, ,
   Связаться с нами
Поиск  
   
Выбор категории




.: Б .: БИОТЕХНОЛОГИЯ - БИТИНИИ .: БИОЭНЕРГЕТИКА

БИОЭНЕРГЕТИКА

БИОЭНЕРГЕТИКА, совокупность процессов преобразования энергии в биол. системах, а также раздел биологии, изучающий эти процессы. Существование живых организмов и биосферы в целом возможно только при непрерывном притоке солнечной энергии. Световая энергия улавливается фотосинтезирующими организмами и запасается в них р осн. в виде энергии восстановленных органич. соединении и частично в форме аденозин-трифосфата (АТФ). Восстановленные органич. соединения, служащие пищей гетеротрофным организмам, окисляются до СО2 и Н2О, и освобождающаяся энергия используется для синтеза АТФ и др. макроэргич. соединений и производства работы. АТФ осуществляет перенос энергии от экзергонических (идущих с освобождением энергии) к эндергони-ческим внутриклеточным процессам (в к-рых энергия потребляется) и играет центр, роль в энергетич. обмене. Синтез АТФ происходит путём фосфо-рилирования АДФ (в растворимых системах и биомембранах) за счёт энергии, освобождающейся при брожении, дыхании и фотосинтезе. Фосфорилирование в растворимых системах (гликолитич. фосфорилирование, фосфорилирование в цикле трикарбоновых к-т) и в биомембранах (окислит, фосфорилирование, фо-тофосфорилирование) принципиально различаются по механизму преобразования энергии. В растворимых системах синтез АТФ, как правило, сопряжён с окислением альдегидных групп (фос-фоглицериновый альдегид, янтарный полуальдегид и др.) пиридиннуклеотидами или флавопротеидами. Обычно альдегиды самопроизвольно взаимодействуют с Н-группой фермента или кофермента, происходит окисление комплекса, образуются макроэргич. ацилмеркаптаны и после фосфоролиза - фосфатсодержа-щие макроэргич. соединения. В биомембранах протекает хемиосмо-тич. синтез АТФ (см. Хемиосмотическая теория). В результате переноса электронов по дыхат. цепи в митохондриях или по фотосинтетич. электрон-транспортной цепи в хлоропластах осуществляется трансмембранный перенос ионов водорода. При этом возникает разность электрич. потенциалов и градиент рН на мембране. Энергия, освобождающаяся при переносе электронов, трансформируется в разность электрохимич. потенциалов ионов водорода (Dm+). Аккумулированная в виде (Dm+) энергия может использоваться не только для синтеза АТФ, но и непосредственно для движения микроорганизмов и активного транспорта ионов, углеводов, аминокислот. Важнейший поставщик энергии в живых клетках - окислительное фосфорилирование. При окислении 1 моля глюкозы до СО2 и Н2О в гетеротрофных организмах 2 моля АТФ образуются при гли-колизе и 34 моля АТФ в ходе окислит, фосфорилирования. Гидролиз АТФ в клетках - источник энергии для раэл. процессов жизнедеятельности: движения, активного транспорта веществ, биосинтезов и др. Стандартная энергия гидролиза АТФ равна - 7,3 ккал/моль. В физиол. условиях в зависимости от ионного окружения, величины рН, концентрации АТФ, АДФ и свободного фосфата энергия гидролиза АТФ может изменяться от - 4 до -15 ккал/моль. В состоянии покоя АТФ используется для запасания энергии в клетках в виде макроэргич. буферных систем (креатинфосфат и др.) и ионных градиентов, к-рые расходуются при интенсивной работе. Способы и механизмы использования АТФ и др. макроэргич. соединений для обеспечения внутриклеточных процессов разнообразны у разных групп организмов и при общем принципиальном единстве в значит.- степени определяются типом обмена веществ тех или иных групп организмов. Энергообеспечение биол. движения наиболее изучено на примере мышечного сокращения. Гидролиз АТФ обеспечивает фосфорилирование активных центров миозино-вых нитей. В результате взаимодействия активизированного миозина с актиновыми нитями' осуществляется конформацион-ный переход образовавшегося комплекса, относит, смещение нитей и сокращение системы в целом. Использование АТФ для активного транспорта (наиболее исследованы системы транспорта Са2+ в саркоплазматич. ретикулуме и К + , Na+ в плазматич. мембранах) происходит с участием мембранных аденозинтрифос-фатаз (АТФаз). После (фосфорилирования активного центра АТФазы и связывания катионов на одной из сторон мембраны осуществляется конформационный переход комплекса и трансмембранный перенос катионов проч.... электрохимия, потенциала. В энергообеспечении биосинтеза белков, углеводов и липидов могут использоваться обе пирофосфатные связи АТФ, а также др. нуклеотиды (ГТФ и УТФ - при синтезе белков и углеводов, ЦТФ - при синтезе липидов и др.)- Для энергообеспечения биосинтеза характерны сопряжённые биохимич. реакции, при к-рых АТФ фосфорилирует или активирует др. способом (образование аминоациладеннлатов и т. д.) субстраты или промежуточные продукты биосинтеза. При образовании одной кова-лентной связи в полисахаридах, липидах или белках расходуются 2-5 молекул АТФ. Изучение энергетич. процессов в клетках находится на стыке биохимии, биофизики, молекулярной биологии. Оно началось в 30-х гг. 20 в., когда была обнаружена этер'ификация неорганич. фосфата при брожеьии (Г. Эмбден, О. Мейергоф, 1933) и дыхании (В. А. Энгельгардт, 1931; В. А. Белицер, Г. Калькар, 1937-41) и были выделены АТФ и креатинфосфат. Значит, вклад в изучение клеточной Б. внесли О. Варбург, А. Ленинджер, П. Митчелл. Особый раздел Б., граничащий с экологией и оногеоценологией, представляет изучение обмена веществ и энергии в биологических системах высокого уровня - от биоценоза до биосферы в целом (см. Биогеоценоз, Биосфера). Скулачев В. П., Трансформация энергии в биомембранах, М., 1972; Певз-R е р Л., Основы биоэнергетики, пер. с англ., М., 1977: Брода Э., Эволюция биоэнер-гетнческих процессов, пер. с англ., М,, 1978; Рэкер Э.. Бноэнергетнческие механизмы, пер. с англ.. М., 1979.


Разнообразные товары для похода и кемпинга с бесплатной доставкой

Control Panel


Яндекс цитирования
При копирование материала с сайта ссылка на http://bio-slovar.ru желательна