Дишането - studopediya

Дишането е най-напреднала форма на процеса на окисление, и най-ефективният начин за производство на енергия. Главна дихателните предимство е, че енергията на окисляващи вещества - • основата, върху която се развива на микроорганизма, който се използва по-пълно. Следователно, в процеса на дишане се обработват много по-малък субстрат за получаване на определено количество енергия, отколкото, например, когато ферментации.

Фигура 10. Киселина pirovnnogradnoy роля в дишането и ферментационни процеси.

Процесът на дишането е, че въглехидратите (или протеини, мазнини и други вещества резервни клетки) се разлага, окислява с атмосферен кислород, въглероден диоксид и вода. Получената енергия се изразходва за поддържане на дейността на организми, растеж и размножаване. Бактерии, дължащи се на изключително малките си размери на тялото, не могат да съхраняват големи количества резервни вещества. Ето защо, те се използват предимно хранителни съединения среда.

Като цяло, дишането може да се представи чрез следното уравнение:

C6H12O6 + 602 = 6N20 + 6S02 + J 2,87-106.

глюкоза кислород въглероден диоксид вода енергия

За тази проста формула крие комплекс верига на химични реакции, всяка от които се катализира от специфичен ензим.

Фиг. 11. Диаграма на гликолитичен път разцепването на въглехидрати.

Ензимните реакции се срещат в процеса на дишане, сега е добре разбрани. Реакционната схема е универсален, т. е., по принцип същите при животни, растения и много микроорганизми, включително бактерии. респираторен процес по време на оксидация на глюкоза се състои от следните основни етапи (фиг. 10).

Първо, образуването на глюкоза фосфатни естери - monoaktivirovannaya дифосфат глюкоза под формата на допълнително разделена на две триозофосфат (три-въглеродни съединения): phosphoglyceraldehyde и дихидроксиацетон фосфат, които обратимо могат да бъдат превърнати едно в друго.

Фиг. 12. цикъл на трикарбоксилни киселини. Стрелките показват посоката и цифрите - от порядъка на реакциите.

Освен това, обмен влиза phosphoglyceraldehyde се окислява в дифосфо-глицеринова киселина. Целта на този процес е разцепването на водородните атоми от окислен субстрат и водород прехвърлянето използват специфични окислителни ензими за атмосферен кислород (вж. Фиг. 10, 11).

Водородът от phosphoglyceraldehyde присъединява ензим - никотин amiddinukleotidu (NAD); където алдехидът се окислява до киселина и енергия се освобождава. Част от тази енергия се изразходва за образуването на АТФ; където фосфорна киселина е свързана към у-ADP аденозин дифосфат. В хидролиза енергията на АТР освобождава и могат да бъдат използвани за различни процеси и нужди протеин синтеза на други клетки.

Fosfoglitseriyovaya киселина се окислява до пирогроздена киселина. В този случай също е АТР, т. Е. акумулирана енергия.

С това завършва на първо място - анаеробно - стъпка процеса на дишане, което се нарича гликолитната пътя или пътя Embden - Meyerhof - Парнас. За изпълнение на тези реакции не се изисква кислород. Получената пирогроздена киселина (SN3SOSOON) е интересен и важен съединение. Начини за разделяне на глюкоза по време на дишане и много ферментации, до образуването на пирогроздена киселина, са същите, че за първи път е установен български биохимик S. P. Kostychevym. Пирогроздена киселина е централната точка, от която пътеките различават дишане и ферментация, където започне процеса характерни за верига от ензимни реакции специфичната верига от химични реакции (фиг. 11).

По време на дишане пирогроздена киселина влиза цикъл трикарбоксилна киселина (фиг. 12). Това е сложен цикъл от реакции, в резултат на образуване на органични киселини с 4, 5 или 6 въглеродни атома (ябълчна, млечна, фумарил-Wai, а-кето глутарова и лимонена) и otscheplya- "tsya въглероден диоксид.

Първо на пирогроздена киселина, съдържаща три въглеродни атома, се разцепва CO2 - се образува оцетна киселина, която е коензим А представлява активното съединение - ацетил коензим А. предава остатък оцетна киселина (ацетил) до оксалоацетат киселина

В този цикъл е затворен. Оксалоацетат киселина може да влезе отново в цикъла.

Така линия влиза trehuglerod Най пирогроздена киселина, и в хода на трансформации престои 3 С02 молекула.

Водородът пирогроздена киселина, освободена по време на дехидрирането при аеробни условия, не остава свободен - той влиза дихателната верига (както и водород глицералдехид, отнети в превръщане в глицеринова киселина). Това - верига от окислителни ензими.

Ензими, които първи поемат водородът от окисляем субстрат, наречени първични дехидрогенази.

Тя е съставена от ди- или tripiridin-Nucleo-Chida: NAD или NADP и специфичен протеин. Механизъм на допълнение водород - същото:

Окислители - NAD + Н2 -> окислява вещество NAD + Н2 *

Водородът произведени дехидрогеназа, след това е свързан към следния ензимна система - флавин ензим (FMN или FAD).

От флавин ензими пристигат електрони на цитохроми - желязо proteid (сложни протеини). От цитохром верига Mov се предава не водороден атом, а само електрони. По този начин е налице промяна в валентността на желязо: Fe ++ - електронна> Fe ++

Крайният респираторна реакция - е присъединяването на протон и един електрон на кислород в обучението на въздух и вода. Но преди да активиране на кислородни молекули от ензим цитохром оксидаза. Активирането се намалява на кислород, който придобива отрицателен заряд поради електрон закрепване окисляващи вещества. Към активен кислород присъединява водород (протонен) за да се образува вода.

Също споменатата верига електрони и водородни носители са известни и други. Този процес е много по-сложно, отколкото е посочено схема.

Биологичната значимост на тези реакции се състои в окисляване вещества и енергия на образуване, в резултат на окисляване на захарни молекули (глюкоза) в АТР 12,6-1053zh акумулирана енергия в молекулата съдържа захар следователно 28,6-106 J. полезно се използва 44% от енергията. Това е много висока ефективност в сравнение с. Н. Г. на модерни машини.

По време на дишане формира огромно количество енергия. Ако всичко това ще бъдат освободени веднага, а след това клетката ще престане да съществува. Но това не се случи, тъй като енергията се освобождава, а не всички наведнъж, но стъпка по стъпка, на малки порции. Изолиране на малки дози от енергия се дължи на факта, че дишането е многоетапен процес, при който отделните етапи на формирането на различни междинни съединения (с различна дължина на въглеродната верига) и енергията се освобождава. Освободената енергия се изразходват под формата на топлина, и се съхранява в карданен makroer кал - АТФ. След отцепване на ATP енергия може да се използва при всички процеси, необходими за поддържане на жизнените функции на организма: синтеза на различни органични вещества, механична работа, поддържане на осмотичното налягане на протоплазма, и т.н. ...

Дишането е процес на даване на енергия, но нейното биологично значение не се ограничава само до тях. В резултат на химическите реакции, които придружават дишане, голям брой междинни съединения. От тях, съединения, имащи различен брой въглеродни атоми могат да бъдат синтезирани чрез различни вещества клетки: аминокиселини, мастни киселини, мазнини, протеини и витамини.

Следователно, обменът определя останалите въглехидратни обмен вещества (протеини, липиди). Това е нейната голяма стойност.

С процеса на дишане, нейните химически реакции, свързани една от изненадващи свойства на микроби - могат да излъчват видима светлина - Luminesce.

Известно е, че броят на живите организми, включително бактерии, могат да излъчват видима светлина. Луминесценция, причинени от микроорганизми е известно, в продължение на векове. Натрупването на луминесцентни бактерии в симбиоза с малки морски животни, понякога в резултат на емисията на морето; с луминисценция и изпълнени по време на растежа на някои бактерии за месо и т. г.

Основните компоненти на взаимодействието между което води до светлинна емисия са редуцирани форми на PSK или NAD, молекулярен кислород, ензима луцифераза, и окисляем съединение - луциферин. Предполага се, че намалената NAD и FMN реагира с луцифераза, луциферин и кислород, в резултат на електроните в някои молекули са възбуден, и тези електрони връщат към основното състояние на придружено от излъчване на светлина. Луминисценцията в микроби считат за "разточителното процес", тъй като това намалява енергийната ефективност на дишане.