез АТФ из АДФ и неорганического фосфата. Это происходит в процессах дыхания и фотосинтеза. Современные организмы несут память об эволюции, начавшейся около 3,5 10 лет назад. Имеются веские основания считать, что жизнь на Земле возникла в отсутствие свободного кислорода (см. 17.2). Метаболические процессы, протекающие при участии кислорода (прежде всего окислительное фосфорилирование при дыхании), относительно немногочисленны и эволюционно являются более поздними, чем анаэробные процессы. В отсутствие кислорода невозможно полное сгорание (окисление) органических молекул пищевых веществ. Тем не менее, как это показывают свойства ныне существующих анаэробных клеток, и в них необходимая для жизни энергия получается в ходе окислительно-восстановительных процессов. В аэробных системах конечным акцептором (т. е. окислителем) водорода служит Ог, в анаэробных — другие вещества. Окисление без Oj реализуется в двух путях брожения — в гликолизе и в спиртовом брожении. Гликолиз состоит в многостадийном расщеплении гексоз (например, глюкозы) вплоть до двух молекул пирувата (пировиноградной кислоты), содержащих по три атома углерода. На этом, пути две молекулы НАД восстанавливаются до НАД.Н и две молекулы АДФ фосфоршгируются— получаются две молекулы АТФ. Вследствие обратной реакции [c.52]

Ассимиляция органических субстратов. Энергия, получаемая сульфатредуцирующими бактериями в результате окислительного фосфорилирования, делает возможной ассимиляцию органических веществ (органических кислот, аминокислот и т.п.). Некоторые штаммы способны синтезировать клеточные компоненты из ацетата и СО , если донором водорода служит Hj. Организмы, ассимилирующие органические вещества в процессе окисления неорганического донора электронов, можно называть хемолитогетперотрофами. Фиксация Oj в цикле Кальвина у данной группы микроорганизмов не обнаружена. [c.312]

Известны многочисленные факты, подтверждающие существование связи между процессами окисления и процессом связывания неорганического фосфата, т. е. фосфорилирования органических молекул. В опытах по изучению дыхания изолированных из организма тканей установлено, что интенсивность дыхания может быть усилена прибавлением к питательной среде неорганического фосфата и аденозиндифосфорной кислоты. Одновременно с усилением дыхания наблюдается устранение неорганического фосфата и синтез аденозинтрифосфорной кислоты. Усиливается потребление кислорода тканями при прибавлении к питательной среде неорганического фосфата, минимального количества аденозиндифосфорной кислоты и большего количества-креатина. В этом случае усиление дыхания сопровождается образованием креатинфосфориой кислоты. Роль креатина заключается в том, что он акцептирует фосфорную кислоту от синтезирующейся при дыхании аденозинтрифосфорной кислоты. Акцепторами фосфата аденозинтрифосфорной кислоты могут служить и другие вещества (например глюкоза, глицерин). [c.251]

Сопряженность процессов окисления и фосфорилирования, для чего необходимо наличие в мышцах аденозиндифосфорной кислоты, становится возможной, благодаря реакциям дефосфорилирования аденозинтрифосфорной кислоты — перенесения от нее фосфатного остатка на молекулы органических веществ с помощью фосфофераз и реакции гидролитического отщепления остатка фосфорной кислоты с помощью денозинтрифосфатазы (АТФ-аза). Последняя реакция, катализирующаяся АТФ-азой и сопровождающаяся освобождением энергии, происходит особенно интенсивно в скелетных мышцах. [c.548]

Так, дефицит органических питательных веществ и свет включают аппарат биосинтеза бактериородопсина, приводящий к формированию пурпурных мембран и их фотосиптетического аппарата. С другой стороны, свет ингибирует процессы дыхания, связанные с окислением органических молекул, работой цепи переносчиков электронов и окислительным фосфорилированием. Спектр действия этого процесса совпадает со спектром поглощения бактериородопсина. Наряду с фотоингибированием дыхания в кислых средах и при больших интенсивностях света отмечается обратный эффект—фотостимуляция дыхания (Ф. Ф. Литвин с сотр.), инициируемый, судя по спектрам действия, также бактериородопсином. [c.118]

Использование энергии любого экзергонического превращения для обеспечения эндергоиических реакций возможно только в том случае, если между ними существует зависимость. Экспериментально было доказано, что выделяемая в процессах окисления энергия используется при синтезе органических веществ. Роль дыхания как источника энергии для жизненных процессов заключается в том, что эндергонические реакции связаны с окислительными. В окислитель 10-восстановительных реакциях, лежащих в основе дыхания, существенную роль играют соединения, способные связывать фосфорную кислоту и в процессе фосфорилирования конденсировать в фосфорных связях энергию, которая освобождается во время дыхаиня. [c.261]

Центральное место в процессах обмена веществ и в обмене энергии в организме занимает аденозинтрифосфорная кислота. Энергия ее макро-эргических связей используется в организме для самых разнообразных синтезов органических соединений (при синтезе пептидных связей белковых молекул, фосфорных эфиров, при реакциях ацетилирования, метилирования, синтеза мочевины и т. д.). С другой стороны, образующиеся при реакциях окисления макроэргические фосфорные соединения (карбоксил-фосфаты) идут на фосфорилирование аденозиндифосфорной кислоты, т. е. на образование макроэргических связей аденозинтрифосфорной кислоты. Энергия макроэргических связей аденозинтрифосфорной кислоты используется в мышцах при их деятельности. В этом случае химическая энергия каким-то, пока еще неизвестным путем, превращается в энергию механическую. [c.219]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология