Контрольная работа: Кинетика действия ферментов

Для образования АТР необходима AG около 250 мВ. Примерно такая величина ТЭП и создается на мембранах митохондрий и прокариотических клеток, хотя вклад каждой из составляющих различен. Например, у ацидофильных бактерий ТЭП практически полностью состоит из ЛрН, а у алкалофилов – из Л<р.

Важно отметить, что АТРазный комплекс может не только утилизировать ТЭП с образованием АТР, но и формировать его за счет гидролиза АТР, осуществляя таким образом взаимное превращение этих двух форм энергии.

Первичные и вторичные генераторы ТЭП

Первичные генераторы используют энергию света или химических связей субстратов для формирования ТЭП. АТР в этих процессах не участвует. К первичным генераторам ТЭП относятся:

дыхательная цепь, содержащая от 1 до 3 протонных насосов;

фотосинтетическая цепь, содержащая 1–2 протонных насоса;

бактериродопсин галофильных архебактерий;

системы экскреции кислых продуктов брожения у бактерий в неионизированной форме.

Вторичные генераторы используют энергию АТР для формирования ТЭП. Они представляют собой Н⁺ -АТФазы, основной функцией которых является не синтез, а гидролиз АТР. Такие АТРазы характерны для цитоплазматической мембраны анаэробных бактерий, плаз-малеммы клеток эукариот, мембраны вакуолей растений и грибов.

Таким образом, основные пути трансформации энергии в клетке можно суммировать в виде схемы.

Энергетический заряд и энергетическая эффективность роста

Количество АТР, образующегося в разных метаболических путях, различается во много раз. Так, при катаболизме глюкозы по гликолитическому пути с последующим включением цикла трикарбоновых кислот и дыхания образуется 38 моль АТР на моль глюкозы.

У некоторых бактерий в дыхательной цепи существует лишь два пункта сопряжения и количество образованного АТР составит 26 моль на моль глюкозы. Сам по себе гликолиз в анаэробных условиях приводит к образованию лишь 2 молей АТР на моль глюкозы.

Не только общее количество синтезированного АТР, но и расход АТР на образование единицы биомассы сильно зависит от типа метаболизма. Так, например, при выращивании бактерий на среде с глюкозой 1 моль АТР обеспечивает образование 27 г. биомассы, тогда как на среде с С0₂ 1 моль АТР – только 5 г биомассы. При различных типах анаэробных брожений выход биомассы на моль синтезированного АТР все же достаточно постоянен и составляет около 10. Этот показатель получил обозначение Y_ATp и используется для характеристики роста наряду с экономическим коэффициентом.

Определенная часть клеточной энергии затрачивается на процессы, не связанные непосредственно с ростом. Их называют процессами поддержания жизнедеятельности. Затраты на поддержание жизнедеятельности составляют 10–20% всех энергетических расходов.

Важное значение имеет не только абсолютное количество АТР в клетке, но и соотношение компонентов аденилатной системы, так как АТР, ADP и AMP являются мощными регуляторами метаболических процессов.

Д. Аткинсон ввел понятие энергетического заряда, как меры «заполнения» аденилатной системы макроэргами.

Теоретически ЭЗ может варьировать от 0 до 1, однако реально в экспоненциально растущих клетках он составляет 0,8–0,9, а при снижении его величины до 0,5 клетка погибает.

Основные типы сопряжения энергетических и конструктивных процессов

Первоначально биологи подразделяли все живые организмы по типу питания на две группы: автотрофови гетеротрофов.

В настоящее время применяется более детальная классификация, основанная на указании природы источника энергии и природы источника углерода.

Таким образом, растения следует отнести к фото-лито-автотрофам, а животных – к хемооргана – гетеротрофам. Всего же при сочетании этих характеристик возможны восемь основных типов соотношений между энергетическими и конструктивными процессами.

Некоторые организмы способны осуществлять только одни из перечисленных типов питания, тогда как другие могут переключаться с одного типа питания на другой. Последние организмы называют факультативными.

Таблица 1.Основные типы питания

Источник энергии		Донор электронов		Источник углерода		Тип питания		Организмы-представители
Неорганические вещества		С02		Хемолитоавтотрофия		Прокариоты
Химические		Органич. вещества		Хемолитогетеротрофия		Прокариоты
реакции		Органические вещества		С02		Хеморганоавто-трофия		Прокариоты
Органич. вещества		Хемоорганоге-теротрофия		Животные и многие прокариоты
Источник энергии	Донор электронов		Источник углерода		Тип питания		Организмы-представители
Неорганические вещества		со2		Фотолитоавтотрофия		Растения, цианобакте-рии, пурпурные и зеленые бактерии
Свет	Органич. вещества		Фотолитогетеротрофия		Прокариоты
Органические вещества		со2		Фотоорганоавтотрофия		Прокариоты
Органич. вещества		Фотоорганогетеротрофия		Прокариоты