1. întoarcere plastic - set de substanțe organice în reacțiile de fuziune celulară cu utilizarea energiei. Sinteza proteinelor din aminoacizi, grăsimi din glicerol și acizi grași - exemple biosintezei în celulă.
2. Semnificația schimbului de plastic. furnizarea de celule de blocuri de construcție pentru crearea de structuri celulare; substanțe organice care sunt utilizate în metabolismul energetic.
3. fotosinteza si biosinteza proteinelor - exemple de schimb din plastic. Rolul nucleului, ribozomii, reticulul endoplasmic în biosinteza proteinelor. Natura enzimatică a reacțiilor biosintetice, participarea unei varietăți de enzime. ATP molecula - o sursă de energie pentru biosinteza.
4. Caracterul matricei reacțiilor de sinteză a proteinelor și acizilor nucleici în celulă. Secvența de nucleotide din molecula de ADN - un cadru matrice pentru localizarea de nucleotide într-o moleculă de ARNm, și secvența de nucleotide din molecula de ARNm - un cadru matrice pentru aminoacizii din molecula de proteină într-o anumită ordine.
5. Etapele de biosinteza proteinelor:
1) Transcrierea - rescrierea informației în structura de bază a proteinei la ADN la ARNm. Valoarea complementarității bazelor în proces. molecula MRNA - o copie a genei care conține informații despre structura proteinei. Codul genetic - o secvență de nucleotide într-o moleculă de ADN, care determină secvența de aminoacizi din molecula de proteină. Codificare tripleții de aminoacizi - trei nucleotide lângă;
2) transferarea ARNm din nucleu la ribozomului, ARNm pe ribozomi înșirare. Amplasarea în locul de contact al mARN și ribozomal două tripleți, dintre care unul este potrivit ARNt cu un aminoacid. Complementaritatea ARNm și nucleotide ARNt - baza interacțiunilor aminoacizi. Mișcarea ribozomului la noul site al ARNm care conține două triplete și repetarea tuturor proceselor: livrarea de aminoacizi noi, legătura lor cu fragmentul moleculei de proteină. Mișcarea ribozomului la ARNm și terminarea sfârșitul sintezei moleculei de proteină întreagă.
6. Rata mare a reacțiilor de biosinteză de proteine in celula. Procesul de armonizare în nucleu, citoplasmă, ribozomi - integritatea dovada a celulei. Similitudinea biosinteza proteinelor în celulele vegetale, animale, etc. -. Dovedeste afinitate, unitatea lumea lor organică
Celulele din plastic și schimburile de energie (asimilare și disimilare)
In celula, gasit in aproximativ o mie de enzime. Cu un astfel de aparat catalitic puternic pentru a desfășura activități chimice variate și complexe. Din numărul mare de reacții chimice ale celulei sunt două tipuri opuse de reacții - sinteză și clivaj.
Reacția de sinteză. În celulă, există procese constante de creație. Din substanțe simple, formează un complex cu greutate moleculară mică - greutate moleculară mare. Proteinele sintetizati. glucide complexe. grăsimi. acid nucleic. Compușii sintetizați sunt utilizați pentru construirea diferitelor părți ale celulei și organite sale, secrete, enzime, substanțe de înlocuire. Reacțiile sintetice sunt deosebit de intense în apare materialul celular în continuă creștere pentru a înlocui sinteza moleculelor consumate sau distruse dacă sunt deteriorate. În locul distrus fiecare moleculă de proteină sau orice altă substanță stă nouă moleculă. În acest fel, celula menține constantă forma și compoziția chimică, în ciuda unei modificări continue în cursul vieții lor.
Sinteza compușilor care provin din interiorul celulei, numită prescurtat sinteză biologică sau biosinteză.
Toate reacțiile sunt de absorbție a energiei de biosinteză.
Set de reacții de biosinteză numit schimb de plastic sau asimilare (latină: - similară „similis.“). Semnificația acestui proces este faptul că intră în celula din substantele nutritive din mediul extern, care diferă semnificativ de la materia de celule care rezultă din transformările chimice celulele sunt substanțe.
reacția de scindare. Substanțele complexe se descompun în mai simple, de mare - greutate moleculară la cel mai mic. Proteinele se descompun in aminoacizi. amidon - glucoză. Aceste substanțe se descompun în compuși cu greutate moleculară chiar mai scăzute, și eventual formate, substanțe energetice sărace destul de simple - CO2 și H2O. reacția de scindare, în majoritatea cazurilor, însoțite de o eliberare de energie. Semnificația biologică a acestor reacții este de a oferi o celulă de energie. Orice formă de activitate - mișcare, secreție. biosinteza etc -. necesită cheltuieli de energie.
Totalitatea reacției de scindare se numește schimbul de energie de celule sau disimilație. Disimilație este exact opusul de asimilare: ca urmare a unor substanțe divizare pierd asemănare cu substanțele celule.
schimburile de material plastic și de energie (de asimilare si disimilare) sunt interconectate într-o conexiune fără sudură. Pe de o parte, reacțiile de biosinteză necesită cheltuieli de energie, care este extras din reacțiile de scindare. Pe de altă parte, pentru reacțiile de schimb de energie necesită enzime de biosinteză care deservesc constant aceste reacții au fost în funcțiune acestea se uzeaza si rupe.
sistem sofisticat de reacție este un proces de schimburi de plastic și de energie, strâns legate între ele nu numai, ci și cu mediul înconjurător. Din mediul extern in celula primeste nutrienti, care servesc drept material plastic pentru reacțiile de schimb și în reacțiile de clivaj sunt eliberate din energia necesară pentru funcționarea celulelor. Sunt alocate substanțelor mediului extern care celula nu mai pot fi utilizate.
Setul tuturor celulelor de reacții enzimatice, adică. E. Set de schimburi de plastic și energie (asimilare și disimilație), interconectat cu mediul extern, numit metabolism și energie. Acest proces este condiția de bază pentru menținerea duratei de viață a celulei, sursa de creștere, dezvoltare și funcționare.
ATP ca o energie universală și substanță. Toate manifestările vieții, toate funcțiile celulare sunt efectuate cu cheltuielile de energie. Energia necesară pentru mișcarea reacțiilor biosintetice, transportul substanțelor prin membranele celulare, pentru orice formă de activitate celulară.
Astfel, ATP-ul este o sursă comună și versatil de energie pentru activitatea funcțională celulară. Prin urmare, este clar că energia poate fi transferată de la o celulă la celelalte părți, precum și recoltarea de energie pentru o utilizare viitoare. sinteza ATP poate avea loc într-un singur loc celulele la un moment dat, și poate fi utilizat într-un alt loc și altă dată.
Sinteza ATP se realizează în principal în mitocondrii. Acesta este motivul pentru mitocondriile numit „centrale electrice“ ale celulei. canale ATP din reticulul endoplasmic format aici este direcționat către acele porțiuni ale celulelor în care există o nevoie de energie.
Pașii metabolismului energetic. Pentru a studia metabolismul energetic celular comod împărțit în trei etape succesive. Noi considerăm că acestea exemplu celule animale.
Prima etapă de preparare. In acest stadiu, molecule mari de carbohidrați, grăsimi, proteine, acizi nucleici se descompun în molecule mai mici: glucoza produse din amidon. de grăsime - glicerină și acizi grași ai proteinelor - aminoacizi, de acid nucleic - nucleotide. agenți de descompunere, în această etapă este însoțită de un efect neglijabil de energie. Toate eliberat în același timp, energia este disipată sub formă de căldură.
A doua etapă a schimbului de energie se numește anoxie sau incomplet. Substanțele formate în etapa pregătitoare - glucoză, glicerol, acizi organici, aminoacizi, etc. -. Introduceți calea descompunerii în continuare. Acesta este un proces complex, cu mai multe etape. Se compune dintr-o serie de una după alta de reacții enzimatice. Enzime. Servind acestui proces sunt localizate pe membranele intracelulare în rânduri regulate. Substanța se lovește la prima enzimă din această serie este deplasată ca transportor, a doua enzimă, apoi - într-o a treia etc. Aceasta prevede proces rapid și eficient ... Să luăm exemplul digestiei sale fără oxigen de glucoză, care are un nume special - glicoliza. Glycolysis constă dintr-o serie de reacții enzimatice succesive. Acesta servește 13 enzime diferite, și este format în timpul mai mult de zece substanțe intermediare. Multe reacții intermediare ale glicolizei sunt cu H3PO4 acid fosforic. In mai multe reacții implicate ADP. Fără a intra în detalii, observăm că doar în faza inițială a transportorului enzimei intră glucoză-șase atomi de carbon, H3PO4 și ADP, precum și cu ultimele trei atomi de carbon merge acid lactic, ADP și apă. Ecuația generală a glicolizei ar trebui să fie scris ca:
proces glicoliza are loc in toate celulele de animale și în unele microorganisme. Toată lumea știe fermentație lactică (la lapte skisanii, formarea caș, smântână, kefir) este cauzata de bacterii producătoare de acid lactic și fungi. Conform mecanismului, este destul de identic cu glicolizei.
În celulele vegetale și unele drojdii dezintegrarea de glucoză produsă prin fermentarea alcoolului. fermentația alcoolică ca glicoliză, este o lungă serie de reacții enzimatice, cu cele mai multe dintre reacțiile glicolizei și fermentarea alcoolică sunt identice, și numai în ultimul etape, există unele diferențe. Într-o serie de reacții intermediare ale fermentației alcoolice, cum ar fi glicolizei participa H3PO4 și ADP. Produsele finale ale fermentației alcoolice sunt dioxidul de carbon, alcool, apă și ATP. Ecuația generală a fermentației alcoolice ar trebui să fie scris ca:
Din ecuațiile de glicoliză și fermentație alcoolică, se observă că în aceste procese nu este implicat oxigen, așa ia numit anoxice sau cu divizarea incompletă, ca digestia completă - modulizarea la capăt, adică, conversia glucozei în compuși simpli - .. CO2 și H2O care corespunde ecuației
În cele din urmă, și cel mai important, din ecuațiile că dezintegrarea unei singure molecule de glucoză în timpul glicolizei și a fermentației alcoolice formează două molecule de ATP. Prin urmare, descompunerea glucozei în glicoliză și alcoolice de fermentație este asociată cu sinteza universală ATP substanță de energie.
Deoarece sinteza ATP-ul este un proces endoterm, apoi, aparent, energia pentru sinteza ATP-ului este atras de reacțiile de scindare a energiei de glucoză anoxie. Prin urmare, energia eliberată în timpul reacțiilor de glicoliză, nu toate este transformată în căldură. O parte din ea este sinteza două legături fosfat cu energie ridicată.
Facem un calcul simplu: toate în divizare fără oxigen de moli de glucoză eliberat 200 kJ (50 kcal). Formarea unei energii conexiune bogat consumat 40 kJ (10 kcal) pentru alunițe de conversie ADP și ATP.
În timpul digestiei anoxice produs două astfel de comunicare. Astfel are loc 2x40 = 80 kJ (20 kcal = 2x10) în energie a doi moli de ATP. Astfel, aproximativ 200 kJ (50 kcal), numai 80 (20) fiind rezervată sub formă de ATP și 120 (30 kcal) dispersată sub formă de căldură. În consecință, în timpul digestiei anoxic glucoză 40% din energie este salvat de celule.
A treia etapă a metabolismului energetic - etapa de oxigen-TION sau digestie completă, sau respirație. Produsele rezultate din etapa precedentă sunt oxidați la capăt, adică. E. Pentru CO2 și H2O.
Condiția principală a acestui proces - prezența oxigenului în mediul înconjurător și absorbția acestuia de către celulă. Etapa clivaj oxigen ca digestia anoxic etapa anterioară este o serie de reacții enzimatice succesive. Fiecare reacție este catalizată de o anumită enzimă.
Întreaga serie de scindare enzimatică a oxigenului este concentrata in mitocondrie, unde enzimele sunt situate pe membrane în rânduri regulate. Esența fiecăreia dintre reacția este oxidarea moleculelor organice cu care fiecare pas este treptat degradat și se transformă în produse finale de oxidare - CO2 și H2O.
Toate reacția de scindare oxigen intermediar, ca procesul anoxic intermediar de reacție, vin cu eliberarea de energie. Cantitatea de energie eliberată la fiecare pas în timpul procesului de oxigen este mult mai mare decât în fiecare etapă beskislrorodnogo proces. Cantitatea de divizare oxigen dă o valoare extraordinară - 2600 kJ (650 kcal). Dacă toată această energie este eliberată în urma unei reacții, celula a fost supusă daune termice. La proces de dispersie, la o serie de legături intermediare nu este un astfel de pericol.
Un studiu detaliat al reacțiilor de clivaj de oxigen a arătat că în aceste reacții ca în reacțiile de proces anoxic ia parte H3PO4 și ADP și că procesul de oxigen ca anoxic, cuplat la sinteza ATP. In timpul clivajul oxigen a două molecule trei carbon, formarea de molecule de ATP 36 - 36 legături fosfat cu energie ridicată. Astfel, procesul global ecuația de oxigen poate fi scrisă ca:
2S3N6O3 + 6O2 + 36N3RO4 36ADF = + 6SO2 + 6H2O + 36ATF + 36N2O și scindarea generală ecuația completă a glucozei după cum urmează:
Ar trebui să fie acum o valoare clară pentru a treia etapă a metabolismului energetic celular de oxigen. Dacă în timpul digestiei anoxic eliberat 200 kJ / mol (50 kcal / mol) de glucoză, apoi eliberat în 2600 kJ (650 kcal), în procesul de oxigen etapă, adică. E. de 13 ori mai mare. Dacă în timpul digestiei anoxic sintetizat doua molecule de ATP, oxigenul este format în etapa 36, adică. E. 18 ori mai mare. Cu alte cuvinte, în timpul clivajului glucozei in celula in etapa de oxigen este eliberată, iar procesul este transformată în alte forme de energie în exces de energie de glucoză 90%.
Să ne încă o dată așteptările. Total în timpul clivajului glucozei la CO2 și H2O, m. E. In timpul proceselor de oxigen și anoxice este sintetizat 2 + 36 = 38 molecule ATP. Astfel, comutatoare 38 X 40 = 1520 kJ (38 x 10 = 380 kcal) în energia potențială a ATP. Totalul prin scindarea glucozei (în etapa beskislrodnuyu și oxigen) eliberat 2600 + 200 = 2800 kJ (50 + 650 = 700 kcal). În consecință, aproape 55% din energia totală eliberată prin scindarea glucozei, celula este prevăzută în formă de ATP. Restul (45%) este disipată sub formă de căldură. Pentru a aprecia semnificația acestor numere, amintiți-vă că, în motoarele cu aburi ale energiei degajate în timpul arderii cărbunelui într-o formă utilă este convertit la un maxim de 12 - 15%. La motoarele cu ardere internă se ajunge la aproximativ 35%. Astfel, eficiența de conversie a energiei a unei celule vii depășește toate convertoarele de putere cunoscute în domeniu.
Atunci când se compară cantitatea de energie eliberată în timpul clivajului oxigen si glucoza-oxigen liber, precum și numărul de molecule ATP sintetizate în ambele etape, se observă că procesul de oxigen este mult mai eficient decât anoxie. Este de înțeles, prin urmare, că, în condiții normale de mobilizare a energiei in celula este întotdeauna folosit ca o divizare cale anoxie sau oxigen. În cazul în care procesul de exercitare de oxigen este dificil sau chiar imposibil, cum ar fi lipsa de oxigen, atunci procesul de numai lipsit de oxigen este de a sustine viata. Dar, în același timp, pentru a produce ATP într-o cantitate necesară pentru viața, celula trebuie să se rupă în jos o cantitate foarte mare de glucoză.
Respirația și de ardere. Oxidarea compușilor organici care apar în celulă, de multe ori în comparație cu combustie: în ambele cazuri, absorbția oxigenului și evoluția CO2 și H2O. Cu toate acestea, există diferențe profunde între aceste procese. Respirația este foarte ordonat, proces cu mai multe etape. Datorită participării la ea enzime este la o viteză suficientă, la o temperatură mult mai scăzută decât de ardere. Aceasta diferă fundamental în ambele procese, metode de conversie a energiei chimice a substanțelor fisionabile. Atunci când este arsă, toată energia este transformată în căldură. De asemenea, sa utilizeze pentru activitatea de producție are loc întotdeauna cu un nivel scăzut la pasul d Când oxidarea biologică a părții principale a energiei se consumă în substanțe chimice energetice universale de energie -... ATP, care este folosit în continuare de către celula cu o eficienta de a ajunge la motoarele termice ....