Биоэнергетика, или биохимическая термодинамика

Биоэнергетика, или биохимическая термодинамика, занимается дослиджненням энергетических преобразований, сопровождающих биохимические реакции. Ее главные принципы позволяют объяснить, почему случаются одни реакции и невозможны другие. Небиологических системы могут осуществлять работу за счет тепловой энергии, биологические – за счет энергии химических процессов.
Биологическое окисление катализируется ферментами и может происходить следующими путями

  • 1) присоединение кислорода к субстрату окисления;
  • 2) отщепление водорода от субстрата (дегидрирования);
  • 3) отщепление электронов.

Но в клетках, кроме енергозабезпечувального окисления, которое называется тканевым дыханием, существует еще несколько разновидностей его, назначение которых другое.
Синтез АТФ из АДФ и фосфата (фосфорилирования АДФ) происходит в организме с двумя путями, которые отличаются друг от друга источником энергии для образования макроэргической связи:
Наряду с термином “энергетический обмен” часто используют термины “тканевое дыхание” и “биологическое окисление”. Значение этих терминов совпадают лишь частично. Тканевое дыхание указывает на поглощение кислорода и выделение углекислого газа. Во энергетическим обменом понимают преобразования энергии пищевых веществ в энергию АТФ или в другие формы химической энергии (НАДФН, НАДН, Н +) и использование этих форм энергии для выполнения работы. Название биологического окисления иногда употребляется в том же значении, что и тканевое дыхание. Но чаще под биологическим окислением понимают всю сумму окислительно-восстановительных процессов, происходящих в клетках организма. Биоэнергетика включает 3 узловые вопросы:

  • 1) источники энергии;
  • 2) способы преобразования и накопления энергии;
  • 3) пути использования энергии.

Окислительное фосфорилирование (основной путь синтеза): осуществляется за счет энергии окисления ризноматитних соединений (метаболитов или субстратов окисления). Это процесс синтеза АТФ при окислении субстратов с участием дыхательной цепи митохондрий, реакции этого процесса происходят исключительно в аэробных условиях.
Субстратное фосфорилирования – процесс синтеза АТФ, который происходит как результат расщепления субстратов без участия дыхательной цепи митохондрий. В этом случае преобразования субстрата в продукт сопровождается фосфорилированием АДФ с образованием АТФ. Этот процесс возможен как в аэробных, так и анаэробных условиях.
В свою очередь энергия гидролиза АТФ используется клетками для выполнения всех известных ендергоничних процессов:

  •   1) реакций синтеза углеводов, липидов, белков, нуклеиновых кислот;
  •   2) механической работы, например сокращения мышц, движения хромосом при митозе;
  •   3) активного переноса веществ через мембраны против градиента концентрации;
  •   4) обеспечение точной передачи генетической информации;
  •   5) электрической работы – проведение нервного импульса.

Итак, АТФ выступает как переносчик химической энергии, который связывает клеточные процессы, сопровождающиеся выделением энергии, с теми главными видами клеточной активности, в которых энергия потребляется.

Author: Олександр
Фанат своєї справи і просто крутий чувак.