Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Молекулярная структура биологических систем
Основу жизни представляют биополимеры – длинные молекулы белков и нуклеиновых кислот, слагающиеся из мономеров – аминокислот и нуклеотидов. Основными компонентами живых систем являются белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и жиры. Химический процесс, который ведет к связыванию мономеров и олигомеров с выделением воды (дегидратацией), называется конденсацией. Белки. Во всех живых организмах белки играют исключительно важную роль: они участвуют в построении клеток, тканей и органов; являются биокатализаторами (ферментами) многих тысяч биохимических реакций; выполняют транспортные функции (гемоглобины); являются гормонами и защитными веществами (иммуноглобулины) и др. Существуют тысячи белков и у каждого – своя, только ему свойственная функция. Важнейшей функцией белков является структурная. Волосы, ногти, наружный слой кожи, все они состоят из кератина. Около одной трети всего белка, который содержится в теле животного, приходится на другой белок – коллаген. Прочные волокна коллагена можно обнаружить в костях, хряще, сухожилиях и других соединительнотканных образованиях. К кератину и коллагену следует отнести и альбумин, обладающий большой растворимостью, определяющей вязкость его концентрированных растворов. Альбумин участвует в направлении потока жидкостей и отходов процесса обмена веществ из клеток к капиллярным венулам. Мышечные волокна построены из миофибрилл, которые почти полностью состоят из двух белков – миозина и актина. Почти весь строительный материал состоит из белков, даже хромосомы состоят наполовину из белков – гистонов. Клетка состоит из сложных химических соединений, которые ей приходится синтезировать из относительно простых веществ. Сахара, крахмал, жиры, витамины, гормоны, белки – это все конечные продукты многочисленных химических реакций. К этому следует добавить еще множество реакций, связанных с расщеплением сложных веществ с целью выведения их из организма или для использования заключенной в них энергии. Физические условия внутри клеток не способствуют быстрому протеканию реакций. Внутриклеточная среда обычно нейтральна, температура ее невысока – 37 оС у теплотворных животных, включая человека, и значительно ниже у холоднокровных животных и растений. В этих условиях большинство реакций идет очень медленно. И тем не менее химические реакции в живых клетках протекают чрезвычайно быстро, благодаря участию биокатализаторов – ферментов. При этом скорость этих реакций может увеличиваться в миллионы и даже в десятки миллионов раз. Клетки содержат многие тысячи ферментов. Фактически каждую химическую реакцию, осуществляемую в живом организме, катализирует свой специфический фермент. Все ферменты являются белками.
Гемоглобин выполняет транспортную функцию по переносу кислорода в крови, который необходим клеткам животных. Он нужен митохондриям, чтобы осуществлять окисление питательных веществ до углекислоты и воды. По системе сосудов кровь проникает во все участки тела, доставляя клеткам питательные вещества и кислород. Но если бы весь гемоглобин, необходимый для транспорта кислорода, был растворен непосредственно в плазме крови, то кровь сделалась бы очень вязкой и ее невозможно было бы проталкивать через сосуды. Поэтому гемоглобин «упакован» в красные кровяные тельца – эритроциты. Гемоглобин забирает кислород в легких, где его концентрация высока, и освобождается от него в тканях, где она ниже. Гемоглобин так чувствителен к изменениям концентрации кислорода, что отдает его больше тем тканям, которые в нем больше нуждаются, например, работающим мышцам. Другой очень сходный с гемоглобином белок, миоглобин, тоже красного цвета и тоже содержащий железо, находится в мышцах. Присоединяя кислород, миоглобин создает его резерв в мышечной ткани. Гормоны (от греч. – возбуждаю, привожу в движение) – это биологически активные вещества, вырабатываемые в организме специализированными клетками или органами (железами внутренней секреции). Они оказывают целенаправленное влияние на жизнедеятельность других органов и тканей. Позвоночные животные и человек имеют высокоразвитую систему желез (гипофиз, надпочечники, половые, щитовидная и другие). Они посредством гормонов, выделяемых в кровь, участвуют в регуляции всех жизненно важных процессов – роста, развития, размножения, обмена веществ. Каждый из гормонов влияет на организм в сложном взаимодействии с другими гормонами. В целом гормональная система совместно с нервной системой обеспечивает деятельность организма как единого
Важнейшую роль в борьбе организма с болезнью, особенно в явлениях иммунитета, играют циркулирующие в крови белки, называемые антителами. Антитела вырабатываются в ответ на проникновение в организм чужеродных веществ, называемых антигенами. Носителями антигенов могут быть вирусы, бактерии, а также эритроциты, попадающие в организм при переливании крови, если группа крови донора несовместима с группой крови больного. Антигеном может быть чужеродный белок, например, бактериальный токсин. Антитела вырабатываются в самом организме или вводятся в него в готовом виде с прививками. Специфичность – типичное свойство антител. Они реагируют только с теми антигенами, которые вызвали их синтез. Антитело, соединяясь с антигеном, образуют стойкий комплекс антиген–антитело. Чужеродные белки, токсины, соединившись с антителами, становятся безвредными. Белки представляют собой биополимеры, состоящие из аминокислот. Молекулы аминокислот включают группы атомов с противоположными свойствами. Одна – карбоксилфункциональная группа, с отчетливо выраженными свойствами кислоты (СООН). Другая – аминогруппа (NH2), напротив, придает соединению свойства основания. Общая структурная формулами аминокислот R | Н – С – СО2 – | NH3+
Отметим, что при комнатной температуре и нейтральном РН карбоксильная группа Перечень аминокислот, выделенных из природных белков, и их генетический код приведены в таблице 12. Соединение двух аминокислот осуществляется пептидной связью. При этом образу-ется молекула воды путем объединения атома кислорода карбоксильной группы одной аминокислоты и атомов водорода аминогруппы другой аминокислоты (Н+ + ОН- = Н2О). Продукт этой реакции – дипептид – содержит пептидную связь, ответственную за объединение аминокислот в белки:
R1 О R2 О R1 O R2 О | // | // | || | // Н3N+ – C – C + Н2 N+ – C – C Н3N+ – C – С – N – C – C + Н2 O | \ | | \ | | | \ H О- H H О- H H H О-
аминокислота I аминокислота II дипептид вода
O || – C – N – | H пептидная связь Пептидные связи между аминокислотами, образующими белки, возникают между карбоксильной и аминогруппами и не затрагивают R-группы. Простейшая аминокислота – глицин; в ней R-группа – это просто атом водорода (Н). Полипептиды, или белки, – это цепочки из многих аминокислот, соединенных пептидными связями:
H R О R O R O R O R O R O | | || | || | || | || | || | || Н N+ – C – C – N – C – C – N – C – C – N – C – С – N – C – C – N – C – C – O- | | | | | | | | | | | | H H H H H H H H H H H H
При образовании полипептида из n -аминокислот освобождается n –1 молекул воды. Обратный процесс – расщепление полипептида на составляющие его аминокислоты и присоединение воды – называется гидролизом. В настоящее время известно бесчисленное множество белков, составленных всего из 22 аминокислот. Чем же отличаются белки друг от друга? Не только составом, и даже не столько составом, сколько взаимным чередованием аминокислот. В строении молекул белков различают четыре уровня организации. Первичная структура – под этим термином понимают аминокислотный состав белка и тот порядок, в котором аминокислоты в полипептидной цепи следуют друг за другом. На одном конце цепи находится аминокислота, в которой свободной является аминогруппа. Это N-конце-вая аминокислота. С другого конца цепи расположена аминокислота, в которой аминогруппа связана со всей молекулой, а карбоксильная группа свободна. Это С-концевая аминокислота
N – конец С – конец
Первичная структура белка записывается, как последовательность аминокислот, причем перечисление аминокислот начинают с N-конца и заканчивают С-концом (рисун-
Для обозначения аминокислот в формулах белков используют их сокращенные названия, которые приведены в таблице 12. В настоящее время расшифрованы первичные структуры многих сотен белков, большинство из которых являются ферментами. Знание структуры позволяет понять механизм их действия в процессе, происходящим в клетке. Кроме того, синтез белка невозможно осуществить, не зная его первичной структуры. В 1958 г. английский ученый Сэнгер был удостоен Нобелевской премии по химии за расшифровку первичных структур белков. Конфигурация белковой молекулы в пространстве во многом определяется сходством строения аминокислот. Во-первых, во всех аминокислотах аминогруппа находится по отношению к карбоксилу в так называемом -положении (т.е. разделены они только одним атомом углерода, к которому присоединены все остальные группировки). И второе, у всех аминокислот группы вокруг асимметрического атома углерода расположены одинаковым образом (L-конфигурация). Оба эти свойства структуры аминокислот играют решающую роль в образовании, характерной для белков, упорядоченной структуры. Эта структура – -спираль, открытая Полингом и Кюри в 1939 г., показана на рисунке 120б2. Молекулы белков укладываются в спирали так, что атомы углерода с карбонильным кислородом, асимметрические атомы углерода и атомы азота образуют остов этой спирали, а все остальные группы отходят в стороны от этого цилиндра. Между кислородом карбонильной группы и водородом аминогруппы возникает водородная связь. Эта связь гораздо слабее ковалентной связи и одну водородную связь легко разорвать. Но вдоль белковой молекулы таких водородных связей сотни, поэтому спиральная структура белка довольно устойчива. -Спираль не является единственным способом упаковки молекул белка. Две длинные молекулы могут существовать в виде прямых нитей, которые соединяются между собой при помощи тех же водородных связей. Такая упаковка называется -структурой, она также открыта американским ученым Лайнусом Полингом. Способ пространственной упаковки аминокислотных остатков – -спираль или -структура – называется вторичной структурой. -Спираль довольно гибкое образование. Благодаря гидрофобным взаимодействиям гибкая боковая цепь сворачивается в клубок. Гидрофобные взаимодействия также являются результатом образования водородных связей. Но эта связь не между различными группами самой полипептидной цепи, а между этими группами и водой. Те группы, которые могут образовывать водородные связи, вытягиваются на поверхность, в область контакта с водой, а остальные (гидрофобные) оказываются упрятанными во внутренней части молекулы. (Белки «сухие» внутри и «мокрые» снаружи). В результате отдельные участки спирали сближаются, молекула изгибается и свертывается в клубок. Формируется третичная структура белка. На рисунке 120б3 показана третичная структура миоглобина. У каждого белка своя последовательность аминокислот, а значит, и боковые группы расположены различным образом. Таким образом, первичная структура белка, в конечном счете, определяет его третичную структуру. Третичная структура – не самая высшая ступень организации белковой молекулы. Многие белки состоят из нескольких полипептидных цепей, которые сворачиваются в единый комплекс. Так, молекула гемоглобина состоит из четырех полипептидных цепей, свернутых в глобулу. Способ пространственной организации нескольких полипептидных субъединиц – это четвертичная структура белка.
Нарушение природной структуры белка называется денатурацией. Она может возник-нуть под действием высокой температуры, химических веществ и т.д. Белки могут служить источником энергии для клетки. При недостатке углеводов и жиров окисляются молекулы аминокислот. Освободившаяся при этом энергия используется на поддержание процессов жизнедеятельности организма. Углеводы. Другими строительными блоками живой материи являются сахара – 1. Энергетическая функция. Энергия, заключенная в химических связях продуктов питания, высвобождается в организме и используется для поддержания его жизнедеятельности. Во многих видах продуктов содержится значительное количество крахмала. 2. Структурная функция. Во всех без исключения тканях и органах обнаружены углеводы, их производные. Рибоза и дезоксирибоза играют важную роль в качестве составных частей нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Углеводы входят в состав оболочек клеток и субклеточных образований. Принимают участие в синтезе многих органических соединений. В растениях полисахариды выполняют и опорную функцию. 3. Защитная функция. Вязкие секреты (слизи), выделяемые различными железами, богаты углеводами и их производными, в частности, гликопротеидами. Они предохраняют стенки полых органов (пищевод, кишки, желудок, бронхи) от механических повреждений, проникновения вредных бактерий и вирусов. Состав подавляющего большинства сахаров можно выразить общей формулой С n (Н2О) m . Различия между сахарами едва уловимы. Глюкоза и галактоза, например, имеют почти одинаковую структуру. Обе содержат цепочку из шести углеродных атомов, к пяти из которых присоединены гидроксильные группы (ОН), а шестой соединен двойной связью с кислородом (О), образуя альдегидную группу >С = О. И все же глюкоза и галактоза различны, и это различие может определить судьбу ребенка с редкой наследственной болезнью галактоземией. Такие дети не усваивают галактозу, которая содержится в молоке. Если они получают пищу, в которой галактоза заменена другим сахаром (например, глюкозой), то они развиваются нормально, если же получают обычную пищу, становятся слабоумными. Различие между глюкозой и галактозой заключается в пространственной конфигурации асимметричного углеродного атома. В молекуле глюкозы четыре неравноценных асимметрических атома углерода. Значит, для такого соединения возможно 24 = 16 стереоизомеров, которые образуют 8 пар зеркально оптических антиподов. Каждое соединение из восьми представляет диастереомер, с присущими только ему физическими свойствами (растворимость, температура плавления, температура кипения и т.п.). Глюкоза, как и галактоза, являются диастереомерами обширного семейства гексоз, то есть углеводов с шестью углеродными атомами. Помимо глюкозы и галактозы в это семейство входят аллоза, альтроза, манноза, гулоза, идоза и талоза. Каждое из этих соединений существует в виде двух оптических антиподов, различающихся только знаком вращения плоскости поляризации света (влево или вправо). Интересно отметить, что в природе встречаются только D-сахара, L-антиподы были получены синтетически, и они организмами не усваиваются, а некоторые из них даже ядовиты. Сахара могут различаться и по другим особенностям структуры. Обычно в молекуле сахара гидроксильные группы имеются при всех углеродных атомах, кроме одного, соединенного двойной связью с атомом кислорода. В глюкозе и галактозе кислород, присоединенный двойной связью, находится у первого углеродного атома. В молекуле фруктозы такой кислород связан не с первым, а со вторым углеродным атомом. Не все сахара Рисунок 121
Шестиугольники или пятиугольники лежат в плоскости, перпендикулярной к плоскости чертежа (ближайшую к читателю связь между углеродными атомами обозначают утолщенной линией. Семейство углеводов, содержащее в цепи более трех атомов углерода, может быть синтезировано из глицеринового альдегида (триозы) путем наращивания углеродной цепи на один, два или три атома. Глюкоза, фруктоза и ряд других углеводов – это своего рода фрагменты, мономеры, из которых построены длинные цепи полисахаридов – соединений, играющих важную роль в живой природе. Молекула обычного сахара, или сахарозы, составлена из двух более простых углеводов: -формы шестичленной циклической глюкозы и -формы пятичленный циклической фруктозы. В этой реакции образуется связь между С-1-атомом глюкозы и С-2-атомом фруктозы – так называемая гликозидная связь (см. рисунок 121). Если соединить в цепочку большое число звеньев -глюкозы, то получим крахмал. Число глюкозидных связей в макромолекуле крахмала достигает сотен тысяч. Если для построения такой гигантской молекулы использовать не -форму глюкозы, а звенья -глюкозы, то получим целлюлозу, или клетчатку, которая в растениях образует оболочку клеток. Основания, нуклеозиды и нуклеотиды. В 1868 г. Ф. Мишер из клеточных ядер выделил нуклеиновые кислоты, а Коссель в 1879 г. определил их основные составные части: фосфорная кислота, пуриновые и пиримидиновые основания и сахара. В начале XX в. Левин устанавливает, что в клетках имеются два вида нуклеиновых кислот. В состав первой в ка-честве сахара входит D-рибоза, углеводный компонент второй кислоты D-дезоксирибоза. В конце 30-х годов была определена молекулярная масса нуклеиновых кислот. Для дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) она оказалась равной сотням тысяч и даже миллионам атомных единиц массы (). Вторая кислота, названная рибонуклеиновой (РНК) оказалась значительно легче – ее молекулярная масса от 20 до 20000 Было установлено, что ДНК сосредоточена в ядре, в то время как РНК содержится в цитоплазме клетки. В сороковые годы показано, что в растениях и в животных содержатся одни и те же нуклеиновые кислоты двух видов – ДНК и РНК. Открытие наследственной функции нуклеиновых кислот тесно связано с чисто медицинскими исследованиями. В 20-е годы интенсивно изучалась природа пневмонии – воспаления легких. Возбудителями этой болезни были пневмококки. Однако среди них Более убедительными оказались опыты с вирусами, поражающими бактерии, – бактериофагами. Вирус (фаг) состоит из молекулы ДНК, заключенной в белковую оболочку, и впрыскивает свой генетический материал при его внедрении в подходящую клетку. Для различения белка оболочки и ДНК у вирусов использовали радиоактивные изотопы серы и фосфора. Связано это с тем, что белки содержат серу, но не содержат фосфор, а ДНК, наоборот, содержит фосфор, но не серу. В 1952 г. А. Херши и М. Чейз изучали фагов, растущих в бактериях. При этом в белок оболочки входила радиоактивная сера, а в ДНК радиоактивный фосфор. Оказалось, что в бактериальные клетки проникал только радиоактивный фосфор, это означало, что генетический материал состоит из ДНК. Перед молекулярной биологией встал вопрос, в какой форме записана наследственная информация в ДНК и как она реализуется. Чтобы ответить на этот вопрос необходимо установить, как устроена ДНК и каковы ее структурные элементы. Макромолекулы ДНК и РНК состоят из мономеров, которые называются нуклеотидами. Нуклеотиды, составные элементы генетического материала всех живых организмов, содержат три мономера: азотистое основание (пурин или пиримидин), сахар и фосфат (). Азотистые основания (аденин и гуанин) – это производные пурина, а три других (тимин, цитозин и уралил) – производные пиримидина. Химические соединения пиримидин и пурин относятся к гетероциклическим. Это означает, что в цикл включены неуглеродные атомы (гетероатомы). Например, если в молекуле бензола заменить две группы СН на азот N, то получим три различных соединения (изомеры), одним из которых является пиримидин. Известны гетероциклы, содержащие не шесть членов в цикле, а пять. В качестве гетероатома в пятичленных гетероциклах может выступать не только азот, но и кислород (фуран), и сера (тиофен). Наибольший интерес для нас представляет продукт конденсации шестичленного гетероцикла пиримидина с пятичленным имидазолом – пурин. Структурные формулы пуринов (II) и пиримидинов (I) имеют вид Гетероциклы входят в состав важнейших в биологическом отношении соединений, к ним относятся: аденозинтрифосфат (АТФ), никотинамиддиннуклеотид (НАД), аминокислоты и составленные части нуклеиновых кислот аденин, гуанин, тимин, цитозин и урацил. Ниже приводятся строительные блоки важнейших биологических молекул ДНК и РНК. Липиды – жиры и жироподобные вещества представляют собой биоорганические соединения с различной структурой, но общими свойствами. Они не растворимы в воде, но хорошо растворяются в неполярных органических растворителях: эфире, бензине, бензоле и др. По химической структуре жиры представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот (триглицеридов). Например, стеарин получается в реакции между глицерином и стеариновой кислотой глицерин стеариновая стеарин вода кислота
Липиды могут быть как насыщенными, так и ненасыщенными. Стеариновая и пальмитиновая кислоты являются насыщенными (предельными), а олеиновая и некоторые другие – непредельными. У насыщенных жирных кислот температура плавления выше, чем у непредельных, поэтому жиры, образованные этими кислотами, находятся в твердом состоянии в естественных условиях их существования. Такие жиры входят в состав живых клеток. Жидкие непредельные жиры называются маслами и содержатся в основном в растениях, хотя встречаются у животных (например, в составе молока). Биологически важными жироподобными веществами являются фосфолипиды, которые от остальных жиров отличаются тем, что содержат остаток фосфорной кислоты. Они основные компоненты мембран клеток. Гликолипиды состоят из углеводов и липидов. Они являются строительным материалом тканей мозга и нервных волокон. В живых организмах важную роль играют липопротеиды, представляющие собой комплексные соединения различных белков с жирами. Липиды выполняют различные функции, среди которых наиважнейшими являются структурная и энергетическая. Липиды принимают участие в построении мембран клеток всех органов и тканей. Ониобеспечивают 25–30 % всей энергии, необходимой организму. При полном распаде 1 г жира вырабатывается более 3 кДж энергии, что более чем в два раза превосходит энерговыделение глюкозы и белков. Жир, который накапливается в подкожной клетчатке животных организмов, является, с одной стороны, превосходным аккумулятором энергии, а, с другой, выполняет функцию теплоизоляции. Жиры выполняют еще множество функций. Они являются источником эндогенной воды: при окислении 100 г жира выделяется около 100 мл воды. Благодаря такой воде существуют многие пустынные животные. Многие биологически активные вещества (витамины А, D, Е, гормоны половых желез и коры надпочечников и др.). по своим физико-химическим свойствам представляют собой липидные соединения.
Энергетический метаболизм
Первичным источником энергии в живых организмах является Солнце. Солнечное излучение в виде потока фотонов поглощается пигментом хлорофиллом, содержащимся в хлоропластах зеленых растений, и аккумулируется в химических связях различных биологических веществ. Все клетки и организмы подразделяются на два основных класса в зависимости от того, каким источником они пользуются. У первых, называемых аутотрофными (зеленые растения), углекислый газ и вода превращаются в процессе фотосинтеза в органические молекулы глюкозы, из которых образуются затем более сложные молекулы. Клетки второго класса, называемые гетеротрофными (животные клетки), получают энергию из различных питательных веществ (углеводов, жиров и белков), синтезируемых аутотрофными организмами. Энергия, содержащаяся в этих органических молекулах, освобождается главным образом в результате их окисления в процессе аэробного дыхания. Большинство клеток используют в первую очередь углеводы. Полисахариды в процессе клеточного дыхания будут гидролизованы до глюкозы. Жиры начинают использоваться организмом лишь после того, как запас углеводов исчерпан. Поскольку белки выполняют множество других важных функций, они используются в качестве питания довольно редко, например, при длительном голодании. Таким образом, основным источником энергии в живых организмах является глюкоза. Повысилось содержание глюкозы – инсулин полимеризует глюкозу в животный крахмал – гликоген, который откладывается в печени. Понизилось содержание глюкозы – часть гликогена в печени гидролизуется в глюкозу, которая обратно поступает в кровь. Если поджелудочная железа не может вырабатывать в достаточном количестве инсулин, содержание глюкозы в крови повышается, что приводит к болезни – сахарному диабету. Поэтому больным диабетом вводят в кровь лекарство инсулин. Молекула глюкозы, попавшая в клетку организма, окисляется, «сгорает» с образованием, в конечном счете, диоксида углерода и воды. Сгорая, глюкоза выделяет энергию, необходимую организму, чтобы осуществлять различные биологические процессы. Но биологическое окисление похоже на обычное горение лишь по своим конечным результатам. На этом сходство кончается, и начинаются принципиальные отличия. Биологическое окисление – процесс медленный, многоступенчатый, и лишь небольшая часть энергии, высвобожденной при окислении, превращается на каждой стадии в тепло. Довольно значительная часть энергии, заключенной в химических связях глюкозы, расходуется на образование других веществ, из которых важнейшее в биоэнергетике – аденозинтрифосфатная кислота (АТФ). Это соединение состоит из трех частей – аденина, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. АТФ является универсальным аккумулятором энергии в живом организме. В химических связях между остатками фосфорной кислоты молекулы АТФ запасена энергия, которая освобождается при отщеплении органического фосфата, где Ф – фосфат; W – энергия.
Ситуация до некоторой степени напоминает электрический аккумулятор: расщепляя АТФ, клетка использует высвобождаемую при этом энергию на биосинтез различных соединений – аккумулятор разряжается, а окисляя углеводы, клетка синтезирует АТФ – аккумулятор заряжается. Единый процесс энергетического обмена можно условно разделить на три последовательных этапа. На первом этапе биополимеры в цитоплазме под действием соответствующих ферментов расщепляются на мономеры. На этом этапе выделяется незначительное количество энергии, которая рассеивается в виде тепла. Второй этап бескислородный. На этом этапе образовавшиеся мономеры – глюкоза, аминокислоты, глицерин, жирные кислоты и нуклеотиды подвергаются дальнейшему ферментативному распаду без доступа кислорода. Примером может служить ферментативное окисление глюкозы (гликолиз), которое является одним из основных источников энергии для всех живых клеток. Гликолиз – многоступенчатый процесс расщепления глюкозы в анаэробных (бескислородных) условиях до пировиноградной кислоты (ПВК), а затем до молочной, уксусной, масляной кислот или этилового спирта, происходящий в цитоплазме клетки. Переносчиком электронов и протонов в этих окислительно-восстановительных реакциях служит никотинамидадениндинуклеотид (НАД) и его восстановительная форма НАД·Н. Суммарная реакция гликолиза имеет следующий вид:
|
||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-12; просмотров: 56; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.147.238.70 (0.088 с.) |