Утилизация энергии и её переносчики

Локализация метаболических процессов в клетке

Каждая клеточная структура выполняет в метаболи­зме вполне определенную роль.

1) В цитоплазматической мембране осуществляется направленный перенос из клетки и в клетку.

2) В митохондриях протекают многие важнейшие процессы аэроб­ного окисления веществ: цикл трикарбоновых кислот, окисления жирных кислот. Здесь протекает конечный путь электронов к кислороду: дыхательная цепь и др.

3) В ядре синтезируется ДНК – репликация и РНК - транскрипция.

4) В рибосомах синтезируется белок - трансляция.

5) Лизосомы - ставшие ненужными белки, полисахариды и другие вещества расщепляются до мономеров (гидролиз).

6) В микросомах вещества окисляются кислородом, а в специализированных мик­росомах - глиоксисомах протекает глиоксилатный цикл.

7) Цитозоль - это отсек цитоплазмы, где сос­редоточены ферменты, например, синтеза гликогена, гликолиза, синтеза жирных кислот и др.

8) В аппарате Гольджи идёт синтез липидов, полисахаридов

9) В хлоропластах протекает фотосинтез

Привязанность ферментных систем к определенной структуре клетки носит название компартментализации. Благодаря этому достигается высо­кая скорость и упорядоченность процессов метаболизма.

Образующаяся в процессе катаболизма энергия используется для различных целей: механическая работа скелетных и гладких мышечных волокон и других двигательных систем, транспорт веществ в клетку и из клетки, биосинтез веществ в процессе анаболизма, теплопродукция и др. Все перечисленные энергозатраты, за исключением теплопродукции, возможны лишь при участии спе­циальных посредников, в качестве которых выступают химические соединения двух типов: нуклеотидные коферменты и нуклеозидтрифосфаты.

1. Нуклеотидные коферменты: НАД, НАДФ, ФМН, ФАД. Важнейшим из них явля­ется НАДФ. В процессе катаболизма НАДФ востанавливается в НАДФН₂. В реакциях анаболизма НАДФН₂ используется как восстановитель, например, в синтезе жирных кислот.

2. Нуклеозидтрифосфаты: АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ. Наиболее распространённым посредником среди них является аденозинтрифосфат (АТФ). Система АДФ - АТФ -важнейший переносчик энергии в клетке. В физиологических условиях последние две фосфоангидридные связи АТФ заключают в себе значительно больший запас энергии (12 ккал), чем первая связь (3 ккал). Связи, при гидролизе ко­торых высвобождается много энергии в полезной форме, называются макроэргическими. В схемах они обозначаются значком ~ (тильда).

Кроме нуклеозидтрифосфатов, макроэргические связи имеются и в других со­единениях. Большинство из них - эфиры фосфорной кислоты, но есть и другие, на­пример, тиоэфир а ацил-коА.

Энергия АТФ использу­ется в самых разнообразных процессах: мышечном сокращении, реакциях синтеза, процессах ионного переноса, передаче генетической информации, т.е. практичес­ки везде. АТФ - хорошо растворимое вещество, хорошо проникает через мембраны, легко транспортируется.

Другие нуклеозидтрифосфаты (ГТФ, УТФ, ЦТФ, ТТФ) также участвуют в переносе энергии. Они образуются в процессе катаболизма, например, ГТФ образуется в шестой реакции ЦТК, или из АТФ и соответствующих нуклеозиддифосфатов по уравнению:

АТФ + УДФ àУТФ + АДФ;

АТФ + ЦДФ àЦТФ + АДФ;

АТФ + ГДФà ГТФ + АДФ.

Приведенные реакции катализируются нуклеозиддифосфаткиназами.

Имеется специализация при использовании энергии нуклеозидтрифосфатов для биосинтетических целей. Так, УТФ принимает участие в синтезе полисахаридов, ГТФ - в синтезе белков, ЦТФ в синтезе липидов.

Дата добавления: 2015-07-13