Цикл адф атф: Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) — урок. Биология, 10 класс.

Энергетический обмен

Взаимосвязь обмена веществ и энергии.

Обмен веществ включает три этапа:

1. поступление веществ в организм;

2. метаболизм, или промежуточный обмен;

3. выделение конечных продуктов обмена.

Вещества поступают в организм в результате дыхания (кислород), питания и пищеварения.

Основные вещества, поступающие с пищей – это макромолекулы:

– полисахариды;

– жиры;

– белки;

В ходе пищеварения макромолекулы расщепляются на более мелкие молекулы (глюкоза, жирные кислоты, глицерол, аминокислоты).

В клетках организма эти вещества подвергаются превращениям, включаясь в метаболизм

(обмен веществ).

Метаболизм – это взаимосвязь химических процессов, происходящих в организме.

Вся энергия необходимая для человека образуется в реакциях катаболизма.

В организме человека преобладает аэробный катаболизм.

В ходе аэробного катаболизма образуется до 95% всей энергии необходимой человеку.

Аэробный катаболизм веществ в тканях сопровождается потреблением O₂ и выделением CO₂.

Окисление органических веществ в организме кислородом (воздуха) с образованием воды и CO₂ называется тканевым дыханием.

1. Специфические (частные) пути катаболизма.

В ходе них образуется одно из 2-х веществ:

– пируват;

– Ацетил-KoA.

Примеры: гликолиз, -окисление жирных кислот и др.

2. Общий путь катаболизма.

Включает 2 стадии:

а) окислительное декарбоксилирование пирувата;

б) цикл Кребса.

3. Цепь переноса электронов (ЦПЭ) и сопряженное с ней окислительное фосфорилирование.

Энергия, которая выделяется при тканевом дыхании, используется для функционирования клеток.

Например, окисление 1 моль глюкозы происходит с выделением большого кол-ва энергии:

~ 40-50% энергии окисляющихся веществ используется клетками для синтеза АТФ из АДФ и H₃PO₄:

АДФ + H₃PO₄  АТФ + H₂O

! Реакция идет с затратой большого кол-ва энергии.

Для синтеза АТФ используется 2 источника энергии: окислительное и субстратное фосфорилирование.

1. Окислительное фосфорилирование происходит за счет энергии переноса электронов от органических веществ к

   O₂.

! Может происходить только в аэробных условиях.

Этим способом образуется ~ 95% всего АТФ в организме.

2. Субстратное фосфорилирование происходит за счет энергии макроэргических связей некоторых соединений.

Например: 1,3-бифосфоглицерат, фосфоенолпируват, сукцинил-KoA, креатинфосфат и др.

S – O ~ PO₃H₂ S – OH

Может происходить как в матриксе митохондрий, так и в цитоплазме клеток независимо от присутствия O₂.

! Это вспомогательный путь синтеза АТФ в организме.

(образуется ~ 5 % от всего АТФ организма)

Содержание АТФ в организме человека составляет всего ~ 50 г.

Т.к. клетки не способны накапливать АТФ, а расход энергии происходит постоянно, в организме также постоянно идет синтез АТФ из АДФ и Н₃РO₄.

За сутки в организме человека может синтезироваться до 60 кг АТФ (столько же и расходуется).

Фосфорилирование АДФ и последующее использование АТФ в качестве источника энергии образуют циклический проц

есс (цикл АДФ-АТФ):

Цикл АТФ-АДФ:

Цикл АДФ-АТФ работает постоянно.

В ходе него образуется то кол-во АТФ, которое было израсходовано клеткой.

Образующийся нуклеотид АТФ имеет две макроэргические связи (~) и используется в клетках как универсальный источник энергии для синтеза веществ и других видов работы (активный транспорт веществ через мембраны, мышечное сокращение и т.д.).

Окислительное фосфорилирование | Молекулярная биология

Окислительное фосфорилирование происходит в дыхательной цепи переноса электронов, функционирующей на внутренней мембране митохондрий. Приводит к синтезу АТФ и является конечным этапом клеточного дыхания.

При гликолизе и в цикле Кребса происходит отщепление атомов водорода от промежуточных продуктов реакций. Водород соединяется с НАД и ФАД, в результате образуются НАД · H

2 и ФАД · H₂, которые поступают в дыхательную цепь. Здесь водород в конечном итоге окисляется молекулярным кислородом до воды. Одновременно с этим происходит фосфорилирование большого количества молекул АДФ до АТФ.

Окислительное фосфорилирование есть процесс многоступенчатый. Водород отделяется от НАД · H₂ и ФАД · H₂, после чего передается по цепи переносчиков: флавопротеин, кофермент Q (убихинон), цитохромы. И только в конце своего пути он соединяется с кислородом. При этом переносчики претерпевают ряд окислительно-восстановительных реакций.

В нескольких местах дыхательной цепи при переходе атомов водорода и электронов от одного переносчика к другому выделяется энергия в количестве достаточном для синтеза АТФ.

На первых участках цепи переносится водород на наружную сторону мембраны, на последних — электроны с помощью цитохромов.

Пара цитохромов представляет собой белковые пигменты с железосодержащей группой — гемом. При окислительно-восстановительных реакциях железо оказывается попеременно в окисленной (Fe³⁺) или восстановленной (Fe²⁺) форме.

Последний цитохром в цепи содержит медь, он катализирует восстановление молекулярного кислорода до воды.

НАД (никотинамидадениндинуклеотид) и НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) — коферменты, производные никотиновой кислоты. Первый отличается от второго отсутствием остатка фосфорной кислоты при молекуле рибозы. Эти молекулы электроположительны, так как у них отсутствует один электрон. Поэтому могут переносить как электроны, так и атомы водорода. Акцептируется пара атомов водорода, при этом один диссоциирует на протон и электрон. Хотя часто пишут НАД(Ф) · H

2, но свободный протон оказывается не связанным с молекулой, а находится в среде: НАД · H + Н⁺.

При переносе водорода от НАД к флавопротеину происходит первый синтез АТФ в дыхательной цепи.

Водород переносится флавопротеином в виде целых атомов. Кофермент Q принимает водород от флавопротеина и передает его первому цитохрому (b). Цитохромы переносят только электроны с помощью входящего в их состав атома железа, который восстанавливается из Fe³⁺ в Fe²⁺. Поэтому водород распадается на ион H⁺ и e^—. Ионы водорода оказываются в окружающей среде с внешней стороны внутренней митохондриальной мембраны.

При передаче электронов по цепи цитохромов происходит синтез АТФ. Последний цитохром передает электроны молекулярному кислороду, который превращается в отрицательно заряженный анион.

Между наружной поверхностью внутренней мембраны, где накапливаются катионы водорода (H⁺), и внутренней поверхностью мембраны, где накапливаются анионы кислорода (O₂^—), возникает разность потенциалов. В мембрану встроен фермент АТФ-синтетаза, благодаря которому образуется АТФ. Когда разность потенциалов достигает критической величины, H⁺ перемещаются через канал фермента. За счет энергии этого перемещения происходит синтез АТФ, а кислород присоединяет ионы водорода с образованием воды.

Кинетика самоамплифицирующегося субстратного цикла: анализ циклов АДФ-АТФ

Сохранить цитату в файл

Формат: Резюме (текст)PubMedPMIDAbstract (текст)CSV

Добавить в коллекции

• Создать новую коллекцию
• Добавить в существующую коллекцию

Назовите свою коллекцию:

Имя должно содержать менее 100 символов

Выберите коллекцию:

Не удалось загрузить вашу коллекцию из-за ошибки
Повторите попытку

Добавить в мою библиографию

• Моя библиография

Не удалось загрузить делегатов из-за ошибки
Повторите попытку

Ваш сохраненный поиск

Название сохраненного поиска:

Условия поиска:

Тестовые условия поиска

Электронная почта: (изменить)

Который день? Первое воскресеньеПервый понедельникПервый вторникПервая средаПервый четвергПервая пятницаПервая субботаПервый деньПервый рабочий день

Который день? ВоскресеньеПонедельникВторникСредаЧетвергПятницаСуббота

Формат отчета: РезюмеРезюме (текст)АбстрактАбстракт (текст)PubMed

Отправить максимум: 1 шт. 5 шт. 10 шт. 20 шт. 50 шт. 100 шт. 200 шт.

Отправить, даже если нет новых результатов

Необязательный текст в электронном письме:

Создайте файл для внешнего программного обеспечения для управления цитированием

Полнотекстовые ссылки

Бесплатная статья ЧВК

Полнотекстовые ссылки

. 2000 г., 15 августа; 350, часть 1 (часть 1): 237–43.

E Валеро ¹ , Р. Варон, Ф. Гарсия-Кармона

принадлежность

• ¹ Кафедра химико-физической науки, Высшая политехническая школа Альбасете, Университет Кастилии-Ла-Манча, Университетский кампус, E-02071 Альбасете, Испания. [email protected]

• PMID: 10926849
• PMCID: PMC1221247

Бесплатная статья ЧВК

E Валеро и соавт. Биохим Дж. 2000 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2000 г., 15 августа; 350, часть 1 (часть 1): 237–43.

Авторы

E Валеро ¹ , Р. Варон, Ф. Гарсия-Кармона

принадлежность

• ¹ Кафедра химико-физической науки, Высшая политехническая школа Альбасете, Университет Кастилии-Ла-Манча, Университетский кампус, E-02071 Альбасете, Испания. [email protected]

• PMID: 10926849
• PMCID: PMC1221247

Абстрактный

Проведено кинетическое исследование циклической системы амплификации АТФ-АДФ с участием ферментов аденилаткиназы, пируваткиназы и L-лактатдегидрогеназы. Стехиометрия цикла составляет 2:1, потому что две молекулы АДФ синтезируются из одной молекулы АТФ и АМФ, и одна молекула АДФ снова превращается в одну молекулу АТФ на каждом витке цикла. Это приводит к непрерывному экспоненциальному увеличению концентраций АТФ и АДФ в реакционной среде, согласно полученным уравнениям. Следовательно, это цикл субстрата, который усиливается, скорость цикла постоянно увеличивается со временем. Фоновый сигнал реагента был снижен за счет использования апиразы для разложения АТФ и АДФ в реагенте, что позволило достичь пределов обнаружения до 16 пмоль АТФ и/или АДФ в непрерывном спектрофотометрическом анализе.

Похожие статьи

• Кинетический анализ модели двойного цикла субстрата: количественное определение высокоамплифицированного АДФ (и/или АТФ).

  Валеро Э., Варон Р., Гарсия-Кармона Ф. Валеро Э. и др. Biophys J. 2004 Jun; 86 (6): 3598-606. doi: 10.1529/biophysj.103.035956. Биофиз Дж. 2004. PMID: 15189857 Бесплатная статья ЧВК.

• Компьютерный метод контроля стационарного состояния анализа регенерации АТФ.

  Хенке В., Миура Ю., Дубиэль В., Хольцюттер Х.Г., Гербер Г. Хенке В. и др. Биомед Биохим Акта. 1989;48(4):233-41. Биомед Биохим Акта. 1989. PMID: 2751634

• Кинетические аспекты реакций амплификации АТФ.

  Читток Р.С., Хавронский Дж.М., Холах Дж., Уортон К.В. Читток Р.С. и др. Анальная биохимия. 1998 янв. 1; 255(1):120-6. doi: 10.1006/abio.1997.2459. Анальная биохимия. 1998. PMID: 9448850

• Защита клеточного энергетического состояния во время сокращений: роль АМФ-дезаминазы.

  Hancock CR, Brault JJ, Terjung RL. Hancock CR и соавт. J Physiol Pharmacol. 2006 ноябрь;57 Приложение 10:17-29. J Physiol Pharmacol. 2006. PMID: 17242488 Обзор.

• Транспортная система АДФ/АТФ: парадигма транспорта метаболитов в митохондриях.

  Брандолин Г., Ле Со А., Ру П., Трезеге В., Фиоре К., Швиммер К., Диану А.С., Лаукен Г.Дж., Винье П.В. Брандолин Г. и соавт. Soc Gen Physiol Ser. 1996; 51:173-85. Soc Gen Physiol Ser. 1996. PMID: 8809942 Обзор. Аннотация недоступна.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Функциональные исследования активации α-рибозида α-рибазолкиназой (CblS) из Geobacillus kaustophilus .

  Mattes TA, Malalasekara L, Escalante-Semerena JC. Маттес Т.А. и соавт. Биохимия. 2021 29 июня; 60 (25): 2011-2021. doi: 10.1021/acs.biochem.1c00119. Epub 2021 9 июня. Биохимия. 2021. PMID: 34105957 Бесплатная статья ЧВК.

• Циклы самовосполнения генерируют пороговый ответ.

  Курата Х. Курата Х. Научный представитель 2019 ноября 20; 9 (1): 17139. doi: 10.1038/s41598-019-53589-1. Научный представитель 2019. PMID: 31748624 Бесплатная статья ЧВК.

• Механистические исследования субстратного ингибирования убиквитин-активирующего фермента аналогами аденозинсульфамата.

  Chen JJ, Tsu CA, Gavin JM, Milhollen MA, Bruzzese FJ, Mallender WD, Sintchak MD, Bump NJ, Yang X, Ma J, Loke HK, Xu Q, Li P, Bence NF, Brownell JE, Dick LR. Чен Дж.Дж. и соавт. Дж. Биол. Хим. 2011 25 ноября; 286 (47): 40867-77. doi: 10.1074/jbc.M111.279984. Epub 2011 3 октября. Дж. Биол. Хим. 2011. PMID: 21969368 Бесплатная статья ЧВК.

• Высокоактивные монослои, ориентированные на инженерные ферменты: формирование, характеристика и сенсорные приложения.

  Ульман А., Иоффе М., Патольский Ф., Хаас Э., Реувенов Д. Ульман А. и др. J Нанобиотехнология. 2011 20 июня; 9:26. дои: 10.1186/1477-3155-9-26. J Нанобиотехнология. 2011. PMID: 21689418 Бесплатная статья ЧВК.

• Компьютерное моделирование динамического поведения окислительно-восстановительного цикла глутатион-аскорбат в хлоропластах.

  Валеро Э., Гонсалес-Санчес М.И., Масиа Х., Гарсия-Кармона Ф. Валеро Э. и др. Завод Физиол. 2009 г.Апр; 149 (4): 1958-69. doi: 10.1104/стр.108.133223. Epub 2009 25 февраля. Завод Физиол. 2009. PMID: 19244456 Бесплатная статья ЧВК.

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

Рекомендации

1. 1. Биосистемы. 2000 янв; 54 (3): 151-64 — пабмед
2. 1. Анальная биохимия. 1979 г., май; 95 (1): 194–8. — пабмед
3. 1. Анну Рев Биохим. 1980;49:813-43 — пабмед
4. 1. Анальная биохимия. 1981 1 мая; 113 (1): 172-8 — пабмед
5. 1. Дж Теор Биол. 1990 9 июля; 145(1):123-31 — пабмед

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

Полнотекстовые ссылки

Бесплатная статья ЧВК

Укажите

Формат: ААД АПА МДА НЛМ

Отправить на

Кинетика самоамплифицирующегося субстратного цикла: анализ циклов АДФ-АТФ | Биохимический журнал

Skip Nav Destination

Исследовательская статья| 09 августа 2000 г.

Эдельмира ВАЛЕРО;

Рамон ВАРОН;

Франциско ГАРСИА-КАРМОНА

Biochem J (2000) 350 (1): 237–243.

https://doi.org/10.1042/bj3500237

История статьи

Получено:

26 ноября 1999 г.

Пересмотр получено:

27 марта 2000 г.

Принято:

23 мая 2000 г.

• Взгляды
  • Содержание артикула
  • Рисунки и таблицы
  • Видео
  • Аудио
  • Дополнительные данные
  • Экспертная оценка
• Делиться
  • Фейсбук
  • Твиттер
  • LinkedIn
  • Электронная почта

• Иконка Цитировать Цитировать

• Получить разрешения

Citation

Эдельмира ВАЛЕРО, Рамон ВАРОН, Франсиско ГАРСИА-КАРМОНА; Кинетика самоусиливающегося субстратного цикла: анализ циклов АДФ-АТФ. Biochem J 15 августа 2000 г.; 350 (1): 237–243. doi: https://doi.org/10.1042/bj3500237

Скачать файл цитаты:

• Рис (Зотеро)
• Менеджер ссылок
• EasyBib
• Подставки для книг
• Менделей
• Бумаги
• КонецПримечание
• РефВоркс
• Бибтекс

панель инструментов поиска

Расширенный поиск

Проведено кинетическое исследование циклической системы амплификации АТФ-АДФ с участием ферментов аденилаткиназы, пируваткиназы и l-лактатдегидрогеназы. Стехиометрия цикла составляет 2:1, потому что две молекулы АДФ синтезируются из одной молекулы АТФ и АМФ, и одна молекула АДФ снова превращается в одну молекулу АТФ на каждом витке цикла. Это приводит к непрерывному экспоненциальному увеличению концентраций АТФ и АДФ в реакционной среде, согласно полученным уравнениям.