2020-04-12
132
Обмен веществ (метаболизм) – совокупность всех химических реакций в клетке (организме). Реакции метаболизма идут в двух направлениях: распада или синтеза. Диссимиляция (катаболизм) - совокупность всех реакций распада. На катаболическом направлении: 1) Из сложных веществ образуются простые (белки расщепляются до аминокислот, жиры до глицерина и жирных кислот, крахмал до глюкозы, нуклеиновые кислоты до нуклеотидов). Далее мономеры расщепляются до СО2 и Н2О; 2) реакции идут с выделением энергии.
Ассимиляция (анаболизм) - совокупность всех реакций синтеза. На анаболическом направлении: 1) Из простых веществ образуются сложные (из глюкозы синтезируются крахмал, гликоген, из глицерина и жирных кислот – жиры, из аминокислот – белки, при фотосинтезе из СО2 и Н2О образуются мономеры (например, глюкоза); 2) реакции идут с поглощением энергии.
На катаболическом направлении образуются структурные блоки, из которых при ассимиляции образуются сложные вещества. При распаде веществ выделяется энергия, которая консервируется в виде макроэргической связи АТФ.
|
|
|
Конструктивный метаболизм. Питательные в-ва, которые попадают в клетку, подлежат существенным превращениям и изменениям. Сначала сложные органические субстраты деградируют на более простые, из которых м-мы осуществляют синтез всех клеточных компонентов. В качестве ростового субстрата могут быть использованы различные соединения: глюкоза, этанол, ацетат, метанол, метан, жирные кислоты, орг. кислоты, углеводы и др.
Однако независимо от использованного субстрата общая схема биосинтеза клеточного материала одинакова и ее можно разделить на 3 этапа.
1)На первом этапе питательные в-ва расщепляются на небольшие фрагменты, этап называется распад или катаболизм.
2)На втором этапе небольшие фрагменты, образованные из субстрата, превращаются в ряд органич. к-от и фосфорных эфиров. Второй этап называется промежуточный обмен или амфиболизм. Первый и второй этапы незаметно переходят один в другой.
3)На третьем этапе из промежуточных соединений образуются т.н. «строительные блоки» - мономеры (аминокислоты, сахарофосфаты, жирные к-ты, нуклеотиды), необходимые для синтеза полимерных макромолеул, из которых состоит микробная клетка. Этот этап образования в-в клетки (синтез мономеров и полимеров) называется анаболизм, конструктивный метаболизм, биосинтез. В научной лит-ре наиболее часто употребляется термин конструктивный метаболизм.
Энергетический метаболизм. Для осуществления р-ций конструктивного метаболизма необходима энергия. Она может быть получена из разных источников: фототрофные м-мы используют энергию света; литотрофы – энергию, которая освобождается при окислении неорганических соединений; органотрофы - энергию, освобождаемую при окислении органических соединений (катаболизме.Совокупность метаболических р-ций, обуславливающих превращение энергии света или химических соединений (неорг. или орг.) в форму (макроэргические соединения и восстановительные эквиваленты), которая может использоваться в конструктивном метаболизме называется энергетический метаболизм.
|
|
|
Макроэргические соединения. Это соединения, которые содержат макроэргические связи: связи с высокой свободной энергией гидролиза. В первую очередь к ним принадлежит АТФ – основной носитель биологической энергии, а также ряд промежуточ-ных продуктов, образующихся в процессе разложения органических субстратов: 1,3-дифосфоглицерат, фосфоенолпируват, ацил-фосфат и пр.). АТФ является «энергетической валютой» клетки – непосредственным источником энергии для синтеза ее структурных компонентов, транспорта питательных в-в в клетку, механического движения и осморегуляции.
Восстановительные эквиваленты. Это протоны (атомы водорода) и электроны, которые образуются при окислении субстрата в ок.-восст. р-циях. Так, окисление органических соединений осуществляется при переносе электронов от донора к акцептору. При биологическом окислении наиболее часто происходит одновременный перенос 2 электронов, при этом от субстрата отщепляется также 2 протона. Окисление субстрата, происходящее с отщеплением 2-х протонов, называется дегидрирование. Дегидрирование субстрата осуществляют ферменты (дегидрогеназы). Термины донор водорода и донор электронов - синонимы. Равнозначными являются также термины: акцептор водорода и акцептор электронов, окисление и дегидрирование, восстановление и гидрирование.
Пиридиннуклеотиды. Многие дегидрогеназы(ферменты) переносят водород на один из двух коферментов – никотинамидаденин-динуклеотид (НАД, в окисленной форме НАД+) или никотинамид-аденин-динуклеотид-фосфат (НАДФ, в окисленной форме НАДФ+).
Какое отношение к АТФ имеют восстановительные эквиваленты?!
НАД переносит водород в дыхательной цепи, где при его окислении освобождается энергия, необходимая для синтеза АТФ. Механизм синтеза АТФ, который сопряжен с переносом электронов в дыхательной цепи, называется окислительным фосфорилированием.
Считается, что НАДФ принимает участие в основном на восстановительных этапах процессов биосинтеза (конструктивного метаболизма).
