Материал: физиология ответы

Тиаминтрифосфат легко отделяется от апофермента, образовавшийся углеродный остаток переносится на кольцевой атом серы липоевой кислоты.

Липоевая кислота катализирует перенос групп и окисление, принимает на себя ацетон и окисляет его до остатка уксусной кислоты.

Образующийся двууглеродный остаток – ацетил – присоединяется к КоА. Образуется ацетил-КоА.

В ходе реакции происходит окислительное декарбоксилирование пирувата, в результате которого карбоксильная группа удаляется в виде СО2, а ацетильная группа включается в состав ацетил- КоА. Один атом водорода оказывается в составе НАДН, а другой в виде Н⁺ поступает в среду.

Суммарное уравнение:

СН₃СОСООН(пируват) + НАД⁺ + КоАSH = СО₂ + НАДН₂ + CН₃СО-SКоА(ацетил-КоА)

2. Цикл Кребса – цикл трикарбоновых кислот

Происходит в матриксе митохондрий

24 молекулы АТФ при двух оборотах (так как 2ПВК)

В аэробных условиях образовавшийся ацетил-КоА включается в цикл Кребса. Цикл Кребса состоит из нескольких последовательных реакций.

1. Перенос ацетильного остатка от ацетил-КоА к оксалоацетату с образованием цитрата (лимонной кислоты) при участии цитратситазы, затрачивается энергия

2. В результате двух следующих реакций цитрат превращается в изоцитрат. В реакциях участвует вода, промежуточный продукт – цисаконитат. При участии аконитатгидратазы.

3. Изоцитрат дегидрируется, в результате окисления образуется оксалосукцинат (щавелево-янтарная кислота)

4. Происходит декарбоксилирование оксалосукцината – образование кетоглутарата

5. Из кетоглутарата образуется сукцинил-КоА

6. Сукцинил-КоА превращается в сукцинат

7. Сукцинат дегидрируется и образуется фумарат (фумаровая кислота)

8. Фумарат присоединяет воду и превращается в малат (яблочная кислота)

9. Малат окисляется и превращается в оксалоацетат (щавелево-уксусная кислота)

Оксалоацетат – конечный продукт цикла Кребса.

Единственное условие непрерывного повторения цикла – поступление новых молекул ацетил-КоА.

В результате цикла Кребса каждая ацетильная группа, образовавшаяся из ПВК, расщепляется до СО2; во время этого процесса восстанавливается НАД, ФАД и синтезируется АТФ.

Суммарная реакция:

Ацетил-КоА + 3Н₂О + 3НАД⁺ + ФАД = кофермент А + 2СО₂ + 3НАДН₂ + ФАДН₂ + АТФ

Значение цикла Кребса:

1. Главное значение – восстановление коферментов (НАД, ФАД), при последующем окислении которых образуется АТФ

2. Доноры Н⁺ для восстановительных реакций

3. Промежуточные вещества могут использоваться для синтеза белков, жиров, углеводов.

Вопрос 12. Энергетика дыхания, вклад аэробной и анаэробной фаз

2 Этапа дыхания:

1. Без кислорода анаэробное дыхание – дыхательный субстрат окисляется до ПВК

2. В присутствии кислорода – аэробное дыхание – окисление ПВК до СО₂ и Н₂О

Расщепление дыхательного субстрата глюкозы состоит из ряда последовательных реакций:

1. Без кислорода – в цитоплазме – гликолиз

2. В присутствии кислорода – в митохондриях:

декарбоксилирование пирувата

цикл Кребса

Энергия

1. Анаэробная фаза – гликолиз:

• В целом на преобразование 1молекулы глюкозы в 2ПВК необходимо затратить 2АТФ.

• При этом образуются 4АТФ и 2НАДН.

• Одна молекула НАДН, окисляясь, образует 3АТФ, а всего – 6АТФ.

• Следовательно, чистый выход энергии – 8АТФ.

2. Анаэробная фаза:

• При декарбоксилировании 1ПВК образуется 1НАДН₂, следовательно, при декарбоксилировании 2ПВК – 2НАДН₂, т.е. в сумме 6АТФ

• В результате цикла Кребса образуется 3НАДН₂, 1ФАДН₂, 1АТФ – это для 1ПВК, тогда 6НАДН₂, 2ФАДН₂ и 2АТФ – для 2ПВК (при двух оборотах цикла). Следовательно, всего образуется 24АТФ

• Следовательно, при полном окислении 1ПВК образуется 15АТФ и 30 АТФ при двух оборотах цикла

3. Суммарная энергия составляет 38 молекул атф при двух оборотах цикла

Вопрос 13. Роль дыхания в биосинтезе белков, липидов, нуклеиновых кислот, фитогормонов и др. Веществ

Тесная связь дыхания с биосинтетическими функциями клетки не ограничивается использованием реализуемой в ходе окислительных процессов химической энергии дыхательного субстрата.

Промежуточные продукты дыхания могут использоваться в процессах новообразования компонентов протоплазмы. Промежуточные продукты расщепления углеводов часто используются для синтеза других веществ, а не превращаются обязательно в углекислый газ и воду.

1. Промежуточные продукты цикла Кребса, образующиеся результате окисления глюкозы: кетоглутарат, фумарат, оксалоацетат – могут в результате восстановительного аминирования превращаться соответственно в глутамат, аланин или аспартат, которые, являясь аминокислотами, входят в состав белков.

2. Эритризо-4-фосфат, образующийся на одном из этапов пентозофосфатного цикла, образует в результате взаимодействия с ФЕП циклическое соединение – шикимовую кислоту. Шикимовая кислота составляет материальную основу для синтеза всех ароматических аминокислот и в их числе триптофана. Шикимовая кислота после ряда превращений может дать начало ароматическим кислотам – фенилаланину и тирозину.

3. Промежуточные вещества окислительного пентозофосфатного цикла – пентозы – используются для синтеза нуклеиновых кислот, следовательно, и цитокининов (фитогормонов – гормонов растений, которые образуются из аденина), пиримидиновых ферментов, веществ клеточной стенки.

4. Процессы биосинтеза жиров тесно связаны с окислительными превращениями трикарбоновых кислот. Конденсация двух молекул уксусной кислоты при участии КоА приводит к образованию ацетоуксусной кислоты, при восстановлении которой получается масляная кислота:

СН₃СОСН₂СООН(ацетоук. к-та) = С₃Н₇СООН(масляная к-та) + 1/2О₂

Путем последовательного присоединения ацетильных радикалов, активируемых КоА, и происходит наращивание углеродной цепи – синтез жирных кислот в организме.

Вопрос 14. Использование энергии, высвобождающейся в процессе дыхания в растительном организме. Субстраты дыхания

Энергия

Энергия, высвобождающаяся в процессе дыхания в растительном организме, расходуется на различные процессы жизнедеятельности клетки: поглощение минеральных веществ, поступление воды в клетки, синтез разных веществ, необходимых для образования новых клеток.

Выделяющаяся при дыхании энергия тратится как на процессы роста, так и нa поддержание клетки в активном состоянии.

Однако не вся энергия, выделяющаяся в процессе дыхания растения, идет на различные процессы жизнедеятельности клетки. Часть энергии рассеивается в виде тепла.

В последние годы стали говорить о дыхании, поддерживающем жизнедеятельность, и о дыхании, поддерживающем рост:

• Если в неблагоприятных условиях в процессе окисления дыхательного субстрата синтезируется мало АТФ, то вся запасенная энергия тратится на поглощение и транспорт минимального количества веществ, чтобы растение не погибло.

• Если условия оптимальны, то образуется много АТФ, все процессы идут быстро, и организм растет

• Дыхание, обеспечивающее рост, в опртимальных условиях в 3 – 10 раз интенсивнее дыхания поддержания.

Субстраты дыхания

Наиболее важные субстраты – углеводы, которые продуцируются клетками в процессе фотосинтеза; около трети может подвергаться дыхательной диссимиляции.

В первую очередь растение использует в качестве дыхательного материала углеводы. При недостатке углеводов могут быть использованы и другие субстраты. Особенно это проявляется на проростках, развивающихся из семян, в которых в качестве запасного питательного вещества содержатся жиры или белки.

Вопрос 15. Зависимость дыхания от внутренних и внешних факторов

Внутренние факторы:

1. Условия произрастания растений: светолюбивое или тенелюбивое растение, водное растение или живущее в засушливом месте, растение умеренной или тропической зоны.

Теневыносливые растения дышат менее интенсивно, чем светолюбивые. Интенсивность дыхания теневых листьев увеличивается при их освещении в 3 – 4 раза

Большая интенсивность дыхания характерна для высокогорных видов растений.