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 |
Обмен веществ и энергии. Общая характеристика катаболизма, анаболизма, промежуточного обмена веществ.
Обмен веществ представляет собой сочетание многих разнообразных и противоположных процессов. Одни из них представляют процессы физиоло-гические (питание, выделение и др.), другие – физические (сорбция, диффузия др.), третьи – химические (распад и синтез веществ и др.). Катаболизм – это прежде всего ферментативное расщепление крупных молекул (белков, нуклеиновых кислот, жиров, углеводов), осуществляемое преимущественно за счет реакций гидролиза и окисления. В ходе катаболизма образуются более мелкие молекулы, что сопровождается выделением свобод-ной энергии и запасанием ее в форме,главным образом, энергии фосфатных связей АТФ. Анаболизм – это ферментативный синтез сравнительно крупных молекул и надмолекулярных комплексов из простых предшественников, что связано с потреблением энергии, поставляемой, главным образом, в форме энергии фосфатных связей АТФ.Катаболизм и анаболизм протекают в клетках одновременно и тесно пе-реплетаются друг с другом. Например, в ходе распада глюкозы первой реакци-ей является синтез более сложного вещества – глюкозо-6-фосфата и т.п.Сочетание катаболических и анаболических реакций приводит к постоян-ному обновлению состава тела. При этом надо иметь в виду, что хотя в про-цессе обмена веществ состав тела все время обновляется,общий его состав у взрослых организмов в течение кратких отрезков времени почти не меняется. Под промежуточным или межуточным обменом веществ понимают пре-вращения веществ с момента поступления их в организм и кончая образовани-ем конечных продуктов обмена. Промежуточный обмен выполняет 4 функции: Ø извлечение энергии из окружающей среды, поступающей либо в форме энергии химических связей органических веществ,либо в форме квантов солнечного света;
Ø превращение экзогенных веществ (т.е. веществ пищи) в простые низкомолекулярные вещества;
Ø образование из этих простых веществ, являющихся как бы строи-тельными блоками, высокомолекулярных веществ: белков, нуклеи-новых кислот, полисахаридов, липидов и др. клеточных компонен-тов, свойственных организму;
синтез и распад тех биомолекул, которые необходимы для выпол-нения различных специфических функций клетки Общая характеристика
Под биологическим окислением понимают совокупность множества разнообразных окислительно-восстановительных реакций, совершающихся в биологических объектах под влиянием ферментов.
Процессы биологического окисления являются основным источником энергии в организме. При решении вопроса, какое соединение из участников реакции является окислителем, а какое восстановителем, необходимо знать способность восстановителя отдавать электроны окислителю, что выражается величиной окислительно-восстановительного потенциала (стандартного восстановительного потенциала, редокс-потенциала). Редокс-потенциал определяется путём измере-ния электродвижущей силы (э.д.с.) в вольтах, возникающий в полуэлементе, в котором восстановитель и окислитель, присутствующие в 1,0 М концентраци-ях при 25ºC и при рН 7,0, находятся в равновесии с электродом, способным обратимо принимать электроны от восстановителя. В качестве стандарта принят редокс-потенциал реакции Н 2Н+ + 2 е¯, который при давлении газообразного водорода в 1 атмосферу (760 мм рт. ст.), при 1,0 М концентрации ионов Н+ (что соответствует рН=0) и при 25ºC условно принят за нуль. В условиях физиологического значения рН, т.е. при рН=7,0 редокс-потенциал водородного электрода (системы Н2 – 2Н+) равен -0,42 воль-та. Системы с более отрицательным редокс-потенциалом,чем в системе Н2 2Н+ + 2 е- обладают большей, чем водород, способностью отдавать элек-троны, а у систем с более положительным редокс-потенциалом эта способ-ность менее выражена, чем у водорода. Наибольший положительный редокс-потенциал имеется в системе НO – 1/2O. Именно этим обстоятельством следует объяснить, что Н2О обладает очень слабой способностью отдавать элек-троны, тогда как молекулярный кислород характеризуется очень высоким сродством к электронам, превышающим такую у важнейших биологических акцепторов-переносчиков электронов НАД, НАДФ, ФМН, ФАД, цитохромы, участвующих в окислительно-восстановительных процессах в организме.
Величина редокс -потенциалов биологических окислительно-восстановительных систем обусловливает направление переноса электронов от системы
Н – 2Н+ к системе Н О – 1/2О. Знание редокс-потенциалов различных биологических окислительно-восстановительных систем позволяет предсказывать направление потока электронов от одной системы к другой системе при ферментативном превращении веществ в процессе биологического окисления. Окисление, сопряженное с производством в организме энергии, почти во всех без исключения клетках проходит три стадии. На первой стадии имеет место окислительное образование ацетил-коэнзима А из первичных субстратов биологического окисления– глюкозы, жирных кислот, аминокислот и др. На второй стадии происходит расщепление ацетил-коэнзима А в лимоннокислом цикле. При этом в результате дегидрирования субстратов высвобождаются атомы водорода, восстанавливающие пиридинзависимые и флавинза-висимые дегидрогеназы с образованием НАД.Н2, НАДФ.Н2, ФАД.Н2. Кроме того, анаэробно путем декарбоксилирования субстратов образуется СО2. Третья стадия включает окисление НАД.Н2, НАДФ.Н2 и ФАД.Н2, т.е. пе-ренос протонов и электронов на кислород с образованием воды и энергии в дыхательной цепи, состоящей из системы окислительно-восстановительных ферментов. Следовательно, процесс биологического окисления можно представить как процесс дегидрирования с последующей передачей протонов и электронов через ряд промежуточных передатчиков на кислород с образованием воды. На первой стадии биологического окисления образование - ацетил коэнзима А происходит различными путями в зависимости от вида первичных субстратов. Например, глюкоза путем гликолиза распадается до пировино-градной кислоты, а последняя – до ацетил-коэнзима А путем последующего окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты; жирные ки-слоты превращаются в ацетил-коэнзим А путем β-окисления и т..дЭти специфичные пути соответствуют II стадии катаболизма и рассматриваются в соответствующих разделах обмена веществ(обмена углеводов, обмена жиров и др.). Вторая стадия окисления, связанная с превращением ацетил-коэнзима-А в лимоннокислом цикле, в результате которого образуется НАД.Н, НАДФ.Н и ФАД.Н2, и третья стадия окисления, включающая окисление образовавшихся в лимоннокислом цикле восстановленных пиридинпротеидов и флавопротеидов (т.е. НАД.Н2, НАДФ.Н2, ФАД.Н2) в дыхательной цепи являются унифициро-ванным общим участком биологического окисления,независимо от того, ка-ким путем и от какого первичного субстрата образовался ацетил-коэнзим.-А Эти стадии биологического окисления соответствуютIII стадии катаболизма. Это так называемые центральные пути метаболизма (амфиболические пути). 30) Механизм окислительного декарбоксилирования пировиноградной кисло-ты сложен и состоит из нескольких фаз (пяти фаз или этапов). Первая фаза указанного комплексного процесса состоит в декарбоксилировании пировино-градной кислоты при участии тиаминпирофосфата в качестве кофермента пи-руватдекарбоксилазы: формулы Образовавшийся оксиэтилтиаминпирофосфат далее распадается с отщеп-лением и одновременным окислением оксиэтильного радикала при участии фермента липоилредуктазы – ацетилтрансферазы (иное название – дигидроли-поилтрансацетилаза), несущего в качестве простетической группы остаток ли-поевой кислоты. формулы
Возникший при распаде оксиэтилтиаминпирофосфата ацетильный ради-кал присоединяется сначала к липоевой кислоте с образованием ацетилгидро-липоевой кислоты (вторая фаза), а затем передается на коэнзим-А с образова-нием ацетилкоэнзима-А и дигидролипоевой кислоты(третья фаза). Далее при посредстве третьего компонента мультиэнзимного комплекса дигидролипоил-дегидрогоназы, содержащего в качестве простетической группы ФАД, дигид-ролипоевая кислота переходит в липоевую кислоту, а ФАД восстанавливается (четвертая фаза). формулы 31) Лимоннокислый цикл протекает в митохондриях клеток.Вступая в ли-моннокислый цикл, образовавшийся в результате окислительного декарбокси-лирования пировиноградной кислоты или иным путем(β-окисление жирных кислот) ацетилкоэнзим-А конденсируется со щавелево-уксусной кислотой, ко-торая всегда есть в клеточном содержимом. Образуется лимонная кислота и высвобождается коэнзим-А. формулы Дыхательная цепь ферментов Транспорт протонов и электронов от восстановленных субстратов к -ки слороду в процессе тканевого дыхания осуществляется с помощью ряда окис-лительно-восстановительных ферментных систем (редокс-систем). Различают три главных вида оксидоредуктаз – окислительно-восстановительных фермен-тов:
1) пиридинзависимые дегидрогеназы (пиридинферменты, пиридин-протеиды или ПП), коферментом которых служат НАД или НАДФ; 2) флавинзависимые дегидрогеназы (флавопротеиды или ФП), у которых простетической группой служат ФМН или ФАД; 3) цитохромы, содержащие в качестве простетической группы гем. Функция переносчиков водорода выполняется динуклеотидами(НАД) благодаря тому, что они могут существовать в окисленной и восстановленной формах. Все пиридинпротеиды являются анаэробными дегидрогеназами,т.е. они передают атомы водорода на ближайший в окислительной цепи другой фер-мент, но не на кислород. Цитохромную систему образуют несколько оксидоредуктаз,имеющих в качестве простетических групп железопорфирины. Соединяясь с белками, железопорфирины разных типов дают начало группе хромопротеидов, объединяемых под общим названием цитохромы. Каждый индивидуальный цитохром обозначается строчной латинской буквой а, в, с, и т.д. с соответствующим порядковым индексом (например: а, а3; с, с1, и т.д.), а класс цитохрома – прописной латинской буквой А, В, С и т.д. Принад-лежность цитохрома к определенному классу определяется строением просте-тической группы (железопорфирина), а окончательная индивидуальность– строением апофермента (белка).
В митохондриях клеток высших животных и растений идентифицировано пять различных цитохромов: в, с1, с, а, а3. В эндоплазматической сети обнару- жены еще цитохромы – в5 и Р450. Митохондриальная дыхательная цепь включает следующие компоненты: 1) флавопротеид (ФП), содержащий в качестве простетической группы (кофермента) ФМН; 2) кофермент Q (или убихинон); 3) железосерные белки, содержащие негеминовое железо; 4) цитохромы в, с1, с, а, а3.
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 208; 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 - 3.137.192.3 (0.011 с.) |