Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

У человека и животных главными макроэргическими соединениями являются фосфор-и серосодержащие соединения. Это в значительной мере обусловлено особенностями структуры атомов фосфора и серы. В обоих

этих элементов внешний энергетический уровень находится относительно далеко от ядра атома, поэтому электроны, находящиеся на нем, сравнительно слабо связанные с ядром. Именно поэтому они могут легче присоединяться или видщеплюватися от атома, в связи с чем изменяется и энергетическое состояние атомов фосфора и серы. Благодаря этому органические соединения, в состав которых входит фосфор или сера, в определенных условиях могут поглощать или отдавать энергию.

 

Макроэргические соединения фосфатных производных в живых организмах можно разделить на несколько типов. АТФ является производной аденилового кислоты, к фосфатного остатка которой присоединены две молекулы неорганического фосфата в виде пирофос-фату. В молекуле АТФ имеются два макроэргические связи, а в молекуле АДФ - только один. В результате синтеза АТФ путем окислительного фосфорилирования (см. ниже) до АДФ добавляется еще одна связь, т.е. энергия окисления субстрата трансформируется в энергию пиро-фосфатных связей в молекуле АТФ. Установлено, что в живом организме большинство процессов, сопровождающихся высвобождением свободной энергии, связанные в основном с одним и тем же процессом, а именно - с синтезом АТФ. С другой стороны, известно и то, что процессы, протекающие с ростом свободной энергии (синтетические, выполнение определенного вида работы и др.). Связанные с процессом расщепления АТФ. По этим данным АТФ представляет собой соединительные звено между энергоснабжающими и энергопоглощающими процессами в организме. Энергия, которая высвобождается при реакциях гидролиза разных веществ, как правило, невелика. Если она превышает 30 кДж / моль, то связь, гидролизуется, называется высокоэнергетическим. Энергия гидролиза АТФ в зависимости от локализации в клетке, может изменяться в пределах от 40 до 60 кДж / моль, в среднем ее принято считать равной 50 кДж / моль.

 

АТФ не имеет какого-то избыточного запаса энергии, которая готова выделяться подобно взрыву. Величина последнего макроэргических связей составляет около 33,0-42,0 кДж / моль (10-12 ккал / моль). АТФ является главной соединительнотканной звеном между клеточными реакциями, которые происходят с выделением и поглощением энергии. Она является термодинамически неустойчивой молекулой и, гидролизуясь, образует АДФ или АМФ и остатки фосфатов. При этом выделяется свободная энергия. Именно эта неустойчивость молекулы АТФ позволяет ей выполнять функцию переносчика химической энергии. Для образования АТФ необходимые АДФ, неорганический фосфат, определенное количество энергии AF и наличие фермента АТФ-синтетазы:

 

АДФ + Н3Р04 + AF

 

В ходе этой реакции энергия запасается в АТФ и в дальнейшем используется на различные виды деятельности. Реакция обратима. В обратном направлении фермент работает как АТФаза, т.е. расщепляет АТФ. В сущности, свободный неорганический фосфат при расписания АТФ образуется редко. Обычно он не остается в свободном состоянии, а присоединяется к другой органического соединения, передавая энергию. Этот тип реакции межмолекулярного переноса называется трансфосфорилюванням.

 

Итак, в термодинамике клетки АТФ можно рассматривать как богатую энергию или «заряженную» форму носителя энергии, а АДФ - как бедную энергию или «разряженную» форму.

 

Таким образом, энергия питательных веществ в клетке трансформируется сначала в химическую энергию АТФ, а затем АТФ служит непосредственным источником энергии для осуществления различного рода работы в биохимических и физиологических процессах. Отсюда - содержание АТФ в клетках имеет первостепенное значение с точки зрения энергетического режима. Главный путь синтеза АТФ - это биологическое окисление, сопряженное с процессом фосфорилирования, который происходит в митохондриях.

 

К соединений, содержащих макроэргических связь, кроме АТФ принадлежат ГТФ, ЦТФ, УТФ, ТТФ.

 

Другой путь синтеза АТФ из АДФ - субстратное фосфорилирование (перефосфорилювання). Субстратное фосфорилирование локализовано в цитоплазме и в конце концов энергия вместе с активным остатком фосфата передается на АДФ с образованием АТФ. В процессе субстратного фосфорилирования используются высокоэнергетические соединения: 2-фос-фоенолпировиноградна кислота, 1,3-дифосфоглицериновой кислота и креатинфосфат. Ацетил-КоА включается в цикл Кребса, в ходе которого образуется CO2 и вода, а энергия аккумулируется в АТФ. При разрыве тио-эфирной связи выделяется в среднем 33,6 кДж энергии на 1 моль, то есть примерно столько же, сколько (при некоторых условиях) при гидролизе АТФ в АДФ и фосфорную кислоту.

 

Таким образом, биологические системы способны образовывать специфические соединения, содержащие большое количество свободной энергии. Избыток свободной энергии запасается в виде химической (АТФ) и электрической (НАДН) энергий, т.е. в формах, в которых клетка может ее использовать для проявления различных процессов жизнедеятельности.



Загрузка...
Загрузка...
Реферати і шпаргалки на українській мові.
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии