129. Основные положения биоэнергетики. Сходство и различие в получении и использовании энергии ауто- и гетеротрофными организмами, связь между ними. Роль атф в клетке.

Источник энергии, используемый организмом для выполнения всех видов работ (химической, механической, электрической и осмотической), — это энергия химической связи. Высвобождение энергии углеводов, белков, липидов и других органических соединений происходит при их окислительно-восстановительном распаде. Высвободившаяся энергия затрачивается на синтез универсального аккумулятора энергии — аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) или ее аналогов.

Окислительно-восстановительные процессы и синтез АТФ протекают в митохондриях.

Митохондрии—органеллы овальной формы. Внутренняя мембрана образует множество складок, которые называют кристами. Пространство между наружной и внутренней мембраной называют межмембранным пространством. Замкнутое пространство, ограниченное внутренней мембраной, — матрикс. Наружная мембрана проницаема для большинства мелких молекул и ионов, внутренняя — почти для всех ионов (исключение составляют протоны Н+) и для большинства незаряженных молекул. Окисление тех или иных субстратов может происходить как на внешней стороне внутренней мембраны, так и в матриксе. Доставка ряда соединений в матрикс обеспечивается специальными транспортными системами. В толще внутренней мембраны вмонтированы дыхательные ферменты — собственно структурные элементы мембраны.

Основной источник энергии в клетке — окисление субстратов кислородом воздуха. Реализоваться окисление может тремя различными, но эквивалентными способами: присоединением кислорода к атому углерода в субстрате, отщеплением водорода или потерей электрона. В клетке окисление протекает в форме последовательного переноса водорода и электронов от субстрата к кислороду. Кислород играет в этом случае роль восстанавливающегося соединения (окислителя). Соединения, последовательно принимающие и отдающие протоны и электроны, играют роль промежуточных переносчиков.

Окислительные реакции протекают с высвобождением энергии, т.е. они экзэргоничные.

Потребление кислорода тканями обозначают термином тканевое дыхание. Такой тип окисления можно называть еще аэробным окислением. Это основной путь окисления, поставщик значительной части энергии, в которой нуждается клетка.

Биологическое окисление с участием в качестве конечного акцептора водорода любого соединения, кроме кислорода, принято обозначать как анаэробное окисление.

Макроэргическая связь — связь, богатая энергией — это такая химическая связь, при разрыве которой высвобождается более 4 ккал/моль. Соединение, содержащее макроэргическую связь, называют макроэргическим или макроэргом. Энергия химических связей, разрушающихся при окислительном распаде, запасается (аккумулируется) в связях АТФ или ее аналогов. АТФ содержит макроэргическую связь между вторьм и третьим остатками фосфорной кислоты. Ее обозначают извилистой линией ( ~ ).