Методы клеточной биологии Микроскопирование
 Скачать 1.13 Mb.
|
ФотодыханиеВ случае недостатка СО2 рубиско может присоединять к РБФ кислород, получается ФГК, которая возвращается в цикл Кальвина, и фосфогликолевая кислота, которая в митохондриях окисляется до углекислого газа и аминокислоты серина. Значение фотодыхания:
Значение фотосинтеза1) 1-2% энергии солнечного света трансформируется в энергию химических связей глюкозы. Фотосинтез поставляет питание для всех остальных организмов на Земле. 2) Атмосфера насыщается кислородом.
3) Из атмосферы поглощается углекислый газ, который мог бы вызвать парниковый эффект (перегрев Земли). Последствия вырубки леса1) Разрушается среда обитания для жителей леса (животных, грибов, лишайников, трав). Они могут полностью исчезнуть. 2) Лес своими корнями удерживает верхний плодородный слой почвы. Без поддержки почву может унести ветром (получится пустыня) или водой (получатся овраги). 3) Лес с поверхности своих листьев испаряет очень много воды. Если убрать лес, то влажность воздуха в данной местности уменьшится, а влажность почвы увеличится (может образоваться болото). Тезис о том, что после вырубки леса уменьшится количество кислорода, неверен с экологической точки зрения (лес, как развитая экосистема, поглощает животными и грибами столько же кислорода, сколько вырабатывает растениями). Энергетический обмен у гетеротрофов 1) Подготовительная стадия Происходит в пищеварительной системе. Полученные с пищей БЖУНки разлагаются до простых органических веществ (аминокислот, моносахаров и т.п.). Энергия, которая при этом выделяется, рассеивается в форме тепла (АТФ не образуется). 2) Гликолиз Происходит в цитоплазме. Кислород не требуется. Глюкоза окисляется до двух молекул пировиноградной кислоты (ПВК), при этом образуется 4 атома водорода на переносчиках НАДах и энергия на 2 АТФ. Гликолиз состоит из 10 ферментативных реакций. Третья реакция (фосфорилирование фруктозо-6-фосфата до фруктозо-1,6-дифосфата) является управляющей: конечный продукт клеточного дыхания – АТФ – является аллостерическим ингибитором фосфофруктокиназы. 3) Утилизация продуктов гликолиза а) В присутствии кислорода продукты гликолиза могут окисляться дальше с получением дополнительной энергии (кислородное дыхание происходит в митохондриях, ПВК окисляется до углекислого газа, водороды – до воды, образуется 36 АТФ). б) В бескислородных условиях дальнейшее окисление ПВК и НАД•Н невозможно, поэтому гликолиз является единственным источником энергии. Для него требуется НАД окисленный (без водородов). Водороды при бескислородном дыхании идут на восстановление ПВК (АТФ при этом не образуется). Брожение Термин «гликолиз» может обозначать
Спирт, молочная кислота и т.п. получаются в процессе утилизации продуктов (строгого) гликолиза. Молочно-кислое (МК) брожение Проводится МК-бактериями, а так же многими эукариотами в бескислородных условиях (мышцы человека при активной работе, гельминты внутри ЖКТ, корни растений при избытке воды в почве). ПВК восстанавливается водородами до МК. МК-бактерии погибают при 3-5% МК в среде. У человека МК расщепляется в печени. МК-брожение используется при приготовлении МК-продуктов. Спиртовое брожение Проводится дрожжами (царство грибы, отдел аскомицеты) при недостатке кислорода (в аэробных условиях дрожжи проводят кислородное дыхание). ПВК расщепляется до углекислого газа и ацетальдегида, водороды восстанавливают ацетальдегид до этанола. Дрожжи погибают при концентрации спирта 9-12% (крепость столового вина). Спиртовое брожение используется при изготовлении алкогольных напитков и хлеба (углекислый газ поднимает тесто). Кислородный этап
Окислительное фосфорилирование Цепь переносчиков (электронотранспортная цепь, ЭТЦ) встроена в мембранукрист. 24 атома водорода, полученные в предыдущих стадиях, окисляются электронотранспортной цепью (распадаются на протон и электрон). Электроны движутся по ЭТЦ, ЭТЦ забирает у электронов энергию и тратит ее на закачку протонов из матрикса митохондрий в межмембранное пространство (протонный резервуар). В межмембранном пространстве накапливается положительный заряд. Дойдя до конца ЭТЦ, электроны поступают в матрикс, где восстанавливают кислород, полученный при дыхании, до иона О2–. Таким образом, в матриксе накапливается отрицательный заряд. Когда разность потенциалов (напряжение) между матриксом и протонным резервуаром достигает 200 мВ, начинает работать встроенный в мембрану крист белок-канал протонная АТФ-синтетаза (АТФ-аза). Протоны через нее выходят из протонного резервуара в матрикс, там соединяются с О2–, получается вода. Движение протонов – это электрический ток, за счет него АТФ-аза вырабатывает АТФ. В кристах митохондрий бурого жира, характерного для младенцев млекопитающих, имеются отверстия, так что разность потенциалов там не накапливается, АТФ не образуется, вся энергия превращается в тепло. Обмен веществ у бактерий Гетеротрофное питаниеОрганические вещества получают в готовом виде, часть их окисляют для получения энергии (большинство бактерий).
|