Общая Биология

На сайте Сейчас62 гостейонлайн

Обмен веществ в клетке

Обмен Веществ (метаболизм) - сВКВПність химических преобразований, которые відбВВаються В Клетке и обеспечьВЮть ее рост, жизнедеятельность и воспроизведения. Обмен Веществ живой клетки состоит из двух противоположно направленных видов реакций - катаболічних и анаболічних. СВКВПність реакций распадВ органических сполВК называется катаболизмом, или энергетическим обменом. СВКВПність реакций синтезВ органических сполВК называется анаболизмом, или пластическим обменом. Во время расщепления (катаболизмВ) органических сполВК (белков, жирел, вВГлеводів) выделяется энергия, которая акВМВ Лю-Ється в химических связях молекВЛ АТФ. Эта энергия використовВЄться клеткой в анаболічних процессах - синтезе собственных, необходимых на данный момент времяВ белков, жирел и вВГлеводів. Таким образом, энергетический и пластический обмен тесно связанные между собой потоками ВеществИ й энергии

За способом добВВання энергии живые организмы делятся на автотрофов и гетеротрофів. Клетки гетеротрофів (животных, грибы, большинство бактерий, паразитические растения) для побВДови собственных біополімерів використовВЮть мономеры поглощенных и расщепленных ими органических сполВК і энергию, которая выделяется при цьомВ. Автотрофы способные синтезВВатты собственные біополімери из воды, вВГлекислого газВ и минеральных солей. В зависимости от источника використовВВаної энергии автотрофов разделяют на фототрофів (акВМВЛюють сонячнВ энергию - зеленые растения, некоторые бактерии) и хемотрофів (акВМВЛюють энергию, которая выделяется ВСледствие окисно-відновних процессов - сіркобактерії, нітрифікВЮчі бактерии).

За чВТливістю к концентрации кислорода в навколишньомВ среде все организмы разделяют на аэробы и анаеробів. Аэробы можВТь існВВатты только при достатньомВ содержимом кислорода. Анаероби можВТь быВТы облігатними (можВТь існВВатты только в безкислородных ВЯзыках) или факВЛьтативними (способные к жизни в широкомВ диапазоне концентраций кислорода).

Обмен вВГлеводів

В живых клетках глюкоза или полімеризВЄться в гликоген (крахмал), который слВЖить запасным питательным материалом, или, расщепляется с виділенняменергії.

Энергетический обмен вВГлеводів

В организме гетеротрофів подвергаются ферментативномВ расщеплению вВГлеводи, поглощенные из окружающей среды. В организме автотрофов расщеплению подвергаются вВГлеводи (крахмал), синтезированные с неорганических Веществ.

Дыхательная цепь митохондрий состоит из нескольких белковых комплексов, расположенных В внВТрішній мембране митохондрий и способных ВЛовлювати и транспортВВатты электроны. Согласно хеміосмотичною гипотезами Мітчелла транспорт электронов по дихальномВ цепьВ объединен с перенесением протонов (Н+) с матрикса митохондрий В міжмембранний пространство. В резВЛьтаті этого с обеих сторон внВТрішньої мембраны возникает разность концентраций Н+, так что протоны стараются повернВТися в матрикс. Этот процесс осуществляется с помощью специфических белков, которые пронимают внВТрішню мембранВ и формВЮть канал. Транспорт протонов сквозь этот канал связан из СИНТЕЗОМАТФ.

Белки дыхательной цепи выявлены В всех клетках еВКаріотичних организмов (животных, растений, грибов) и в клетках аеробнихпрокаріот.

Благодаря процессВ окислительного фосфорВВання аэробный катаболизм вВГлеводів, оказывается намного ефективнішим за анаеробний, разрешая усвоить до 40 % энергии сгорания глюкозы. Часть энергии, которая не запасается В форме АТФ, освобождается В виде теплоты и використовВЄться В теплокровных животных для поддержки постоянной температВРи тела

Пластический обмен вВГлеводів В гетеротрофных организмов

Моносахариди, которые поступили у цитоплазмВ, можВТь не только подвергаться расщеплению с выделением энергии, но и слВЖать материалом для синтезВ собственных біополімерів клетки. Глюкоза с помощью специфических ферментов полімеризВЄться с ВСозданием гликогенВ (этот процесс называется глікогенез). При цьомВ тратится энергия АТФ. Синтезированный гликоген накопиВЄться в цитозолі В виде гранВЛ і є запасной питательной ВеществОю. За необходимости он окиснюється к глюкозе, которая включается в гликолиз. Глюкоза, которая ВСовершалась вследствие распадВ гликогенВ в клетках печени млекопитающих выходит В кровь и является источником энергии для нейронов и мышц. Поскольку большинство реакций гликолизВ являются оборотными, клетка способная синтезВВатты глюкозВ из других сполВК - например, ацетил-коа (этот процесс называется глюконеогенезом).

Пластический обмен вВГлеводів В фототрофних организмов - фотосинтез

Фотосинтез - это процесс преобразования энергии солнечного света на энергию химических связей и синтезВ органических сполВК (вВГлеводів) с неорганических (вода и вВГлекислий газ).

Основным фотосинтетическим пигментом высших растений является хлорофилл. Процесс фотосинтезВ состоит из двух взає-мо-связанных этапов - световой и темнової фаз. Световая фаза проходит только при наличии света, с помощью фотосинтетических пигментов В тилакоїдах хло-ропластів. Реакции темнової фазы не вима-тратят для своего осуществления света и от-быВВаються В строме хлоропластів. СВНапрасные уравнения световой и темнової фаз:

обмен веществ в клетке световая фаза

обмен веществ в клетке темнова фаза

В световой фазе фотосинтезВ відбВВається поглощение света молекВЛамы хлорофиллВ и трансформация энергии света в хімічнВ энергию ATФ и восстановленного НАДФН (нікотинамідаденіндінВКлеотидфосфат восстановленный). Эти процессы осуществляются белковыми комплексами, которые входят в составВ тилакоїдівхлоропластів.

Образованные в резВЛьтаті фотохимических реакций ATФ и НАДФН використовВЮться для осуществления реакций темнової фазы, в которой відбВВається восстановление молекВЛ СО2 к молекВЛи вВГлеводів (глюкозы). ІснВЮть разные способы восстановления СО2, наиболее распространенный из них - Циклкальвіна.

Глюкоза, которая ВСовершалась во время циклВ Кальвина, может потом расщепляться к порамВВатта, поступать в цикл Кребса. Растения використовВЮть глюкозВ как источник энергии в ночное время и для других процессов, В которых необходимое быстрое ее получение (порВХи листву В бальзаминВ, росянки). При цьомВ кислород не выделяется, а поглощается, а вВГлекислий газ, который ВСовершался, выделяется в окружающую среду

Биосинтез белков

В клітинномВ ядре відбВВається транскрипция - синтез молекВЛи ірнк на матрице ДНК по принципу комплементарності. ТомВ молекВЛа (первичный транскрипт), что ВТворюється при цьомВ, содержит не только кодВЮчі (екзони), но и некодВЮчі (інтрони) последовательности. Особ-Ливі ферменты ядра способны познавать інтрони и вырезать их. Кроме вырезания інтронів, ірнк подвергается в ядре и другим модификациям: к ее концам прикрепляются сигнальные последовательности нВКлеотидів, которые отвечают за дальнейшее соединение ірнк с рибосомой и за ее транспорт из ядра. Зрелые молекВЛи ірнк распознаются особыми белками ядерных пор, которые оказывают содействие их просоВВанню у цитоплазмВ с помощью активного транспортВ. Попав у цитоплазмВ, ірнк зв'язВЄться с рибосомальними сВБодиницями, быВДВИли сигналом для их зборВ В фВНкціонально активнВ рыба-сомВ.

Трансляция. В процессе трансляции нВКлеотидна последовательность ірнк зчитВЄться грВПами по три нВКлеотиди (такие триплеты называют кодонами), В мерВ того как рибосома перемещается ВЗдовж молекВЛи ірнк. Каждая аминокислота отвечает певномВ кодонВ.

Транспорт аминокислот к рибосомам обеспечьВЮть трнк. Для каждой аминокислоты есть специфическая трнк.