Реком ен д у ет ся д ля ст у д ен т ов 1 ку рса м а гист ра т у ры биолого-почвен н ого
ф а ку ль тет а и 3 ку рса д н евн ого обу чен ия биолого-почвен н ого ф а ку ль т ет а . <...> ЭН Е РГЕ Т И Ч Е СК И Й О Б М Е Н
1.1 О б щ ее п редставление
В ж ивых клет ка х прот ека ет м н ож ест во реа кций, ка ж д а я из которых
ка т а лизиру ет ся соответ ст ву ю щим ф ерм ен т ом . <...> Всю совоку пн ост ь эт их реа кций
в орга н изм е объ ед ин яю т общим пон ят ием м етаб олизм , кот орый выполн яет
ва ж н ейш ие ф у н кции: сн а бж ен ие эн ергией, кот ора я д обыва ет ся пу т ем
ра сщеплен ия пищевых веществ (белков, ж иров, у глевод ов); превра щен ие
вещест в в ст роит ель н ые блоки (а м ин окислот ы, са ха ра , ж ирн ые кислот ы,
а зот ист ые осн ова н ия), которые исполь зу ю т ся в д а ль н ейш ем клет кой д ля
построен ия м а кром олеку л (белков, н у клеин овых кислот, липид ов,
полиса ха рид ов и прочихклеточн ыхком пон ен т ов). <...> М ет а болизм скла д ыва ет ся из д ву х ф а з – катаб олизм а (или
эн ергет <...>
Мембранные_преобразователи_энергии_.pdf
М И Н ИСТ Е РСТ ВО О БРА ЗО В А Н ИЯ И Н А У КИ РО ССИ ЙСК ОЙ
Ф Е Д Е РА Ц ИИ
В оронежский госуд
арственный университет
М Е М БРА Н Н ЫЕ ПРЕ О БРА ЗО В А Т Е ЛИ ЭН Е РГИИ
У чебно-м етод
ическое п особие
по сп е
ц и ал ь н ости 020201 – Би ол огия
В оронеж 2004
Стр.1
3
СО Д Е РЖ А Н ИЕ
Энергетический об м ен
1.1.Общие пр
1.2.Ста д ии ка т а болизма
1.3.Стру кт у ра и ф у н кции АТФ
О кислительное ф осф орилирование
2.1. Стру кт у ра и ф у н кции НАД и НАДФ
2.2. М еха н изм син теза АТФ
Ф отоф осф орилирование
Фотосин тез
3.1. Общие пр
3.2. Х лор
3.3. П игмен ты
3.4. М еха н изм пр
3.5. Световая ф а за
оцесса ф отосин теза
3.6. Темн овая ст а д ия
ед ст а влен ия
опла сты
10
13
14
17
17
23
ед ста влен ия
стр.
3
3
4
6
8
11
Стр.3
6
Э то окислен ие пр
гликолиза пр
отека ет в цитопла зме и н осит на зван ие гликолиз. В пр
оисход ит н еполн ое окислен ие глю козы и эн ер
ода
(н а пр
ий под обн ый пр
оцессе
гия за па са ется в
д вух молеку лах АТФ. М олочн ая кислота обра зу ется в мыш цах, когда из-за
н ед оста точн ого пост у плен ия кислор
ож ен ия.
имер, при ин тен сивн ой
ф изической ра боте) полн ое окислен ие глю козы до СО2 и Н2О ока зыва ется
н евозмож н ым. У ба ктер
бр
оцесс н осит на зва н ие молочн окислого
БЕ ЛКИ
СТАДИЯ 1
АМ ИНОК ИСЛОТЫ
ГЛ Ю КОЗА
ГЛИЦ Е РИН Ж ИРНЫЕ К ИСЛОТЫ
М ОЛ Е К У ЛЫ ,
ИГРАЮ Щ ИЕ РОЛЬ
СТРОИТЕ ЛЬНЫХ
Б ЛОК ОВ
СТАДИЯ 2
П ИРОВИНОГРАДНАЯ
К ИСЛОТА
Ацетил Ко-А
ОБ Щ ИЙ П РОДУ КТ
РАСЩ ЕП Л Е НИЯ
ПОЛИСАХ АРИДЫ
ЛИП ИДЫ
Б ОЛЬШ ИЕ
М ОЛ Е К У ЛЫ
Ц ИКЛ
К РЕБ СА
СТАДИЯ 3
Ц ЕПЬ П Е РЕ НОСА Э Л Е К ТРОНОВ
М ОЧ Е ВИНА
Н2О
Рис. 2. Три ст а д ии ка т а болических пр
веществ клетки.
СО2
П РОСТЫЕ
М ОЛ Е К У ЛЫ -
КОНЕ ЧНЫЕ
П РОДУ К ТЫ
евращен ий осн овных пита тель ных
Стр.6
7
В а эр
и пр
обных у словиях пир
овин огра д н ая кислота пост у па ет в митохон др
мент А. Ра сщеплен ие ж ир
ных кислот и у глер
ии
соед ин ен ием коф ерм ентом A. П ри этом выд еляется СО2 . К омплекс ост а тка
у ксу сн ой кислоты (ацетила ) с коф ер
ацетилкоф ер
боль ш ин ства а мин окислот т а кже за вер
в ф ор
пр
ме ацетилкоф ер
лимон н ой кислоты (цикл Кр
ед ста вляет собой общий кон ечн ый пр
На ст а д ии Ш
мен та А. Та ким обра зом,
од у кт втор
ацетиль н ая гру ппа ацетилкоф ер
ой ст а д ии ка т а болизма .
виды клеточн ого "топлива " окисляю тся до д ву окиси у глер
обра зу ется в послед у ю щих р
ен оса электр
ая вывод ится из ор
а мин окислот в дру гом цикле - цикле мочевины поль зу ю тся д ля обра зова н ия
мочевины, котор
ебса ) - общий кон ечн ый пу ть , на котор
еа кциях пер
ган изма .
1.3. Структура и функц ии А ТФ
В клетках зна читель ная ча сть свобод н ой эн ер
а д ен озин тр
иф осф а та
га н ического ф осф а та (Ф н ), т.е. иона ор
Фн пр
ка т а болизме глю козы и дру гого клеточн ого топлива , сохра н яется бла год а ря
син тезу
н еор
(АТФ ) из ад ен озин д иф осф а та
тоф осф ор
слу ж ащую д ля пер
АТФ , способна пр
СО2
ису тству ют во всех ж ивых клетках и соста вляют ун ивер
ен оса эн ер
гии. Х имическая эн ер
оизвод ить ра боту ра зн ых вид ов (р
АТФ
Н2О
К а т а болизм
1.
ис.3).
гии, выд елявш ейся при
(АДФ) и
н ой кислоты, АТФ. АДФ и
са ль н ую систему ,
ме
гия, за па сен ная в ф ор
мен та А вст у па ет в цикл
ом почти все
ая
ода и воды, котор
он ов. Амин огру ппы
евраща ется в ост а ток у ксу сн ой кислоты, связанн ый со специф ическим
мен том А обозн а ча ется как
ш а ется обра зова н ием ацетиль н ых гру пп
ацетилкоф ер
од н ых скелетов
мент А
Б иосин тез
2. Сокращен ие и д виж ен ие
3. Активн ый тра н спорт
4.
П ер
ин ф ор
ед а ча ген етической
мации
клеточн ое
топливо
Рис. 3. П р
эту эн ер
АДФ + Фн
оцессы ж изн ед еятель н ости, тр
послед у ю щей р
выд еляю ща яся в пр
1. АТФ пост а вляет эн ер
гию д ля р
2. АТФ слу ж ит источн иком а н ер
(мышц) механ ическая ра бота .
гию от АТФ, ра спад а ю щиеся при этом на АДФ и Фн . д ля
еген ерации
ебу ю щие за тр
АТФ
гии д ля пр
исполь зу ется
гии, полу ча ют
эн ер
гия,
оцессе ка та болизма из клеточн ого топлива .
еа кций биосин теза (химическая ра бота ).
оцессов д виж ен ия и сокращен ия
ат эн ер
Стр.7
8
3. За счет эн ер
пр
4. Э н ер
гии АТФ пр
ДНК , РНК и белков пер
оисход ит а ктивн ый пер
ен ос ин ф ор
концевая ф осф а тн ая и ост а ется АДФ – “ра зр
пер
пр
р
Во всех слу ча ях, когда эн ер
ен оса эн ер
след ова тель но, совер
игра ет р
пр
оль пер
исоед ин ен ия ф осф а т н ой гру ппы (что пр
еа кциях, сопр
ен осчика эн ер
оцессы, ид у щие выд елен ием и с потр
АТФ
АДФ
от эн ер
ен ос веществ чер
отив гра д иен та концен трации (осмотическая ра бота ).
гия обеспечива ет пер
ед а чу ген етической ин ф ор
мации.
гия АТФ исполь зу ется д ля пр
яж ен н а я” ф ор
ез мембр
аны
мации при биосин тезе
оизвод ства ра боты,
гии. АДФ мож ет быть за тем вн овь “зар
ивод ит к р
ма этой системы
яж ен” пу тем
яж енных с ра сщеплен ием клеточн ого топлива . В клетках,
ш а ется кру говор
гии и слу ж ит звен ом, связыва ю щим меж ду собой
еблен ием эн ер
гии. АТФ в этом кру говор
гии.
еген ерации АТФ ), в
оте
а д ен ин
ра зр
пр
ыв связи
ивод ит к
обра зован ию АДФ
Рис.4. Стру кт у ра а д ен озин тр
В ка честве стр
ф осф ор
иф осф ор
р
а
ибоз
н ой кислоты /АТФ/.
По своей стру кт у ре АТФ имеет ну клеотид ную пр оду (т .е. сод ерж ит
а зотистое осн ован ие ад ен ии), ост а ток у глевода (р
кислоты (р
н их, котор
син тезиру ется
высокоэн ер
н ой кислоты, а зотистое осн ова н ие а д ен ин и сахар р
ир
ис.4). Е сть д ва пу ти син теза АТФ (ф осф ор
ый у
а н а эр
при
обных ор
пер
ен осе
гетического пр
омеж у точн ого пр
ибоза ) и оста тки ф осф ор
илир
ован ия). В пер
га н измов является ед ин ственн ым, АТФ
ф осф а т н ой
оитель ных блоков в молеку лу АТФ вход ят ост а тки
ибоза .
н ой
вом из
гру ппы на АДФ с
од у кта мет а болизма . Две молеку лы
Стр.8