Метаболизм энергетический

Образ жизни прокариот состоит в постоянном воспроизводстве своей биомассы. Совокупность протекающих в клетке процессов, обеспечивающих воспроизводство биомассы, называется обменом веществ, или метаболизмом. Клеточный метаболизм складывается из двух потоков реакций, имеющих разную направленность энергетического и конструктивного метаболизма. Энергетический метаболизм — это поток реакций, сопровождающихся мобилизацией энергии и преобразованием ее в электрохимическую (Арн+) или химическую (АТФ) форму, которая затем может использоваться во всех энергозависимых процессах. Конструктивный метаболизм (биосинтезы) — поток реакций, в результате которых за счет поступающих извне веществ строится вещество клеток это процесс, связанный с потреблением свободной энергии, запасенной в химической форме в молекулах АТФ или других богатых энергией соединений. [c.79]

Л. Пастер доказал, что причиной химических изменений субстратов являются микроорганизмы, и опроверг теорию самозарождения. Исследования природы брожений стали продолжением работы по выяснению причины прокисания вина. Л. Пастер показал, что каждое брожение имеет главный конечный продукт и вызывается микроорганизмами определенного типа. Эти исследования привели к открытию неизвестного ранее образа жизни — анаэробного метаболизма. Изучая на примере дрожжей возможность переключения с одного типа обмена веществ на другой, Л. Пастер показал, что анаэробный метаболизм энергетически менее выгоден. Работы по изучению возбудителей болезней пива и вина позволили Л. Пастеру предложить способ тепловой обработки этих продуктов, предохраняющий их от порчи, который получил название пастеризация . Они же навели ученого на мысль [c.7]

К счастью, многие процессы в живых организмах имеют также и запасные пути протекания. Часто при этом в качестве исходных веществ используются различные соединения. Например, если запасы глюкозы в организме истощаются, то основанные на этом веществе энергетические процессы останавливаются. При этом в одном из запасных вариантов происходит окисление жиров, в другом - разрушаются и превращаются в глюкозу структурные белки. Как только глюкоза снова начинает поступать в организм, ее метаболизм возобновляется. Получение глюкозы из белков значительно менее энер- [c.256]

Методы изучения состава и метаболизма липидов различных тканей//Методы биохимических исследований (липидный и энергетический обмен)/Под ред. М. И Прохоровой Л, 1982 С 54 [c.78]

Энергетический заряд может меняться от нуля, когда присутствует только АМР, до 1,0, что означает превращение в АТР всех молекул АМР. Измерения, выполненные на целом ряде клеток и тканей , показывают, что энергетический заряд обычно лежит в пределах от 0,75 до 0,90. Найти численное значение этой величины не составляет труда, однако, к сожалению, она оказывается не связанной с химическими уравнениями. Предположение о важной роли энергетического заряда клетки в регуляции метаболизма весьма сомнительно . [c.222]

Биохимики часто подсчитывают энергетическую эффективность процесса, для чего относят AG синтеза АТР, идущего сопряженно с рассматриваемым процессом (в данном случае -Ьб9 кДж), к понижению свободной энергии для процесса, не сопряженного с синтезом АТР (196 или 235 кДж-моль ). В данном случае эффективность характеризует сопряжение уравнения (9-22) (для 2 моль АТР) с уравнениями (9-20) и (9-21) и получается равной 35 и 29% соответственно. Согласно этому расчету, природа лишь треть свободной энергии метаболизма использует для синтеза АТР. Однако надо ясно отдавать себе отчет в том, что такой подсчет эффективности с термодинамической точки зрения не имеет строго определенного значения. Кроме того, клетка затем расходует АТР (для различных целей) далеко не со 100%-ной эффективностью. [c.346]

Проникновение вещества может происходить в направлении, противоположном концентрационному градиенту такой перенос называют активной транспортировкой. Он требует со стороны организма определенных энергетических затрат. Активной транспортировке подвергаются, как правило, продукты нормального метаболизма. [c.108]

Эндотермические процессы ассимиляции питательных веществ, идущие с поглощением энергии, часто называют анаболическими, а экзотермические процессы диссимиляций, связанные с выделением энергии,— катаболическими. Продукты, образующиеся в результате этих процессов, являются метаболитами, а все эти процессы в целом составляют обмен веществ — метаболизм. Синтез клеточных компонентов клетки обеспечивает конструктивный метаболизм, а энергию, необходимую для этих процессов,— энергетический метаболизм. [c.27]

Развитие гипергликемии при диабете можно рассматривать также как результат возбуждения метаболических центров в ЦНС импульсами с хеморецепторов клеток, испытывающих энергетический голод в связи с недостаточным поступлением глюкозы в клетки ряда тканей. Роль системы фруктозо-2,6-бисфосфата в регуляции метаболизма углеводов, а также нарушения ее функционирования при сахарном диабете см. главу 16. [c.360]

При работе умеренной интенсивности мышца может покрывать свои энергетические затраты за счет аэробного метаболизма. Однако при больших нагрузках, когда возможность снабжения кислородом отстает от потребности в нем, мышца вынуждена использовать гликолитический путь снабжения энергией. При интенсивной мышечной работе скорость расщеп- [c.655]

В фазе отмирания энергетические запасы клеток оказываются исчерпанными, и метаболизм прекращается. В большинстве промышленных процессов ферментацию останавливают и клетки собирают еще до наступления фазы отмирания. [c.352]

Хотя подавляющее большинство цианобактерий являются облигатными фототрофами, в природе они часто находятся длительное время в условиях темноты. В темноте у цианобактерий обнаружен активный эндогенный метаболизм, энергетическим субстратом которого служит запасенный на свету гликоген, ка-таболизируемый по окислительному пентозофосфатному циклу, обеспечивающему полное окисление молекулы глюкозы. На двух этапах этого пути с НАДФ Н2 водород поступает в дыхательную цепь, конечным акцептором электронов в которой служит О2. [c.314]

Хотя подавляющее большинство цианобактерий могут расти, используя только энергию света, т. е. являются облигатными фототрофами, в природе они часто находятся длительное время в условиях темноты. В темноте у цианобактерий обнаружен активный эндогенный метаболизм, энергетическим субстратом которого служит запасенный на свету гликоген. В качестве основного пути катаболизирования последнего идентифицирован окислительный пентозофосфатный цикл, обеспечивающий полное окисление молекулы глюкозы. На двух этапах этого пути с НАДФ-зависимых дегидрогеназ водород (электроны) поступает в дыхательную цепь. Транспорт электронов на конечный акцептор — молекулярный кислород, сопровождающийся на определенных этапах переносом протонов через мембрану, сопряжен с окислительным фосфорилированием. Синтезируемые в этом процессе молекулы АТФ используются для поддержания в темноте жизнедеятельности облигатно фототрофных цианобактерий. [c.277]

Биолог. Есть, Это митохондрии - как бы миниатюрные энергетические станции клетки. Они производят аденозинтрифосфат (АТФ) - соединение, богатое энергией, которое, превращаясь в аденозиндифосфат (АДФ), отдает ее процессам, требующим затрат энергии. Затем АДФ в митохондриях снова превращается в АТФ, и так непрерьшно обеспечиваются энергией все процессы метаболизма в клетках организма.,. [c.36]

Биолог. Да, Его называют еще единой энергетической валютой, так как он используется во всех живых организмах и растениях. Видимо, это дань ставшей очень модной сейчас экономике,,. Интересно, что по многим свойствам митохондрии очень похожи на бактерии их характерные размеры составляют несколько десятых микрометра, митохощфии имеют собственную ДНК и могут делиться самостоятельно, независимо от деления самой клетки, но "подстраиваясь" под ее потребности в энергии. Поэтому плотность митохондрий в клетках организма соответствует средней интенсивности процессов метаболизма [Христолюбова, 1977, Лузиков, 1980 Кемп, Арме, 1988], [c.36]

К основным питательным веществам, используемым микроорганизмами в качестве исходного сырья для биосинтеза, следует отнести углерод, азот и фосфор. При аэробном культивировании микроорганизмов в энергетическом метаболизме клетки непосредственное участие принимает кислород, выполняя роль акцептора электронов. С участием молекулярного кислорода происходит окисление углеводородного субстрата с последовательным образованием надвинного спирта, а затем жирной кислоты. При анаэробном процессе микроорганизмы получают энергию в результате окисления, когда акцепторами электронов выступают неорганические соединения. У фототрофов (фотосинтезирующих бактерий, водорослей) в качестве источника энергии служит энергия солнечной радиации. [c.10]

Органические кислоты имеют важное значение в метаболизме углерода, энергетическом обмене микроорганизмов, синтетических и диссимиляционных процессах. Использование кислот жирного ряда в качестве источника углерода зависит от вида и расы дрожжей, концентрации кислоты, длины ее углеродной цепи и степени электролитической диссоциации. Хорошими субстратами служат кислоты с длиной углеродной цепи от Сг до С4 (уксусная, пировиноград-ная, молочная, масляная и др.) при сравнительно низкой концентрации. Калийные соли кислот, содержащих в молекуле от 2 до 5 атомов углерода, стимулируют рост дрожжей в 1,4—3,3 раза по сравнению с соответствующими кислотами. [c.200]

Основной функцией тироксина и трииодтиронина является стимулирование энергетического метаболизма в других тканях. Уже давно установлено, что недостаток гормонов щитовидной железы приводит к понижению уровня основного обмена (гл. 3, разд. А, 5). Однако полностью [c.147]

Часто они выступают в роли окислителей, принимая в ходе окисления электроны от восстановленных органических соединений и передавая их далее кислороду. Коферменты переносят также электроны, необходимые для процессов восстановления, например в ходе идущего под действием света фотосинтеза. Исключительно велика во внутриклеточном энергетическом обмене роль аденозин-5 -трифосфата (АТР) и родственных ему соединений (дополнение 3-А). Важные функции внутри клеток выполняют гормоны и другие низкомолекуляриые регуляторные соединения, а также целый ряд промежуточных продуктов метаболизма (промежуточных метаболитов). [c.154]

Нуклеофильное замещение у атрма фосфора (табл. 7-1, реакция типа 1.В)—очень важный тип реакций ввиду большого числа участвующих в этом процессе ферментов и, их центральной роли в энергетическом метаболизме. [c.118]

Важное значение имеет реакция расщепления а-кетолов, в которой используется стадия в (рис. 8-3) с последующим обращением этой же стадии, но с другим акцептором альдегида. Эту реакцию катализирует транскетолаза [уравнение (9-15)] —фермент, необходимый в пентозо-фосфатных путях метаболизма и в фотосинтезе. Родственная реакция (рис, 8-4), которая имеет более сложный механизм, катализируется ферментом фосфокетолазой эта реакция играет важную роль в энергетическом метаболизме некоторых бактерий. Продуктом реакции, ка- [c.206]

Реакция г в табл. 8-4, напротив, не может быть осуществлена системой пиридиннуклеотидов вследствие неподходящего восстановительного потенциала. Необходима более сильная окисляющая система флавинов. (Однако обратная реакция, гидрирование связи С = С, частО протекает в биологических системах с участием восстановленного пи-ридиннуклеотида.) Реакции типа г имеют важное значение в энергетическом метаболизме аэробных клеток. Так, например, первой окислительной стадией при -окислении жирных кислот (гл. 9, разд. А,1) является а,р-дегидрирование ацил-СоА-производных жирных кислот. Аналогичной реакцией, протекающей в цикле трикарбоновых кислот, является дегидрирование сукцината в фумарат [c.258]

Последнее соединение мажет катаболизироваться более или менее обычными путями в ходе реакций, непригодных для атаболизма самого глутамата. Таким образом, эта начальная перегруппировка является обязательной стадией энергетического метаболизма указанного анаэроба. [c.283]

Скорость окислительных стадий цикла определяется скоростью реокисления NADH в цепи переноса электронов. При некоторых условиях ее может лимитировать скорость поступления Ог. Однако в аэробных организмах она обычно определяется концентрацией ADP и (или) Р , доступных для превращения в АТР в процессе окислительного фосфорилирования (гл. 10). Если в ходе катаболизма образуется больше АТР, чем это необходимо для энергетических потребностей клетки, концентрация ADP падает до низкого уровня, выключая, таким образом, процесс фосфорилирования. Одновременно АТР, присутствующий в высоких концентрациях, действуя по принципу обратной связи, ингибирует процессы катаболизма углеводов и жиров. Это ингибирование осуществляется во многих пунктах метаболизма, часть которых показана на рис 9-3. Важным участком, на котором осуществляется такое ингибирование, является пируватдегидрогеназный комплекс (гл 8, разд К2) [19]. Другим таким участком сложит цитратсинтетаза— фермент, катализирующий первую реакцию цикла трикарбоновых кислот [20]. Правда, существуют сомнения относительно того, имеет ли такое ингибирование физиологическое значение [16]. Уровень фосфорилирования аденилатной системы может регулировать работу цикла еще и другим способом, связанным с потребностью в GDP на стадии е цикла (рис. 9-2). В митохондриях GTP в основном используется для превращения АМР в ADP. Следовательно, образование GDP зависит от АМР — соединения, которое образуется в митохондриях при использовании АТР для активации жирных кислот [уравнение (9-1)]. [c.324]

Некоторые из этих путей включают реакции, сопровождающиеся выделением энергии, запасаемой в виде АТР, большая часть которой используется в дальнейшем для энергетического обеспечения восстановительных процессов биосинтеза. В ходе этих восстановительных процессов образуются менее реакционноспособные гидрофобные липидные групировки и боковые цепи аминокислот, которые так необходимы для сборки нерастворимых внутриклеточных структур. Структурная организация природных олигомерных белков, мембран, микротрубочек и волокон является результатом агрегации, обусловленной сочетанием гидрофобных взаимодействий, электростатических сил и водородных связей. Главный результат метаболизма состоит в синтезе сложных молекул, которые весьма специфическим образом самопроизвольно взаимодействуют друг с другом, образуя требуемые для организма структуры— богатые липидами цитоплазматические мембраны, регулирующие вместе с внедренными в них белками поступление веществ в клетки. [c.502]

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]

Слиянию генов могла принадлежать важная роль в процессе эволюции основных метаболических путей. Энергетический путь метаболизма каждого из перечисленных ниже ферментов определился, вероятно, в результате объединения копии изначального (ди)нук-леотидсвязывающего домена с одним или большим числом других доменов, отличных от первого фосфоглицераткиназа [235, 310, 311], дегидрогеназы, специфичные соответственно к глицеральдегид-3-фосфату, лактату, малату и алкоголю [91], и гликоген-фосфорилаза [236]. Как обсуждалось в разд. 5.4, (ди)нуклеотидсвязывающий домен представляет N-концевую часть первых четырех ферментов, тогда как в алкогольдегидрогеназе он расположен в С-концевой части, а в фосфорилазе — в середине цепи. Это указывает на то, что ограничения в пространственном расположении доменов не вызывали затруднений при их использовании в качестве составных блоков для построения самых сложных белков в процессе эволюции. [c.229]

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]

Аденозинтрифосфат играет ключевую роль во внутреннем метаболизме. В 1941 г. Липманн предложил концепцию энергетиче-ски-богатых фосфатных связей для того, чтобы объяснить, почему кажется, что стандартная свободная энергия гидролиза АТР и других родственных фосфатов, например креатинфосфата, является существенно более высокой, чем стандартная свободная энергия гидролиза других фосфатов, таких как АМР [36]. Эту концепцию часто применяли при обсуждении реакций АТР [37]. В ряде случаев было заявлено, что АТР может запасать энергию, освобождающуюся в результате деградационных процессов метаболизма и может использовать запасенную энергию по мере необходимости для осуществления синтетических реакций. Недавно концепция энергетически-богатых фосфатных связей была подвергнута критической переоценке [38] и сделан вывод, что концепция Липманна применима лишь для замкнутых систем, с энер-гетически-связанными реакциями. Поскольку реальные организмы являются открытыми системами, то к ним, строго говоря, не может быть применена концепция энергетически-богатых связей и, несмотря на то, что эфиры фосфатов могут быть расположены в порядке уменьшения стандартной свободной энергии их гидролиза, это может служить лишь указанием на направление трансфосфо-рилирования в замкнутой системе. [c.147]

Хлебопекарные дрожжи обладают и бродильной активностью, но чтобы достигнуть использования сахаров только для образования биомассы, спиртовое брожение надо ограничить всеми доступными средствами. Это достигается интенсивной аэрацией среды, а также поддержанием низкой концентрации сахара в ней (0,5—1,5%). При высокой концентрации сахаров имеет место катаболигная репрессия ферментов цикла Кребса и переключение энергетического метаболизма преимущественно на брожение. Чтобы избежать этого, сахар в среду подают непрерывно с постоянной или возрастающей скоростью притока. [c.103]

Ряд культур дрожжей, в том числе Sa haromy es, в условиях недостаточного обеспечения среды кислородом и при наличии углеводов получают энергию путем анаэробного расщепления сахаров (гликолиз) при этом образуется этанол. Как только в среде появляется кислород, клетки дрожжей сразу переключаются на энергетически более выгодный аэробный метаболизм (Пастеровский эффект) и способны метаболизировать не только глюкозу, но и накопившийся в среде этанол. Усваивать этанол дрожжи могут благодаря наличию в их клетках фермента алько-гольдегидрогеназы (рис. 41). [c.106]

Нуклеиновые кислоты составляют существенную небелковую часть сложного класса органических веществ, получивших название нуклеопротеинов (см. главу 2) последние являются основой наследственного аппарата клетки хромосом. Белковые компоненты нуклеопротеинов подвергаются многообразным превращениям, аналогичным метаболизму белков и продуктов их распада—аминокислот, подробно рассмотренному в главе 12. О нуклеиновых кислотах, их структуре и функциях в живых организмах в последнее время накоплен огромный фактический материал, подробно рассмотренный в ряде специальных руководств и монографий. Помимо уникальной роли нуклеиновых кислот в хранении и реализации наследственной информации, промежуточные продукты их обмена, в частности MOHO-, ди- и трифосфатнуклеозиды, выполняют важные регуляторные функции, контролируя биоэнергетику клетки и скорость метаболических процессов. В то же время нуклеиновые кислоты не являются незаменимыми пищевыми факторами и не играют существенной роли в качестве энергетического материала. Далее детально рассматриваются (помимо краткого изложения вопросов переваривания) проблемы метаболизма нуклеиновых кислот и их производных, в частности пути биосинтеза и распада пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, современные представления о биогенезе ДНК и РНК и их роли в синтезе белка. [c.469]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология