Аэробты энергия процестері

Аэробты энергия процестері

Молекулалық оттегіне қатысты организмдер аэробтар мен анаэробтарға бөлінеді. Өз кезегінде, аэробтар мен анаэробтар міндетті және міндетті емес болып бөлінеді. Кейбір міндеттейді aerobes барлық мүмкіндігі атмосферада, оның мазмұнына тең немесе осы мәнді асатын әуе мазмұны бойынша poprisutstvuesh, бірақ белгілі бір сома% асатын ауаның дәрежесін шыдау мүмкін емес, кім, меніңше,. өз кезегінде, кейбір anaerobes, бірақ ауа пайдалану, бірақ қоршаған ортаға айналасында орналасқан ең жоғарғы концентрациясы болмайды. Бірнеше микроорганизмдер хетеротрофик aerotolerangny критерийлер бойынша өсіріледі кезде тез мысал сутегі бактериялар үшін, билік ұқсастық қарай оттегі кривляньем ауыстыру қабілеті бар, және автотрофты — микроаэрофильді.

Аэробты тыныс алу. Тыныс алу тізбегі

Аэробты тыныс алу кезінде молекулярлық ауаға соңғы электронды қабылдаушы ретінде пайдаланылады. Аэробты тыныс әлемдік кеңінен vserasprostraneno прокариот жануарлар мен өсімдіктерді көпшілігі үшін тән болып табылады. қозғаушы субстрат тыныс бірінші шебінде — НАД қысқарды — ауаның байланысты осы болып табылады, және анаэробты жағдайларда жүзеге асырылады жақсы мүмкіндік бар, қант Катаболизмнің, органикалық қышқылдар, амин қышқылдары және тікелей емес, метаболикалық жолдарын пайдалануға басқа субстрат нәтижесінде пайда болады. Бұл ішінара сутексіздендіру процесс жобалау пайдаланылатын NADH субстраттар сатып алынған нәтиже. Гликолиз жолын және басқа да қант циклі үш карбон қышқылдары, май қышқылы тотығу жүйесін және басқа да қамтиды, және тыныс алу тізбегі арқылы тотығады жетекші.

Табиғат компоненттерінің тыныс алу тізбегі және олардың орналасу тәртібі анықтады, химиялық, физика-химиялық және биохимическими әдістерімен, олардың арасында маңызды орын алады дифференциалды спектрофотометрия және ингибиторный талдау. Олардың үйлесімі анықтауға мүмкіндік береді, атап айтқанда қандай компоненттер қатысады тотықтыру осы субстрат және қандай дәйектілігі олардың орналасқан тыныс алу тізбегі.

Ерекше тежегіштерімен тыныс алу қызметін атқарады мынадай заттар:

ингибиторлары NADH_дегидрогеназы: барбитураттар, ротенон;

ингибиторы цитохром-с-редуктазаның: антимицин А;

ингибиторлары цитохромоксидазы.

Алайда, цианиді-резистентное тыныс.

Оқшаулау ауыстыру электрондардың орташа тежегіші әкеледі переносчики орналасқан учаскеде алдыңғы ингибируемому ауысады қалпына келтірілген жай-күйі, ал переносчики жүрген соң ингибируемого учаскесін ауысады окисленное жай-күйі.

Қарағанда митохондриялар, құрамы тыныс алу тізбегінің прокариоттардың жиі ғана байланысты емес түрі, микроорганизм, бірақ мен түріне, оның тамақтану, сондай-ақ оттегі газ фазасында. Мысал ретінде тыныс алу тізбегі Escherichia coli.

Кері ауыстыру электрондар

Жағдайларда окисляемые субстраты — донорлар электрондар мен протондардың жоғары тотығу-қалпына келтіру әлеуеті, олар қосылады тыныс алу тізбегі деңгейінде цитохромного буын. Бұл әкеледі, біріншіден, тыныс алу тізбегінің тек бір тармағы жанасуын қамтамасыз ету үшін энергетикалық қажеттіліктерін жасушалар ол жұмыс істеуі, жоғары жылдамдықпен. Екіншіден, қалпына келтіру үшін NADP пайдаланылады кері ауыстыру электрондар есебінен ТЭП жасалатын цитохромоксидазном учаскесінде.

Эволюция жолдарын аэробты метаболизм

Тыныс алу жүйесінің қазіргі заманғы организмдердің өнімі болып табылады ұзақ эволюция өмір анаэробты — аэробным шарттары. Деп санау алғашқы атмосфера Жерді алғашқы қалпына келтіру сипаты мен іс жүзінде тармақшасында, сатып алынатын тауарларға оттегі. Оған кірген мұндай газдар ретінде С02, СН4, N2, NH3, Н2 және кейбір басқа да — аз мөлшерде. Сондықтан алғашқы тірі организмдер, ең алдымен, қатаң анаэроб организмдерге жатады.

Негізгі массасы оттегі пайда болды, шамасы, тіршілік әрекеті нәтижесінде фотосинтезирующих организмдер. Алғашқы аэробтық микроорганизмдер алар пайда Жер бетінде 2 млрд жыл бұрын-ретке сәйкес көрсетілген сызбада:

Аэробтар -> фототрофы -> аэротолеранты ->аэробы -> аэробы.

Бастапқы кезеңдерінде эволюциясы организмдер мәжбүр болды қорғалуы тотығу-әрекеттер оттегі және, бәлкім, жоқ игеруді қабілеті гарнер энергиясын, выделяющуюся тотықтыру кезінде субстраттар қатысуымен оттегі. Қорғау еді жүзеге асырылады негізгі екі жолмен: пассивті, яғни ауысуына экологиялық қуыстар, онда оттегі жоқ, және белсенді — детоксикацией оттегі. Жүйесін детоксикация сақталған және қазіргі заманғы организмдер.

Бірі улы өнімдерді қалпына келтіру оттегі болып табылады супероксидный анион-радикал кезінде түзілетін, бір электрондық реакциялар

Мұндай анион-радикалдар нәтижесінде туындауы мүмкін көптеген метаболикалық реакциялар кезінде өзара іс-қимыл оттегі компоненттерінің тыныс алу және фотосинтетической тізбектерін, сондай-ақ абиогенно нәтижесінде, фото — және электрохимиялық процестер сулы ортада. Өмір сүру уақыты супероксидных аниондарды қатысты велико, олар еніп, жасушалар мен айналмауы басқа да улы өнімдер: гидрокси радикалдар және синглетный оттегі

Радикал ОЛ құрылады, сондай-ақ радиационном ыдырауы, су және болып табылады ең қуатты барлық белгілі тотықтырғыш. Қатысты синглетного оттегі айта кету керек, нормада электрондық қабығының атом оттегі бар тұрақты жай-күйі, бірақ іс қозғалған кезде атом оттегі мүмкін өтуге да синглетное жай-күйі, жоғары реакциялық қабілеті бар, ол туындайды және дисмутации супероксидного аниона:

202″ + 2Н+->*02 + Н202.

Осылайша, клеткадағы және қазіргі заманғы жағдайында қажетті қорғаныс механизмдері үшін детоксикация ретінде супероксид-аниона, сондай-ақ басқа да нысандарын «белсенді» оттегі.

Негізгі қорғаныш ферменттермен болып табылады супероксиддисмутаза, каталаза және хрен. Супероксиддисмутаза физиологиялық реакциясын білімі бар невозбужденного, триплетного оттегі:

202- + 2Н+ -> 02 + Н202.

Кейбір жасушалық пигменттер, сондай-ақ ойнайды, қорғаныш рөлін, «перехватывая» синглетный оттегі.

Тек әзірлегеннен кейін қорғау жүйелерінің эволюциясы кірісе жүйелерін құру, мүмкіндік кәдеге жаратуға энергиясын кезінде алынған субстраттарды тотықтыру қатысуымен оттегі. Нәтижесі мұндай эволюция және болып табылады қазіргі заманғы тыныс алу жүйесі.

Ең көп тараған тәсілімен энергия алу анаэробты жағдайларда болып табылады әр түрлі түрлері брожений. Жағдайда, жануарлар және өсімдік жасушаларының бұл гликолиз, прокариоттардың түрлері брожений айтарлықтай разнообразнее.

Және гликолиз, және кейбір басқа да анаэробты процестер диссимиляции ғана болып табылады күні мектепалды даярлық кезеңдеріне кейінгі аэробты процестердің энергия алу, және, әдетте, жануарлар және өсімдік жасушалары мүмкін емес өсуі есебінен ғана анаэробты процестердің катаболизмінің. Арасында прокариот, керісінше, көптеген облигатно анаэробты нысандарын қабілетті өсуі есебінен ғана анаэробты тәсілдерін энергия алу. Біз дәйекті түрде қарастырамыз басты түрлері анаэробты энергетикалық процестер: анаэробтық тыныс алу, бескислородный фотосинтез және әр түрлі түрлері брожений.

Анаэробтық тыныс

Механизмі, осы процеске сходен с аэробным деммен, сондай-ақ пайдаланады тізбегі ауыстыру электрондар. Алайда, соңғы акцептором электрондардың қызмет етеді емес, оттегі, және басқа да органикалық емес немесе органикалық заттар. Тегіне байланысты түпкі акцептора ажыратады нитратное, сульфатное, карбонатное, фумаратное тыныс алу түрлері және т. б.

Нитратное тыныс. От нитратного тыныс ажырата білген жөн ассимиляционную нитратредукцию, ол мүмкін ретінде аэробты және анаэробты жағдайларда және алу үшін қызмет етеді аммонийной нысанын азот пайдаланылатын конструктивтік процестері. Бұл процесс жүзеге асырылады «растворимыми» ферменттермен: нитратредуктазой және нитритредуктазой және байланысты емес запасанием энергиясы. Процесінде ассимиляционной нитратредук-лар құрылады ұшпа өнімдер:

Нитратным деммен, немесе денитрификацией деп аталады дис-симиляционная нитратредукция соқтыратын білімі молекулярлық азот қатысуымен тізбектің ауыстыру электрондар және сопровождающаяся запасанием энергиясы. Бұл жағдайда ферменттер синклиналда мембране:

Толығымен бұл процесс ағады, у-бактериялар денитрификаторов, ал Escherichia coli және басқа да кейбір бактериялар ғана жүзеге асырылады бірінші сатысы динитрификации соқтыратын жинақтау ортада нитриттер. Денитрификаторы, әдетте, болып табылады факультативтік қатаң анаэроб организмдерге жатады, және оттегі басым диссимиляционную нитратредукцию. Денитрификация әкеледі үлкен шығындарға азотты тыңайтқыштардың топырақ, сондықтан басу үшін денитрификации топыраққа қажет рыхлить.

Алынған аденозин_5-фосфосульфат қайтадан іске қосылады АТР:

Сульфатное тыныс. Бұл нитратредукции бар ассимиляционная сульфатредукция, сульфаты қалпына келтіріледі дейін сульфидінің кейіннен конструктивті процестер. Бірінші сатысы болып табылады белсендіру сульфаты:

Екі рет «белсендірілген 3_фосфоаденозин_5_фосфосульфат ұшырайды қалпына келтіру әуелі дейін сульфита, содан кейін дейін сульфидінің. Осындай жолды қалпына келтіру сульфаты тән кең организмдер.

Кезінде диссимиляционной сулъфатредукции немесе сульфатном демалу бірінші кезеңде, сондай-ақ құрылады APS тікелей қалпына келтіріледі дейін сульфита, содан кейін әр түрлі организмдердің жүреді не одноступенчатое, не трехступенчатое қалпына келтіру сульфита дейін сульфидінің.

Табылған үш түрі сульфитредуктаз қамтитын ерекше гем — сирогем. Басқа сульфитредуктазы құрамында цитохромы. Пайдалану кезінде донор ретінде электрондарды молекулярлық сутегі, ал конструкциялық үдерістерді — органикалық заттардың сульфатвосстанавливающие бактериялар өседі ретінде хемолитогетеротрофы білімі бар 1 моль сульфаты 3 молей АТР, олардың бір бөлігі жұмсалады активтендіру сульфаты. Тыныс-тіршілігін осындай бактериялар табиғи жағдайда әкеледі жинақтау елеулі мөлшерде күкіртті сутектің, ол окисляться құра отырып, шөгінділер күкірт. Бұл бактериялар тудырады, сондай-ақ анаэробную коррозияға металдар.

Карбонатное тыныс. Кезінде карбонатном тыныс ретінде соңғы акцептора электрондар пайдаланылады С02:

4Н2 + С02 -> СН4 + 2Н20.

Көрсетілгендей, іс-тәжірибемен байланысты радиоизотопами, С02 акцептирует жылғы сутегі тек электрондар өйткені сутегі метан жүреді. Қалпына келтіру процесі ағады сатылы пайдалана отырып, тізбектің ауыстыру электрондар қамтитын дегидрогеназы, редуктазаның және переносчики электрондар, құрамында цитохромы

Карбонатное тыныс тән метановых бактериялар жататын архебактериям. Олардың көпшілігі пайдалана алады С03 ретінде жалғыз көзі, көміртегі, т. е. өмір сүре хемолитоавтотрофно. Олар облигатными қатаң қатаң анаэроб организмдерге жатады. Көрсетілгендей білім АТР қалпына келтіру процесінде С02до метан, бірақ стехиометрия процесінің белгісіз. Табиғи жағдайда метан бактериялары құрайды метан су айдындарында және батпақтардағы, әрі кейбір полярлық теңіздері бар шөгінділер метан түрінде кристаллогидрата. Метан бактериялары — бірі компоненттерін жүйелеріне сарқынды суларды тазарту. Олар мекендейді, сондай-ақ рубце күйіс қайыратын жануарлар.

Ашыту

Ашыту — бұл типі энергетикалық процестерді, онда заттар ұшыраған химиялық превращениям, өздері қызмет ететін донорлар мен акцепторами электрондар. Молекулалық оттегі, осы процестерге қатыспайды. Осыдан бірінші анықтау брожений, бұл белгілі француз микробиологом Л. Пастером: «Ашу — бұл өмір сүру үшін ауа».

Запасание кезінде энергияның брожениях жүреді не арқылы субстратного фосфорилирования білімі бар макроэргических қосылыстар, немесе қалыптастыру арқылы ТЭП есебінен экскрециясы бейорганикалық иондар немесе қышқыл өнімдерді ашыту. Қарамастан алуан үлгідегі брожений, әдетте алады атауы бойынша бас түпкі өнімге (спирттік, сүт қышқылды, маслянокислое, пропионовокислое, муравьинокислое, ацетоно-бутиловое және т. б.), субстратное фосфорлану жүзеге асырылады шектеулі мөлшерде типтік реакциялар.

Сонымен қатар, субстратным фосфорилированием запасание энергиясын процестерінде ашыту жолымен жүзеге асырылуы мүмкін қалыптастыру ТЭП. Осылайша, кейбір облигатно анаэробты бактериялар жүзеге асыратын ашыту білімі бар метилмалонил-Ерлан, қабілетті қалыптастыру градиенті иондар Na+ процесінде декарбоксилдену бұл қосылыстар пропионил-Абай.

Басқа үлгісі ретінде қызмет етеді қалыптастыру градиенті Н+ процесінде экскрециясы қышқыл өнімдерді ашыту. Бірге анионом лактат мембрана арқылы транслоцируются екі протон. Процесі жалғасуы мүмкін болғанша лактат концентрациясы ортада және торда жоқ теңеліп. Нәтижесінде құрылады ТЭП, ол одан әрі пайдаланылуы мүмкін энергетикалық қажеттіліктерге жасушалар.

Фотосинтез

Әлі күнге дейін қарастырдық организмдер, олар қамтамасыз ету үшін конструктивтік процестерді пайдаланады энергиясын химиялық байланыстар мен органикалық немесе органикалық емес заттар. Тағы бір үлкен тобы организмдердің қабілетті қамтамасыз ететін конструктивті метаболизм есебінен жарық энергиясын процесінде, ол атауын алды фотосинтез. Сонымен, фотосинтез процесі энергиясын пайдалану жарықтық сәулелену құру үшін тірі заттар. Білім АТР барысында фотосинтез деп атайды фотофосфорилированием.

Негізгі процестер фотосинтез, электрондардың донорлары

Тотықтырғыш-қалпына келтіру потенциалын жүйесін қалпына келтірушілер фотосинтетической тізбектері төмен болуы тиіс -400 мВ. Жай донорлар электрондардың пайдаланылатын фотосинтезе, ие емес, осындай әлеуеті төмен, сондықтан қалпына келтіру үшін X қажет кері ауыстыру электрондар жылғы молекулалар

пигменттің есебінен энергия света. Донор электрондардың орнын толтырады, содан кейін олардың тапшылығы молекуласындағы пигмент. Басқа учаскеге, онда жұмсалады энергия света, — ресинтез АТР, жұмсалатын үшін «активирования» өнімдерді тіркеу С0Г

Жағдайда, жоғары өсімдіктер мен цианобактериялар электрондардың доноры болып табылады су, нәтижесінде одан босатылады оттегі, т. е. фотосинтез бұл жағдайда болып табылады оттегі, немесе оксигенным. Негізгі типтері метаболизм мұнда болып табылады фотолитоавтотрофия немесе фотолитогетеротрофия:

С02 + 2Н20 — + Н20 + 02.

Осылайша, фотосинтез өсімдік және бактериялық типі бойынша ерекшеленеді: табиғат пигменттер; пайдалану донор электрондар; қабілеті бөлу оттегі.

Жол көміртек фотосинтезе. Цикл Кальвина

Қосу С02 » сындарлы метаболизмі у фототрофов жүзеге асырылады реакциялардың реттілігі. Ол цикл деп аталады автотрофной тіркеу көмірқышқылын, немесе цикл Кальвина, сходен с пентозофосфатным цикл катаболизмінің сахаров у хемоорганогетеротрофов. Келтірейік жиынтық теңдеуі осы реакциялар:

6С02 + 18 АТР + 12 NADPH + 12Н ТОБЫНЫҢ+ -> С6Н1206 + 18ADP + 12NADP+.

Синтездеу үшін бір молекула глюкоза мұнда талап етіледі 6 «айналым циклі». Цикл Кальвина салыстырғанда пентозо-фосфатным цикл, қалпына келтіру үшін акцептора С02 қажет екі қосымша реакциялар:

Одан әрі реті реакция білдіреді «жүгіну» гликолиздің өзара байланысы ретінде аса пайдаланылады NADPH қоспаға глюкоза.

Осындай цикл тіркеу С02 жұмыс істейді, у хемоли-тоавтотрофных бактериялар.

У өсімдіктердің бастапқы ферменттер цикл Кальвина синклиналда хлоропластах. Жасушаларында фототрофты бактериялардың рибулозоди-фосфаткарбоксилаза табылған карбоксисомах, бірақ бұл жерде ол айғай латентном жай-күйі.

Жұмыс істеу процесінде цикл Кальвина ұшырайды қатаң метаболической реттеу. Әсіресе, нәзік реттеледі белсенділігі фосфорибулокиназы, атап айтқанда, сезімтал энергетикалық заряду жасушалар мен дәрежесін восстановленности NAD. Цикл жұмыс істейді тиімді жағдайларда ғана қалыпты энергиясымен жабдықтау және восстановителями.

Добавить комментарий

Your email address will not be published.