Вопрос №29. Молекулярные механизмы энергообеспечения клетки («дыхания»)

При любом варианте питания организм не способен напрямую использовать энергию, поглощенную извне. Энергия является для организма своей, если: это энергия химических связей в составе макроэргических соединений – АТФ и ГТФ (гуанозинтрифосфат); это энергия мембранного потенциала. При всем разнообразии видов энергии, ни один организм не умеет использовать внешнюю энергию на свои нужды. Поэто внешнюю энергию сначала необходимо извлечь, преобразовать в свою собственную, а затем уже использовать на свои нужды. Универсальными м-ми энергии организмов явл-ся АТФ и ГТФ, но это не единственные хранители энергии. Сущ-ет несколько способов ассимиляции энергии, но они все основаны на 2х этапах.

I. Гликолиз (брожение). Происходит в цитоплазме с помощью соот-щих фр. Глюкоза ПВК

Также сущ-ет несколько вариантов брожения, идущих на основе гликолиза. CO₂. 36 АТФ. Уксусная кислота. Например, некоторые из них:

* глюкоза этанол

* глюкоза молочная к-та

* глюкоза пропионовая к-та

II. Дыхание. Происходит на мембранах. S H₂S, O₂ CO₂. Процесс клеточного дыхания предполагает каскадный транспорт e^- через мембрану, в результате чего формируется мембранный потенциал. Акцептор e^- - O₂ либо S у бактерий.Полное окисление образовавшегося в рез-те 1 этапа в-ва. Ферментативный аппарат локализован на внутр. мембране митохондрий. Этот этап связан с консервативным аппаратом передачи ē - электронно-транспортной дыхательной цепью. В рез-те ее работы, освобожденные ē с одной стороны переносятся цитохромами и др. белками на противоположную сторону, а здесь остаются протоны. Т.е. создается мембранный потенциал, который явл-ся промежуточным этапом для передачи энергии в удобную для организма форму. На той стороне ē присоединяются к кислороду и обр-ют из него воду вместе с протонами. Т.е. в данном случае кислород явл-ся акцептором протонов, но у некоторых бактерий акцептором м.б. сера. Т.к. на противоположной стороне не хватает протонов (они сконцентрированы в межмембранном пространстве), они по градиенту идут туда. При этом выделяется энергия, которую исп-ет АТФ-синтетаза для фосфорилирования АДФ и превращения ее в АТФ. Но некоторые прокариоты м. исп-ть энергию мембранного потенциала.

Мнение о том, что связи между остатками фосфорной к-ты в м-ле АТФ явл-ся макроэргическими, неверно, т.к. энергия не м. б. сконцентрирована в одном типе связей, она "размазана" по всем связям.

Т.о. мы получили АТФ, при отрыве от нее остатков фосфорной к-ты выделяется энергия, которую Оз м. исп-ть на свои нужды.

Выделение