ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
У прокариот известны три способа получения энергии: разные виды брожения, дыхания и фотосинтеза. В процессах брожения в определенных ОВР образуются нестабильные молекулы, фосфатная группа которых переносится на молекулу АДФ, что приводит к образованию АТФ.
В процессах брожения окислительные и восстановительные преобразования могут происходить внутримолекулярно и межмолекулярно.
Многие прокариоты получают энергию в процессе дыхания, окисляя восстановленные вещества с относительно низким окислительно-восстановительным потенциалом (Е0). В процессе дыхания ОВП всегда межмолекулярные.
У прокариот известны три типа фотосинтеза:
I – зависимый от бактериохлорофилла бескислородный фотосинтез (зеленые, пурпурные бактерии и гелиобактерии;
II – зависимый от хлорофилла кислородный фотосинтез (цианобактерии и прохлорофиты);
III – зависимый от бактериородопсина бескислородный фотосинтез (экстремально галофильные архебактерии).
В процессах дыхания и фотосинтеза освобождающаяся при переносе электронов энергия запасается первоначально в форме электрохимического трансмембранного градиента ионов водорода (∆μН+), т.е. химическая и электромагнитная энергия превращается в электрохимическую, которая может быть использована для синтеза АТФ. Синтез АТФ связанный с мембранами – мембранзависимое фосфорилирование:
1) окислительное;
2) фотосинтетическое.
ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ. АТФ – УНИВЕРСАЛЬНАЯ ФОРМА ХИМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ
Свойства АТФ:
1. Термодинамически молекула АТФ нестабильна.
2. Химически молекула АТФ высокостабильна.
3. Малые размеры молекулы АТФ облегчают ее диффузию.
∆μН+ – ВТОРАЯ УНИВЕРСАЛЬНАЯ ФОРМА КЛЕТОЧНОЙ ЭНЕРГИИ
При переносе электронов по окислительно-восстановительной цепи, локализованной в энергопреобразующих, или сопрягающихмембранах определенного типа, происходит неравномерное распределение Н+ в пространстве по обе стороны мембраны. Переносчики электронов в сопрягающей мембране погружены в глубь мембраны или локализованы у наружной и внутренней ее поверхностей так, что образуют «петли» в цепи переноса электронов. В каждой «петле» 2 атома водорода движутся от внутренней стороны ЦПМ к наружной с помощью переносчика водорода (например, хинона). Затем 2 электрона возвращаются к внутренней стороне мембраны с помощью соответствующего электронного переносчика (например, цитохрома), а 2 Н+ освобождаются во внешнюю среду.
Расположение переносчиков электронов в ЦПМ прокариот таково, что при работе любой электронтранспортной цепи во внешней среде происходит накопление Н+, а в клеточной цитоплазме – их уменьшение, т.е. при переносе электронов на ЦПМ возникает трансмембранный электрохимический градиент Н+ (∆μН+),который состоит из электрического (трансмембранная разность электрических потенциалов ∆ψ) и химического (концентрационного) компонентов (градиент концентраций Н+ – ∆рН).
ДЛЯ ЧЕГО КЛЕТКЕ НЕОБХОДИМЫ ДВЕ ФОРМЫ ЭНЕРГИИ?
АТФ участвует в биосинтетических реакциях, протекающих в цитоплазме (в водной среде). АТФ – источник энергии для ряда мембранзависимых процессов.
Энергией в форме ∆μН+обеспечиваться только процессы, локализованные на мембране.
∆μН+ – более удобная форма энергии для внутри- и межклеточной транспортировки. Диффузия АТФ может быть сильно затруднена.
Энергия в форме ∆μН+ не содержится в виде определенных порций, как в молекуле АТФ.
При использовании энергии в форме ∆μН+ потерь, обусловленных запасанием энергии в виде порций, не происходит.
Большинство биосинтезов обеспечивается энергией АТФ, активный транспорт – энергией ∆μН+.
Дата добавления: 2015-07-24; просмотров: 1107;