Способи живлення організмів
5(67, 48), 1(205), 19(55), 10(326) Усі живі організми складаються з одних і тих же речовин, але джерела енергії та будівельного матеріалу у них різняться.
По відношенню до джерел вуглецю організми поділяються на:
- автотрофи, які будують своє тіло з діоксиду вуглецю (ІУ) та мінеральних солей за допомогою енергії сонячного світла чи енергії, що виділяється в процесі окислення неорганічних речовин (аміаку, сполук сірки, заліза). Перш за все, це рослини та деякі мікроорганізми.
- гетеротрофи, які використовують лише органічні джерела вуглецю. До них належать людина, тварини та більшість мікроорганізмів.
По відношенню до джерел енергії:
фототрофи використовують енергію сонячного світла (рослини, водорості);
хемотрофи використовують енергію окислення органічних (органотрофи) чи неорганічних (літотрофи) речовин.
Теорія біологічного окислення
10(333) Вивчення процесів окислення було започатковано М.В.Ломоносовим та А.Лавуазьє. У ХХ ст. їх вивчали О.Бах, В.Палладін, Віланд.
Було доведено, що окислення субстратів – це цілий ланцюг послідовних реакцій, які починаються з дегідрування субстратів і закінчуються перенесенням електронів на кисень та взаємодією останнього з протонами водню з утворенням води. Оскільки при такому окисленні постійно має місце поглинання кисню, то його називають тканинним диханням.
5(74), 2(50, т.2), 1(220) Нижче представлена спрощена схема перенесення водню та електронів при окислювальному фосфорилюванні (дихальний ланцюг).
5(74), 10(336) Згідно теорії біологічного окислення (теорії дихання), окислення починається з відняття водню піридиновими дегідрогеназами від субстрату (хН2) та передачі атомів водню флавіновим дегідрогеназам.
10(336) Наступним етапом є перенесення водню на убіхінон (коензим Q). Кожен водневий атом, що поступає від коферменту Q (убіхінону) розпадається на протон водню, який поступає в навколишнє середовище.та електрон, який поступає в систему цитохромів.
2(50, т.2) В цитохромах роль компоненту, що переносить електрони, відіграє залізо. Воно знаходиться у окисленій формі (Fе3+), але після приєднання електрону, переходить у відновлену форму (Fе2+).
Електрон від цитохрому b переходить до цитохрому с та далі до цитохрому аа3 - міцному комплексу двох цитохромів, що називається цитохромоксидазою. Цей комплекс, окрім заліза , містить ще й мідь.
Будь-який цитохром може перенести лише по одному електрону, тому вважають, що у будь-якому дихальному ланцюзі є два ряди цитохромів.
Після цього система цитохромів передає електрони цього водню на кисень. В результаті приєднання електронів кисень переходить в іонну форму, з’єднується з протоном водню і утворює воду.
5(74) Водень передається кисню через ланцюг передатчиків, енергія виділяється не зразу, а по частинам, що дає можливість використовувати її для біохімічних процесів. Кожен етап переміщення водню та електронів від ферменту до ферменту супроводжується виділенням енергії і на певних етапах виділеної енергії достатньо для здійснення процесу фосфорилювання та утворення молекули АТФ. У всьому ланцюзі є три таких етапи. Процес утворення АТФ при біологічному окисленні називається окислювальним фосфорилюванням. Цей шлях є універсальним і використовується всіма організмами в процесі їх життєдіяльності у присутності кисню.
При перенесенні водню по дихальному ланцюгу від НАД.Н2 утворюється 3 молекули АТФ, при перенесенні від ФАД.Н2 – 2 АТФ.
1(220) Всі ферменти тканинного дихання пов’язані, головним чином, з мітохондріями. Нікотинамідаденіндинуклеотидні коферменти знаходяться в матриксі мітохондрій, металофлавопротеїни, убіхінон, цитохроми пов’язані з ліпідними структурами внутрішньої мембрани.
Розклад та синтез речовин може відбуватись у присутності кисню (аеробні умови) та у відсутності (анаеробні).