Метаболизм энергетика

Особенности метаболизма нервной ткани. Интенсивность обновления богатых энергией фосфорных соединений в головном мозгу очень велика, поэтому содержание АТФ и креатинфосфата в мозговой ткани характеризуется значительным постоянством. Прекращение доступа кислорода (даже на 10-15 с вследствие нарушения кровоснабжения мозга) повреждает энергетику нервных клеток. Это выражается наступлением обморочного состояния. При нормальных условиях энергетические потребности зрелого мозга обеспечиваются почти полностью за счет гликолиза. У человека (в состоянии покоя) на долю мозга приходится приблизительно 20% потребления О2, в то время как масса мозга составляет лишь 2% от массы тела. Мозг эф- [c.452]

Поскольку у большинства сахаров при каждом из атомов углерода имеется атом кислорода, химическая атака, приводящая к окислению, оказывается возможной в любой точке молекулы. Каждый сахар содержит потенциально свободную альдегидную или кетонную группу, и карбонильная группа может быть легко перемещена в соседнее положение с помощью изомераз. Альдольное расщепление также оказывается возможным во многих точках. По этим причинам метаболизм углеводов сложен и разнообразен. Однако в энергетике большинства организмов, в том числе и человека, гликолитический ) путь, с помощью [c.335]

Настоящий раздел практикума посвящен экспериментальным приемам, использующимся при изучении биоэнергетических механизмов тканей животных. Употребление понятия биоэнергетика применительно к данному разделу требует некоторых пояснений. Любую ферментативную реакцию можно характеризовать как с точки зрения химического механизма и скорости ее протекания, так и с позиций энергетики — установление констант равновесия отдельных стадий или суммарного процесса, непосредственно связанных с термодинамическими понятиями и величинами. Тем не менее, говоря о биоэнергетике, обычно подразумевают реакции, приводящие к эндергоническому образованию АТФ из АДФ и неорганического фосфата. К таким реакциям относятся дыхательное фосфорилирование, фотофосфорилирование и реакции субстратного фосфорилирования АДФ, связанные с гликолизом и протеканием цикла трикарбоновых кислот. В силу традиции исследования в области биоэнергетики на кафедре биохимии МГУ ограничены тканями животного происхождения. С количественной же точки зрения реакции дыхательного фосфорилирования заведомо превалируют над гликолизом и субстратным фосфорилированием в цикле трикарбоновых кислот. Таким образом, настоящий раздел практикума фактически посвящен описанию экспериментальных подходов к изучению метаболизма митохондрий — внутриклеточных органелл, ответственных за дыхательное фосфорилирование. [c.403]

Совершенно особую роль в процессах метаболизма, и именно в его энергетике, играют трифосфаты, построенные по тому же типу, что и мононуклеотиды, но содержащие не одну, а три фосфатные группы. Отщепление одной или двух из них вследствие гидролиза освобождает энергию, которую клеточные аппараты используют для разнообразных целей химических синтезов, поддержания температуры, люминесценции, механической (мышечной, например) работы и др. Образующиеся в результате гидролиза ди- или монофосфаты вновь фосфорилируются, давая трифосфат. Наиболее изученным представителем таких веществ является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) [c.183]

Анализ энергетики активного транспорта необходимо начать с простой модели. В коже лягушки и мочевом пузыре жабы, по-видимому, имеется только один значимый процесс активного транспорта, а именно транспорт натрия и,следовательно, только один значимый выходной процесс термодинамической системы. Несмотря на значительную сложность биохимических тканей, мы предположим, что можно выделить один метаболический процесс, который приводит в движение активный транспорт. Такая модель представлена на рис. 7.1. Здесь единственный процесс — метаболизм субстрата — связан с единственным выходным процессом — транспортом натрия. В этой модели, очень похожей на общую схему, изображенную на рис. 4.1, реакция превращения М а N в Р и Q создает свободную энергию, которая обеспечивает активный транспорт через мембрану. [c.120]

У прокариот с хемотрофным типом энергетического метаболизма одно и то же соединение служит донором электронов, большая часть которых перемещается в соответствии с термодинамическим градиентом, что приводит к выделению свободной энергии, а меньшая — используется для образования восстановителя, потребляемого в конструктивном метаболизме. Это положение справедливо в отношении прокариот с энергетикой бродильного и дыхательного типов, при использовании в качестве энергетических ресурсов органических и неорганических соединений. У фототрофов использование света в качестве источника энергии требует дополнительного подключения химических соединений, служащих донорами электронов для образования восстановителя. Это связано со спецификой света как энергетического ресурса для живых систем. [c.109]

Таким образом, измерение приращения энтальпии в некотором процессе может быть осуществлено при проведении этого процесса в калориметре при постоянном давлении. Именно так проводили свои эксперименты А. Лавуазье и П. Лаплас, изучая энергетику метаболизма в живом организме. [c.16]

Законы термодинамики позволяют решать важные задачи при исследовании процессов метаболизма в биологических системах. В частности, по известным концентрациям питательных веществ и продуктов их превращения в тканях организма можно не только рассчитывать энергетику, но и предсказывать преимущественное направление биохимических превращений. Такие расчеты и предсказания очень важны для разработки методов медицинской диагностики. При этом удобно пользоваться не [c.32]

Пространственная разобщенность отдельных ступеней метаболизма аминокислот (так называемая метаболическая компартментализация) создает условия для пространственного разобщения энергетического метаболизма и не связанных с энергетикой функций и превращений аминокислот. [c.68]

Как известно, электрон является легчайшей и чрезвычайно активной частицей. Роль протона и атома водорода в эволюции химических систем, вероятно, еще более значительна. Протоны участвуют в синтезе ядер элементов, определяя (косвенно) все стадии жизни звезд, и в важнейших стадиях метаболизма в клетках их перенос от молекул органических соединений к кислороду лежит в основе энергетики организма. [c.145]

Исследование процессов метаболизма также началось на рубеже XIX в. На основе открытого М. В. Ломоносовым закона сохранения материи и накопившихся к концу XVIII в. экспериментальных данных французский ученый А. Лавуазье количественно исследовал и объяснил сущность дыхания, отметив роль кислорода в этом процессе. Работы Лавуазье стимулировали исследования по энергетике метаболизма и уже в начале XIX в. были определены количества теплоты при сгорании 1 г жиров, белков и углеводов. Примерно в это же время работами Дж. Пристли и Я. Ингенхуза был открыт процесс фотосинтеза. Из живых объектов К. Шееле вьщелил рад органических кислот, Д. Руэлль — мочевину, Ф. Конради — холестерин. [c.5]

Некоторые исследования, касающиеся метаболизма, также были начаты еще в XIX и даже в XVIII в. под давлением нужд медицины и сельского хозяйства. Особого упоминания заслуживают фундаментальные исследования Антуана Лавуазье по дыханию, выполненные в период с 1779 по 1784 г. Сравнивая при помощи калориметрических методов количества тепла, выделяемые при горении и при дыхании живых клеток, Лавуазье пришел к выводу, что дыхание — это, по существу, то же горение, хотя и более медленное, но в принципе не сильно отличающееся, например, от горения древесного угля. Это открытие стимулировало исследования по энергетике метаболизма, в результате чего уже в начале XIX в. были определены количества тепла, выделяемые при сгорании одного грамма углеводов, жиров и белка. Приблизительно в то же время Теодор Шванн открыл, что процесс брожения имеет биологическое происхождение. Шванн показал, что дрожжи — это растительный организм, способный превращать сахар в спирт и СОг- Многие ведущие химики того времени (среди них Берцелиус, Вёлер и Либих) считали дрожжи неживыми и полагали, что брожение зависит исключительно от присутствия кислорода. [c.10]

Со стороны растения-хозяина энергетика клубеньков обеспечивается синтезом клубенек-специфичных изоформ ферментов С-метаболизма (табл. 4.5, рис. 4.5). Среди них одно из центральных мест занимает саха-розосинтаза (88), гидролизующая сахарозу с участием уридиндифосфата. В клубеньках сои 88 составляет 3—4 % от общего количества растворимых белков цитозоля. Образующиеся в результате гидролиза гексозы (глюкоза и фруктоза) претерпевают обычный путь катаболизма — гликолиз. Альтернативный путь — пентозофосфатный цикл, по-видимому, имеет в клубеньках второстепенное значение. [c.180]

Количество кислорода, используемого во время работы из миоглоби-новых депо красных мышечных волокон, относительно невелико у человека с массой тела более 70 кг оно составляет всего около 500 мл. Однако эти запасы кислорода играют важную роль в поддержании аэробного метаболизма во время интенсивной прерывистой мышечной работы. При этом участие миоглобиновых резервов кислорода может достигать 90 % общего энергетического запроса, что превышает относительную долю участия в энергетике работы фосфагенов и анаэробного гликолиза. Миоглобиновые запасы кислорода быстро восполняются в течение первых минут восстановления после завершения работы. Этот процесс наряду с затратами О2 на ресинтез КрФ составляет основной объем быстрой фракции кислородного долга. [c.368]

Энергетика транспортных процессов. Концентр и ровашю веществ внутри клеток требует затраты энергии, создании своего рода энергетического привода , который превращает равновесный процесс облегченной диффузии в одновекторпый процесс активного транспорта. Сопряжение транслокации субстрата с энергией метаболизма может осуществляться двумя основными путями. [c.56]

Теперь уже не вызывает никаких сомнений, что существование метаболической составляющей реально выралсается в активной роли паренхимных клеток в создании корневого давления, роли, в чем-то сходной с секреторной. Участие этих клеток в транспорте воды непосредственно зависит от метаболизма и энергетики, целостности клеточных мембран, наконец, от двигательных и сенсорных систем и, возможно, координирующего действия медиаторов. [c.135]

Если положение в ближайшем будущем не изменится, то при изученпи водного обмена растений все специфические только для биологии вопросы физиологической регуляции, взаимосвязей водообмена с общим метаболизмом и энергетикой, возбудимости, раздражимости и другие могут получить упрощенное, механистическое, а по существу просто ошибочное толкование. [c.227]

Еще одна трудность, связанная с классическим описанием,, состоит в том, что при рассмотрении кожи лягушки на языке электрических аналогий имеется опасность предположения о существовании постоянной или стехиометрической зависимости между скоростями транспорта и метаболизма при всех условиях эксперимента [18,20]. Отсюда иногда возникало убеждение, что линейная зависимость между скоростями транспорта и метаболизма доказывает существование стехиометрии и позволяет рассчитать стехиометрические соотношения, несмотря на то что линейность не эквивалентна пропорциональности. К тому же, когда экспериментально обнаруживается переменная стехиометрия, как часто случается, например, при исследовании окислительного фосфорилирования, это приписывают обычно техническим недостаткам, вместо того чтобы исследовать ее внутренний смысл. Полное сопряжение (стехиометрия) транспорта и метаболизма фактически найдено в идеальных электрохимических ячейках. Однако в биологических системах следовало бы ожидать частичного десопряжения вследствие либо разложения метаболических интермедиатов, либо диссипации градиента электрохимического потенциала из-за утечки [16]. В таких случаях поддержание разности электрохимических потенциалов в ткани, даже в отсутствие результирующего потока, потребовало бы затраты метаболической энергии. Это находится в очевидном противоречии с трактовкой, лежащей в основе уравнения (4.1), которая подразумевает, что в отсутствие результирующего потока скорость совершения работы (1У Х скорость натриевого транспорта) будет равна нулю. Считается, что уравнение (4.1) дает только минимальную величину необходимой скорости расходования метаболической энергии,, но если это так, то данная трактовка несколько утрачивает свою ценность как средство точного анализа энергетики транспортной системы. [c.55]

Важная роль фосфатов в процессах метаболизма стала ясна после того, как были выяснены химические детали гликолиза и установлено, какую роль в этом процессе играют АТР, аденозиндифосфат (ADP) и неорганический фосфат (Р ). Вначале АТР рассматривали как переносчик фосфатных радикалов в процессе фосфорилирования. Роль АТР в биохимической энергетике была установлена в экспериментах, показывающих, что в процессе мышечного сокращения происходит распад АТР и креатинфос-фата и что их ресинтез осуществляется за счет энергии, поступающей от протекающих в мышце окислительных процессов. Окончательную ясность внес Липман, который ввел представление о богатых энергией фосфатах и богатой энергией фосфатной связи и указал на их роль в биоэнергетике. [c.113]

Возвращаясь к невозможности строгого разделения конструктивных и энергетических процессов, отметим, что относительные вклады гликолиза и ЦТК в энергетику и биосинтезы зависят от скорости роста организма. Изотопные исследования показали, что при высокой скорости роста Es heri hia соИ на среде с глюкозой ЦТК обеспечивает биосинтезы, тогда как гликолиз выполняет чисто энергетическую роль. При замедлении скорости роста их роли меняются основная энергетическая функция принадлежит ЦТК, а гликолиз используется для гликогенеза, обеспечивая синтез и запасание полисахаридов в клетке. Такие пути метаболизма, играющие как энергетическую, так и конструктивную роль, принято называть амфиболическими. [c.66]

В связи с этим было разработано несколько интегральных схем, связывающих воедино действие фотопериода пли же красного и дальнего красного света на мембранные процессы, па энергетику, метаболизм, биосинтез гормональных регуляторов и в конечном счете на морфогенез. Кроме того, компонентами этпх схем выступают фитохром, как фоторецептор в явлениях фотоморфогенеза и фотопериодизма, а такнле эндогенный циркадный ритм как биологический измеритель времени (биологпческпе часы). [c.456]

Проблема взаимодействия процесса окислительного фосфорилирования с другими метаболическими системами клетки может решаться помощью различного рода кинетических моделей. Их рассмотрение не входит в нашу задачу. Отметим лишь, что такие исследования успешно развиваются, например, в работах Е. Е. Селькова, В. В. Дьшника и др. [14—17]. В их кинетических моделях, описывающих взаимодействие, роль и вклад в энергетику различных подсистем энергетического метаболизма (например, гликолиза и ЦТК), учтена не только стехио-метрическая регуляция скоростей АДФ-зависимых реакций, но и аллостерический контроль ряда ключевых ферментов (гликогенфосфорилазы, фосфофруктокиназы, пируватдегидрогеназы, цитратсинтетазы и изоцитрат-дегидрогеназы), обеспечивающих поддержание диапазона стабилизации АТФ (изменения концентрации АТФ [c.84]

Пастояш ее пособие посвяш ено одному из центральных блоков метаболизма - дыхательным процессам митохондрий, тесно связанным с энергетикой дыхания. В нем подробно изложены и различные современные методы исследования белков. Специальный раздел пособия знакомит с приборами и приемами работы на них. [c.4]

Клетки извлекают энергию из окружающей среды и превращают питательные вещества в клеточные компоненты при помощи высокоинтегрированной системы химических реакций, называемой обменом веществ, или метаболизмом. Наиболее ценная для понимания энергетики метаболизма термодинамическая концепция - это концепция свободной энергии, являющейся критерием способности системы выполнять полезную работу при постоянном давлении и постоянной температуре. Реакция может протекать спонтанно только при отрицательном значении изменения свободной энергии (АС). АС не зависит от пути, по которому идет реакция, и зависит только от природы реагирующих веществ и их активности (которую можно иногда примерно определять по их концентрации). Изменение свободной энергии реакции в условиях, когда активность реагирующих веществ и образующихся про- [c.20]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология