Die Rolle des ATP-Moleküls im Energiestoffwechsel. Hochenergetische Verbindungen In einem Molekül entstehen hochenergetische Bindungen

Jede unserer Bewegungen oder Gedanken erfordert, dass der Körper Energie aufwendet. Jede Zelle des Körpers speichert diese Kraft und akkumuliert sie mithilfe makroerger Bindungen in Biomolekülen. Es sind diese Batteriemoleküle, die alle lebenswichtigen Prozesse bereitstellen. Der ständige Energieaustausch innerhalb der Zellen bestimmt das Leben selbst. Was sind diese Biomoleküle mit makroergen Bindungen, wo kommen sie her und was passiert mit ihrer Energie in jeder Zelle unseres Körpers – das wird im Artikel besprochen.

Biologische Mediatoren

In keinem Organismus gelangt Energie direkt vom Energieerzeuger zum biologischen Energieverbraucher. Beim Aufbrechen der intramolekularen Bindungen von Nahrungsmitteln wird die potentielle Energie chemischer Verbindungen freigesetzt, die die Fähigkeit intrazellulärer Enzymsysteme, sie zu nutzen, bei weitem übersteigt. Deshalb erfolgt in biologischen Systemen die Freisetzung potentieller chemischer Stoffe stufenweise mit ihrer schrittweisen Umwandlung in Energie und deren Anreicherung in hochenergetischen Verbindungen und Bindungen. Und es sind Biomoleküle, die zu einer solchen Energieakkumulation fähig sind und als hochenergetisch bezeichnet werden.

Welche Bindungen werden makroergisch genannt?

Als normal gilt ein Niveau der freien Energie von 12,5 kJ/mol, das bei der Entstehung oder Auflösung einer chemischen Bindung entsteht. Wenn bei der Hydrolyse einiger Stoffe eine freie Energie von mehr als 21 kJ/mol entsteht, spricht man von hochenergetischen Bindungen. Sie werden durch das Tilde-Symbol - ~ gekennzeichnet. Im Gegensatz zur physikalischen Chemie, wo eine hochenergetische Bindung eine kovalente Bindung von Atomen bedeutet, bedeuten sie in der Biologie den Unterschied zwischen der Energie der ursprünglichen Wirkstoffe und den Produkten ihrer Zersetzung. Das heißt, Energie ist nicht in einer bestimmten chemischen Bindung von Atomen lokalisiert, sondern charakterisiert die gesamte Reaktion. In der Biochemie spricht man von chemischer Kopplung und der Bildung einer hochenergetischen Verbindung.

Universelle Bioenergiequelle

Alle lebenden Organismen auf unserem Planeten verfügen über ein universelles Element der Energiespeicherung – dies ist die makroerge Bindung ATP – ADP – AMP di, Monophosphorsäure). Dabei handelt es sich um Biomoleküle, die aus dem stickstoffhaltigen Adeninrückgrat, an das das Kohlenhydrat Ribose und angehängte Phosphorsäurereste gebunden sind. Unter Einwirkung von Wasser und dem Restriktionsenzym kann das Molekül Adenosintriphosphorsäure (C 10 H 16 N 5 O 13 P 3) in ein Molekül Adenosindiphosphorsäure und Orthophosphatsäure zerfallen. Diese Reaktion geht mit der Freisetzung freier Energie in der Größenordnung von 30,5 kJ/mol einher. Alle lebenswichtigen Prozesse in jeder Zelle unseres Körpers laufen über die Ansammlung von Energie in ATP und deren Nutzung ab, indem die Bindungen zwischen Phosphorsäureresten aufgebrochen werden.

Spender und Akzeptor

Zu den hochenergetischen Verbindungen zählen auch Stoffe mit langen Namen, die bei Hydrolysereaktionen ATP-Moleküle bilden können (z. B. Pyrophosphor- und Brenztraubensäure, Succinyl-Coenzyme, Aminoacyl-Derivate von Ribonukleinsäuren). Alle diese Verbindungen enthalten Phosphor- (P) und Schwefelatome (S), zwischen denen hochenergetische Bindungen bestehen. Es ist die Energie, die beim Aufbrechen der hochenergetischen Bindung im ATP (Donor) freigesetzt wird und die von der Zelle bei der Synthese ihrer eigenen organischen Verbindungen absorbiert wird. Gleichzeitig werden die Reserven dieser Bindungen durch die Ansammlung von Energie (Akzeptor), die bei der Hydrolyse von Makromolekülen freigesetzt wird, ständig wieder aufgefüllt. In jeder Zelle des menschlichen Körpers finden diese Prozesse in Mitochondrien statt und die Lebensdauer von ATP beträgt weniger als 1 Minute. Unser Körper synthetisiert täglich etwa 40 Kilogramm ATP, die jeweils bis zu 3.000 Abbauzyklen durchlaufen. Und zu jedem Zeitpunkt sind in unserem Körper etwa 250 Gramm ATP vorhanden.

Funktionen hochenergetischer Biomoleküle

Neben der Funktion als Energiespender und -akzeptor bei Abbau- und Syntheseprozessen hochmolekularer Verbindungen spielen ATP-Moleküle in Zellen noch mehrere weitere sehr wichtige Rollen. Die Energie zum Aufbrechen hochenergetischer Bindungen wird bei den Prozessen der Wärmeerzeugung, der mechanischen Arbeit, der Akkumulation von Elektrizität und der Lumineszenz genutzt. Gleichzeitig dient die Umwandlung der Energie chemischer Bindungen in thermische, elektrische und mechanische Bindungen gleichzeitig als Stufe des Energieaustauschs mit der anschließenden Speicherung von ATP in denselben makroenergetischen Bindungen. Alle diese Prozesse in der Zelle werden als Kunststoff- und Energiestoffwechsel bezeichnet (Diagramm in der Abbildung). ATP-Moleküle wirken auch als Coenzyme und regulieren die Aktivität bestimmter Enzyme. Darüber hinaus kann ATP auch als Mediator, also als Signalgeber in den Synapsen von Nervenzellen, fungieren.

Energie- und Stofffluss in der Zelle

Somit nimmt ATP in der Zelle eine zentrale und wichtigste Stellung im Stoffaustausch ein. Es gibt eine ganze Reihe von Reaktionen, durch die ATP gebildet und abgebaut wird, einschließlich der Substrathydrolyse. Die biochemischen Reaktionen der Synthese dieser Moleküle sind reversibel; unter bestimmten Bedingungen verschieben sie sich in Zellen in Richtung Synthese oder Zerfall. Die Wege dieser Reaktionen unterscheiden sich in der Anzahl der Stoffumwandlungen, der Art der Oxidationsprozesse und den Methoden der Kopplung energieliefernder und energieverbrauchender Reaktionen. Jeder Prozess hat klare Anpassungen an die Verarbeitung einer bestimmten Art von „Brennstoff“ und seine eigenen Effizienzgrenzen.

Effizienzzeichen

Indikatoren für die Effizienz der Energieumwandlung in Biosystemen sind gering und werden in Standardwerten des Effizienzfaktors (dem Verhältnis der für die Arbeit aufgewendeten Nutzenergie zur insgesamt aufgewendeten Energie) bewertet. Um die Erfüllung biologischer Funktionen sicherzustellen, sind jedoch sehr hohe Kosten erforderlich. Beispielsweise verbraucht ein Läufer pro Masseneinheit so viel Energie wie ein großer Ozeandampfer. Selbst im Ruhezustand ist die Aufrechterhaltung des Lebens eines Organismus harte Arbeit und dafür werden etwa 8.000 kJ/mol aufgewendet. Gleichzeitig werden etwa 1,8 Tausend kJ/mol für die Proteinsynthese, 1,1 Tausend kJ/mol für die Herzfunktion und bis zu 3,8 Tausend kJ/mol für die ATP-Synthese aufgewendet.

Adenylatsystem von Zellen

Hierbei handelt es sich um ein System, das die Summe aller ATP, ADP und AMP in einer Zelle zu einem bestimmten Zeitpunkt umfasst. Dieser Wert und das Verhältnis der Komponenten bestimmen den Energiestatus der Zelle. Das System wird anhand der Energieladung des Systems (dem Verhältnis von Phosphatgruppen zu Adenosinresten) bewertet. Wenn in einer Zelle hochenergetische Verbindungen nur durch ATP repräsentiert werden, hat sie den höchsten Energiestatus (Indikator -1), wenn nur AMP - den minimalen Status (Indikator - 0). In lebenden Zellen werden die Indikatoren normalerweise bei 0,7–0,9 gehalten. Die Stabilität des Energiestatus der Zelle bestimmt die Geschwindigkeit enzymatischer Reaktionen und die Aufrechterhaltung eines optimalen Niveaus der Vitalaktivität.

Und ein wenig über Energiestationen

Wie bereits erwähnt, findet die ATP-Synthese in spezialisierten Zellorganellen – den Mitochondrien – statt. Und heute gibt es unter Biologen eine Debatte über den Ursprung dieser erstaunlichen Strukturen. Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle, deren „Brennstoff“ Proteine, Fette, Glykogen und Elektrizität ATP-Moleküle sind, deren Synthese unter Beteiligung von Sauerstoff erfolgt. Wir können sagen, dass wir atmen, damit die Mitochondrien funktionieren. Je mehr Arbeit Zellen leisten müssen, desto mehr Energie benötigen sie. Lesen Sie - ATP, was Mitochondrien bedeutet.

Beispielsweise enthält die Skelettmuskulatur eines Profisportlers etwa 12 % Mitochondrien, während ein Nichtsportler nur die Hälfte davon hat. Aber im Herzmuskel beträgt ihr Anteil 25 %. Moderne Trainingsmethoden für Sportler, insbesondere Marathonläufer, basieren auf MOC-Indikatoren (maximaler Sauerstoffverbrauch), die direkt von der Anzahl der Mitochondrien und der Fähigkeit der Muskeln zur Dauerbelastung abhängen. Führende Trainingsprogramme für den Profisport zielen darauf ab, die mitochondriale Synthese in Muskelzellen zu stimulieren.

Praktische Lektion Nr. 15.

Aufgabe für Lektion Nr. 15.

Thema: ENERGIETAUSTAUSCH.

Relevanz des Themas.

Unter biologischer Oxidation versteht man eine Reihe enzymatischer Prozesse, die in jeder Zelle ablaufen, wodurch Moleküle aus Kohlenhydraten, Fetten und Aminosäuren letztendlich in Kohlendioxid und Wasser zerlegt werden und die freigesetzte Energie von der Zelle in Form von Adenosin gespeichert wird Triphosphorsäure (ATP) und wird dann im Leben des Körpers verwendet (Biosynthese von Molekülen, Zellteilungsprozess, Muskelkontraktion, aktiver Transport, Wärmeproduktion usw.). Der Arzt sollte sich der Existenz hypoenergetischer Zustände bewusst sein, in denen die ATP-Synthese reduziert ist. In diesem Fall leiden alle lebenswichtigen Prozesse, die unter Verwendung der in Form makroerger ATP-Bindungen gespeicherten Energie ablaufen. Die häufigste Ursache für hypoenergetische Zustände ist Gewebehypoxie, verbunden mit einer Abnahme der Sauerstoffkonzentration in der Luft, Störungen des Herz-Kreislauf- und Atmungssystems sowie Anämie unterschiedlicher Herkunft. Darüber hinaus können hypoenergetische Zustände verursacht werden Hypovitaminose verbunden mit einer Verletzung des strukturellen und funktionellen Zustands von Enzymsystemen, die am Prozess der biologischen Oxidation beteiligt sind, sowie Hunger, was zum Fehlen von Substraten für die Gewebeatmung führt. Darüber hinaus entstehen im Prozess der biologischen Oxidation reaktive Sauerstoffspezies, die die Prozesse auslösen Peroxidation Lipide biologischer Membranen. Es ist notwendig, die körpereigenen Abwehrmechanismen gegen diese Formen zu kennen (Enzyme, Medikamente mit membranstabilisierender Wirkung – Antioxidantien).

Bildungs- und Bildungsziele:

Das allgemeine Ziel der Lektion: Wissen über den Ablauf der biologischen Oxidation zu vermitteln, die zur Bildung von bis zu 70-8 % der Energie in Form von ATP führt, sowie über die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies und deren schädliche Wirkung auf dem Körper.

Private Ziele: Peroxidase in Meerrettich und Kartoffeln bestimmen können; Muskel-Succinat-Dehydrogenase-Aktivität.

1. Eingangswissenskontrolle:

1.1. Tests.

1.2. Mündliche Befragung.

2. Hauptfragen des Themas:

2.1. Das Konzept des Stoffwechsels. Anabole und katabole Prozesse und ihre Beziehung.

2.2. Makroerge Verbindungen. ATP ist eine universelle Batterie und Energiequelle im Körper. ATP-ADP-Zyklus. Energieladung der Zelle.

2.3. Stoffwechselstadien. Biologische Oxidation (Gewebeatmung). Merkmale der biologischen Oxidation.

2.4. Primäre Akzeptoren von Wasserstoffprotonen und -elektronen.

2.5. Organisation der Atmungskette. Träger in der Atmungskette (CRE).

2.6. Oxidative Phosphorylierung von ADP. Der Mechanismus der Kopplung von Oxidation und Phosphorylierung. Verhältnis der oxidativen Phosphorylierung (P/O).

2.7. Atemkontrolle. Trennung von Atmung (Oxidation) und Phosphorylierung (freie Oxidation).

2.8. Bildung toxischer Formen von Sauerstoff bei CPE und Neutralisierung von Wasserstoffperoxid durch das Enzym Peroxidase.

Labor- und praktische Arbeit.

3.1. Methode zur Bestimmung der Peroxidase in Meerrettich.

3.2. Methode zur Bestimmung der Peroxidase in Kartoffeln.

3.3. Bestimmung der Muskel-Succinat-Dehydrogenase-Aktivität und kompetitive Hemmung ihrer Aktivität.

Ausgangskontrolle.

4.1. Tests.

4.2. Situative Aufgaben.

5. Literatur:

5.1. Vorlesungsmaterialien.

5.2. Nikolaev A.Ya. Biologische Chemie.-M.: Higher School, 1989., S. 199-212, 223-228.

5.3. Berezov T.T., Korovkin B.F. Biologische Chemie. - M.: Medizin, 1990.S.224-225.

5.4. Kushmanova O.D., Ivchenko G.M. Leitfaden für praktische Kurse in Biochemie. - M.: Medizin, 1983, Arbeit. 38.

2. Hauptfragen des Themas.

2.1. Das Konzept des Stoffwechsels. Anabole und katabole Prozesse und ihre Beziehung.

Lebende Organismen stehen in ständiger und untrennbarer Verbindung mit der Umwelt.

Diese Verbindung erfolgt im Stoffwechsel.

Stoffwechsel (Metabolismus) – die Gesamtheit aller Reaktionen im Körper.

Zwischenstoffwechsel (intrazellulärer Stoffwechsel) – umfasst zwei Arten von Reaktionen: Katabolismus und Anabolismus.

Katabolismus– der Prozess des Abbaus organischer Substanzen in Endprodukte (CO 2 , H 2 O und Harnstoff). Dieser Prozess umfasst Metaboliten, die sowohl bei der Verdauung als auch beim Abbau der strukturellen und funktionellen Bestandteile von Zellen entstehen.

Die Katabolismusprozesse in den Körperzellen gehen mit dem Verbrauch von Sauerstoff einher, der für Oxidationsreaktionen notwendig ist. Durch katabolische Reaktionen wird Energie freigesetzt (exergonische Reaktionen), die für die Funktion des Körpers notwendig ist.

Anabolismus- Synthese komplexer Substanzen aus einfachen. Anabole Prozesse nutzen die Energie, die beim Katabolismus (endergonische Reaktionen) freigesetzt wird.

Energiequellen für den Körper sind Proteine, Fette und Kohlenhydrate. Die in den chemischen Bindungen dieser Verbindungen enthaltene Energie wurde während des Prozesses der Photosynthese aus Sonnenenergie umgewandelt.

Makroerge Verbindungen. ATP ist eine universelle Batterie und Energiequelle im Körper. ATP-ADP-Zyklus. Energieladung der Zelle.

ATP– ist eine hochenergetische Verbindung, die hochenergetische Bindungen enthält; Durch die Hydrolyse der terminalen Phosphatbindung werden etwa 20 kJ/mol Energie freigesetzt.

Zu den hochenergetischen Verbindungen gehören GTP, CTP, UTP, Kreatinphosphat, Carbamoylphosphat usw. Sie werden im Körper für die Synthese von ATP verwendet. Zum Beispiel: GTP + ADP à BIP + ATP

Dieser Vorgang wird aufgerufen Substratphosphorylierung– exorgonische Reaktionen. Alle diese hochenergetischen Verbindungen werden wiederum durch Nutzung der freien Energie der terminalen Phosphatgruppe von ATP gebildet. Schließlich wird ATP-Energie verwendet, um verschiedene Arten von Arbeiten im Körper auszuführen:

Mechanisch (Muskelkontraktion);

Elektrisch (Leitung von Nervenimpulsen);

Chemische (Stoffsynthese);

Osmotisch (aktiver Stofftransport durch die Membran) – endergonische Reaktionen.

Somit ist ATP der wichtigste, direkt genutzte Energiespender im Körper. ATP nimmt eine zentrale Stellung zwischen endergonischen und exergonischen Reaktionen ein.

Der menschliche Körper produziert eine Menge ATP, die dem Körpergewicht entspricht, und alle 24 Stunden wird die gesamte Energie zerstört. 1 Molekül ATP „lebt“ etwa eine Minute in einer Zelle.

Die Nutzung von ATP als Energiequelle ist nur unter der Bedingung einer kontinuierlichen Synthese von ATP aus ADP aufgrund der Oxidationsenergie organischer Verbindungen möglich. Der ATP-ADP-Zyklus ist der primäre Mechanismus für den Energieaustausch in biologischen Systemen, und ATP ist die universelle „Energiewährung“.

Jede Zelle hat eine elektrische Ladung von

[ATP] + ½[ADP]

[ATP] + [ADP] + [AMP]

Wenn die Zellladung 0,8–0,9 beträgt, wird der gesamte Adenylfonds in der Zelle in Form von ATP präsentiert (die Zelle ist mit Energie gesättigt und der Prozess der ATP-Synthese findet nicht statt).

Wenn Energie verbraucht wird, wird ATP in ADP umgewandelt, die Zellladung wird auf 0 gesetzt und die ATP-Synthese beginnt automatisch.

In früheren Artikeln haben wir darauf hingewiesen, dass Kohlenhydrate, Fette und Proteine kann von Zellen zur Synthese großer Mengen Adenosintriphosphat verwendet werden, das die Energiequelle für fast alle Zellfunktionen darstellt. Aus diesem Grund kann ATP als „Energiewährung“ zellulärer Stoffwechselprozesse betrachtet werden, die nur durch ATP (oder eine ähnliche Substanz, die sich im Nukleotid von ATP unterscheidet – Guanosinphosphat) abgewickelt werden kann. Informationen zu den Eigenschaften von ATP finden Sie in Kapitel 2.

Besonderheit ATP Was es bei Energieversorgungsprozessen äußerst wichtig macht, ist die Freisetzung einer großen Menge an freier Energie (etwa 7300 Kalorien oder 7,3 Kcal pro 1 Mol unter Standardbedingungen oder mehr als 12.000 Kalorien unter physiologischen Bedingungen) pro jedem der beiden hocheffizienten Energieträger. Energiephosphatbindungen. Die Menge an Energie, die beim Abbau jeder hochenergetischen ATP-Bindung freigesetzt wird, reicht aus, um jede Stufe jeder chemischen Reaktion im Körper bereitzustellen. Einige chemische Reaktionen, die ATP-Energie erfordern, verbrauchen nur einige hundert der 12.000 verfügbaren Kalorien, während der Rest der Energie als Wärme verloren geht.

ATP entsteht bei der Oxidation von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen. In früheren Artikeln haben wir über die Umwandlung der in Nährstoffen enthaltenen Energie in ATP-Energie gesprochen. Kurz gesagt, ATP wird unter den folgenden Bedingungen gebildet.

1. Oxidation von Kohlenhydraten, hauptsächlich Glukose, und Oxidation anderer Zucker, jedoch in geringeren Mengen, beispielsweise Oxidation von Fruktose; Diese Prozesse werden im Zytoplasma von Zellen während anaerober Glykolyseprozesse und in Mitochondrien während der aeroben Oxidation im Zitronensäurezyklus (Krebs-Zyklus) beobachtet.
2. Oxidation von Fettsäuren in Zellmitochondrien während der Beta-Oxidation.
3. Oxidation von Proteinen, die zunächst zu Aminosäuren hydrolysiert werden müssen, gefolgt vom Abbau der Aminosäuren zu Zwischenprodukten des Zitronensäurezyklus und dann zu Acetyl-CoA und Kohlendioxid.

ATP- eine Energiequelle für die Synthese der wichtigsten Bestandteile der Zelle. Zu den wichtigsten Prozessen, die ATP-Energie benötigen, gehört die Bildung von Peptidbindungen zwischen Aminosäuremolekülen im Zusammenhang mit der Proteinsynthese. Abhängig von der Art der in die Reaktion eintretenden Aminosäuren enthält jede gebildete Peptidbindung 500 bis 5000 k/mol. Denken Sie daran, dass die Energie von vier makroergen Phosphatbindungen verbraucht wird, um eine Kaskade von Reaktionen bereitzustellen, die jede Peptidbindung bilden. Dafür sind insgesamt 48.000 Kalorien erforderlich, was deutlich mehr ist als die 500-5000 Kalorien, die in jeder Peptidbindung gespeichert sind.

ATP-Energie Wird für die Synthese von Glucose aus Milchsäure und die Synthese von Fettsäuren aus Acetyl-CoA verwendet. Darüber hinaus wird Energie zur Bildung von Cholesterin, Phospholipiden, Hormonen und anderen Körperstoffen verwendet. Sogar Harnstoff, der über die Nieren ausgeschieden wird, benötigt für seine Bildung aus Ammoniak ATP-Energie. Wenn man die extreme Toxizität von Ammoniak bedenkt, kann man die Bedeutung und den Wert dieser Reaktion verstehen, die die Ammoniakkonzentration im Körper auf einem sehr niedrigen Niveau hält.

ATP liefert Energie für die Muskelkontraktion. Ohne ATP-Energie ist eine Muskelkontraktion nicht möglich. Myosin, eines der wichtigen kontraktilen Proteine ​​der Muskelfasern, verhält sich wie ein Enzym, das den Abbau von ATP zu ADP verursacht und so die für die Muskelkontraktion notwendige Energie freisetzt. Ohne Muskelkontraktion wird normalerweise nur sehr wenig ATP abgebaut, aber diese ATP-Verbrauchsrate kann sich während einer kurzen Periode maximaler Aktivität (dem Mechanismus, durch den ATP-Energie zum Antrieb genutzt wird) um fast das 150-fache (im Vergleich zur Ruhe) erhöhen Muskelkontraktion).

ATP liefert Energie für den aktiven Transport durch Membranen. Der aktive Transport der meisten Elektrolyte und Substanzen wie Glucose, Aminosäuren und Acetessigsäure kann gegen einen elektrochemischen Gradienten erfolgen, auch wenn die natürliche Diffusion entlang eines elektrochemischen Gradienten erfolgen muss. Um dem entgegenzuwirken, ist ein Energieaufwand erforderlich, der durch ATP bereitgestellt wird.

Asien-Pazifik liefert Energie für Sekretionsprozesse. Nach den gleichen Regeln wie die Aufnahme von Stoffen gegen ein Konzentrationsgefälle laufen Sekretionsvorgänge in den Drüsen ab, da auch zur Konzentration von Stoffen Energie benötigt wird.

ATP liefert Energie für die Erregungsleitung entlang der Nerven. Die zur Weiterleitung eines Nervenimpulses verwendete Energie ist eine Ableitung der potentiellen Energie, die als Differenz der Ionenkonzentrationen auf beiden Seiten der Nervenfasermembran gespeichert ist. Somit ist eine hohe Konzentration an Kaliumionen innerhalb der Faser und eine niedrige Konzentration außerhalb eine Art Energiespeichermethode. Die hohe Konzentration an Natriumionen an der Außenfläche der Membran und die geringe Konzentration an der Innenseite sind ein weiteres Beispiel für die Möglichkeit, Energie zu speichern. Die Energie, die erforderlich ist, um jedes Aktionspotential entlang der Fasermembran zu leiten, ist eine Ableitung der gespeicherten Energie, wenn eine kleine Menge Kalium die Zelle verlässt und ein Strom von Natriumionen in die Zelle strömt.

Allerdings ist das aktive Transportsystem Energie, die von ATP bereitgestellt wird, bringt die verdrängten Ionen in ihre ursprüngliche Position relativ zur Fasermembran zurück.

Größe: px

Beginnen Sie mit der Anzeige auf der Seite:

Transkript

1 Zellenergie ATP ADP + F ATP AMP + F F F F + F kJ/mol 32,23 (30,5) F 36,0 33,4 Die bekannteste Energiequelle in der Zelle ist ATP. Im ATP-Molekül gibt es zwei hochenergetische Bindungen.

2 Im ATP-Molekül gibt es zwei hochenergetische Bindungen. ATP ADP + P ATP AMP + P P P P + P kJ/mol 32,23 (30,5) F Einige Enzyme brechen die Bindung zwischen dem dritten und zweiten Phosphat, andere zwischen dem zweiten und ersten. Im zweiten Fall wird Pyrophosphat abgespalten, das auch energiereiches 36,0 33,4 (P P - Pyrophosphat) enthält

3 GTP und CTP haben die gleiche hochenergetische Bindungsenergie wie ATP. Neben Nukleotidtriphosphaten gibt es in anderen Molekülen makroerge Bindungen. ATP ADP + P ATP AMP + P P P P+P kJ/mol 32,23 (30,5) P 36,0 33,4 GTP HDP + P CTP CDP + P

4 Coenzym A ist ein Acetyl- (oder Acyl-)Gruppendonor/-akzeptor. Wenn eine hochenergetische Bindung aufgebrochen wird, wird Energie für die Anlagerung von Acetyl/Fettsäure an eine Substanz aufgewendet. ATP ADP + P ATP AMP + P P P P+P Acetyl-CoA kJ/mol 32,23 (30,5) P 36,0 33,4 34,3

5 1,3-Diphosphoglycerat und Phosphoenolpyruvat sind Energiespender für die Produktion von ATP in der anaeroben Glykolyse. ATP ADP + P ATP AMP + P kJ/mol 32,23 (30,5) P P P P+P Acetyl-CoA 1,3-Diphosphoglycerat Phosphoenolpyruvat 36,0 33,4 34,3 34,1 54,05 (61,9)

6 Kreatinphosphat dient als Energiespender während der Muskelkontraktion ATP ADP + P ATP AMP + P kJ/mol 32,23 (30,5) P P P P+P Acetyl-CoA 1,3-diphosphoglycerat Phosphoenolpyruvat Kreatinphosphat 36,0 33,4 34,3 34,1 54,05 (61,9 ) 42,7 (43,1)

7 Wenn bei der Spaltung einer hochenergetischen Bindung Energie freigesetzt wird, muss diese bei ihrer Bildung aufgewendet werden. ATP ATP ADP + P AMP + P P P P P+P Acetyl-CoA 1,3-Diphosphoglycerat Phosphoenolpyruvat Kreatinphosphat kJ/mol 32,23 (30,5) GTP 36,0 CTP 33,4 34,3 34,1 54 ,05 (61,9) 42,7 (43,1)

8 Es gibt zwei Möglichkeiten, ein Molekül mit einer hochenergetischen Bindung zu erhalten: ADP + P = ATP Nehmen Sie Energie, um Phosphat (oder Acetyl) aus einer organischen Verbindung mit einer hochenergetischen Bindung hinzuzufügen. Substratphosphorylierung. Nutzen Sie die Energie des Ionengradienten, um Phosphat hinzufügen Oxidative Phosphorylierung Die anaerobe Glykolyse ist ein Beispiel für die Substratphosphorylierung: Glucose (C6) Pyruvat (2xC3) + 2ATP...1,3-Diphosphoglycerat + ADP = 3-Phosphoglycerat + ATP...Phosphoenolpyruvat + ADP = Pyruvat + ATP

9 Die Natur hat die Methode der oxidativen Phosphorylierung nur zur Herstellung von ATP entwickelt. ADP + P = ATP Nehmen Sie Energie, um Phosphat (oder Acetyl) aus einer organischen Verbindung mit einer hochenergetischen Bindung hinzuzufügen. Substratphosphorylierung. Nutzen Sie die Energie des Ionengradienten, um Phosphat hinzuzufügen. Oxidative Phosphorylierung. Anaerobe Glykolyse: Glucose (C6) Pyruvat (2xC3) + 2ATP...1, 3-Diphosphoglycerat + ADP = 3-Phosphoglycerat + ATP...Phosphoenolpyruvat + ADP = Pyruvat + ATP

10 Der Großteil der Energie der Zelle entsteht durch oxidative Phosphorylierung in Form einer hochenergetischen ATP-Bindung. Diese Energie wird dann durch Substratphosphorylierung auf andere Moleküle mit hochenergetischen Bindungen verteilt. Daher wird ATP als universelle Energiequelle der Zelle bezeichnet.

11 Um einen elektrochemischen Ionengradienten zu erzeugen, benötigt man auf jeden Fall * eine isolierende Membran, * einen Mechanismus und Energie zum Pumpen von Ionen sowie * einen Mechanismus zur Umwandlung der Energie des Ionengradienten in hochenergetische Bindungsenergie. Solche Mechanismen sind die Elektronentransportkette und die ATP-Synthase, eingebettet in die Membran. Die Energie der Elektronen wird genutzt, um Protonen oder Natriumionen zu pumpen, die Membran trägt dazu bei, deren hohe Konzentration zu erzeugen. Und die ATP-Synthase nutzt die Energie des Ionengradienten, um Phosphat an ADP anzuhängen.

12 Die meisten Organismen nutzen die Energie des elektrochemischen Gradienten von Wasserstoffionen zur oxidativen Phosphorylierung. ATP + H

13 Einige Archaeenarten nutzen die Energie des elektrochemischen Gradienten der Natriumionen ATP + Na zur oxidativen Phosphorylierung

14 In auf der Erde lebenden Organismen sind alle Übergänge der Energiearten ATP H + + Na zu finden

15 Umwandlungen von Energiearten in einer tierischen Zelle ATP H + Tierzelle Zelle Tier + Na Kette Transportkette Elektronentransferelektronen ATP ATP ATP ATP ATP ATP Mitochondrium Mitochondrium HH HH rii rii Lysosomen, Lysosomen, Endosomen, Endosomen, sekretorisch sekretorische Granula Granulat Plasma Plasma-Na-Membran Na-Membran

16 ATP N Umwandlungen von Energietypen in einer Pflanzenzelle + Na + Pflanzenzelle Zelle Pflanzenkette Transportkette Elektronentransferelektronen ATP ATP N N N N N N Na Na ATP ATP Mitochondrien Mitochondrien Chloroplasten Chloroplasten Vakuole Vakuole Plasma Plasmamembran Membran

17 Umwandlungen und Energienutzung in Zellen Chemische Bindung Licht Elektronentransportkette Membranpotential Makroerge Bindung Wärme Transmembranübertragung niedermolekularer Substanzen Stoffwechsel, Transport, auch durch die Membran

18 Der größte Teil der in makroergen Bindungen enthaltenen Energie wird in Form von ATP in Mitochondrien, sekundären Lysosomen, extrazellulärer Umgebung, Zytosol, Mitochondrien, den wichtigsten Stoffwechselwegen einer tierischen Zelle, gebildet

19 In Mitochondrien wird ATP durch oxidative Phosphorylierung gebildet. Dieses ATP wird von den Mitochondrien transportiert und in der gesamten Zelle verwendet. Röhrenlumen. Kerne. Mitochondrien. Mitochondrien in renalen tubulären Epithelzellen.

20 „Porträt“ von Mitochondrien aus einem Rattenhepatozyten

21 Schematische Darstellung von Mitochondrien aus Hepatozyten von Säugetieren. In der Außenmembran befinden sich nur wenige Proteine; viele bilden Kanäle, durch die niedermolekulare Substanzen aus dem Zytosol in den Intermembranraum gelangen. Die innere Membran ist nur für kleine unpolare Substanzen durchlässig. Es enthält Proteine ​​der Elektronentransportkette. Die Matrix enthält DNA, RNA (CPE) und Transportribosomen, Enzyme des Krebszyklus und Proteine. viele andere Enzyme. Sie erfüllen zahlreiche Funktionen der Mitochondrien.

22 Die Form der Mitochondrien kann unterschiedlich sein. Es variiert in Zellen verschiedener Gewebe derselben Art und kann in Zellen von Organismen verschiedener Arten unterschiedlich sein. Filamentöse Mitochondrien in den Darmzellen einer Schnecke. Röhrenförmige Cristae in den Mitochondrien von Zellen der Nebennierenrinde eines Säugetiers.

23 Die Form der Mitochondrien ist vielfältig

24 Die Form der Mitochondrien ist vielfältig

25 Die Form der Mitochondrien verändert sich schnell. Mitochondrien können zu einer größeren Struktur verschmelzen oder sich in kleinere aufspalten. Hierbei handelt es sich um Zeichnungen eines Teils einer Zelle, die in bestimmten Abständen angefertigt werden. Sie können sehen, wie sich die Form der Mitochondrien und ihre Lage relativ zum Zellkern veränderten.

26 Zellen wissen nicht, wie sie ATP speichern, lagern und über große Entfernungen transportieren sollen. Sie bewegen Mitochondrien dorthin, wo ATP benötigt wird. Kernpore Mitochondrien Kernhülle Kernpore ER Kern Ort der Fusion der ER-Membranen und der Kernhülle

27 Wir beginnen unsere Einführung in den Prozess der oxidativen Phosphorylierung mit Coenzymen: Phosphatgruppentransporter Acylgruppentransporter Protonen- und Elektronentransporter Nicotinamidadenindinukleotid (NAD) Nico(NADP) OPO2 Flavinadenindinukleotid (FAD)

28 Die mitochondriale Matrix enthält Enzyme des Krebszyklus (Zitronensäurezyklus, Tricarbonsäurezyklus). Sie zerlegen organische Verbindungen in Kohlendioxid, Protonen und Elektronen. Acetyl ~CoA Pyruvat C3 CO2 NAD+ Fettsäuren NAD C4 C4 FADH2 FAD Aminosäuren NCoA C4 C6 C6 NAD GTP Das GTP-Molekül HDP+P C4 entsteht durch Substratphosphorylierung NAD+ C6 NAD C5 NAD+

29 NAD und FADH2 spenden Elektronen an die Elektronentransportkette und ihre Energie wird verwendet, um eine hohe Protonenkonzentration im Intermembranraum der Mitochondrien zu erzeugen. Acetyl ~CoA NCoA NAD+ NAD FADH2 FAD NAD GTP NAD GDP+P NAD+ NAD+

30 Komponenten der Elektronentransportkette und ATP-Synthase Elektronentransportkette Intermembranraum Cytochrom C Ubiquinon-Komplex I NADH-Dehydrogenase Komplex III b-c1 Komplex IV Cytochromoxidase ATP-Synthase Matrix Komponenten des CPE können ein Elektron aufnehmen und nur in der Reihenfolge abgeben in der Abbildung dargestellt.

31 Komponenten der Elektronentransportkette in der Membran: Proteine: Komplex I >40 Polypeptide Komplex III 9 x 2 Polypeptide Komplex IV 8 x 2 Polypeptide Ubiquinon ist eine fettlösliche Verbindung. Alle Membrankomponenten sind ständig in Bewegung und übertragen Elektronen, wenn sie aufeinandertreffen. Cytochrom C ist ein Polypeptid mit M.m im Intermembranraum. Es nimmt ein Elektron auf und gibt es wieder ab, wenn es sich der Membran nähert.

32 Das Elektron durchläuft das CPE und wird auf molekularen Sauerstoff übertragen, der sich in eine H2O 10 nm ee e - H NADH + O2 - FADH2 H2 O-Matrix umwandelt

33 Die Komplexe I, II und III pumpen Protonen in den Intermembranraum. Dadurch entsteht in der Matrix ein pH-Wert von 8 und im Intermembranraum ein pH-Wert von 4-5. Entlang des Konzentrationsgradienten fließen Protonen durch die ATP-Synthase, ihre Energie wird genutzt, um Phosphat an ADP anzulagern. N N + + N + N 10 nm + N + ATP ADP + P

34 ATP-Synthase ist ein komplexer Komplex aus mehr als 20 Polypeptiden. 3 ADP+P ATP 3 Um ein Phosphation an ein ADP-Molekül zu binden, ist die Energie von etwa drei Protonen erforderlich. Aber auch für andere Prozesse werden Protonen benötigt.

35 Durch die Energie der Protonen werden Stoffe durch die innere Membran transportiert. ADP ATP/ADP Antiporter ATP Phosphat Pyruvat, Fettsäuren, Aminosäuren Ca++

36 Im braunen Fett gibt es anstelle des ATP/ADP-Antiporters ein Protein namens Thermogenin. Es überträgt kein ATP/ADP, sondern Protonen aus dem Intermembranraum in die Matrix. Durch seinen Betrieb wird Wärme freigesetzt, es wird jedoch kein ATP gebildet. H + 10 nm

37 Die Funktionen der Mitochondrien sind vielfältig: 1. Oxidative Phosphorylierung 2. Thermoregulation (Thermogenin) 3. Abbau von Fettsäuren und Bildung von Acetyl-Coa 4. Verlängerung von Fettsäureketten 5. Synthese von Porphyrinen 6. Präsynthese von Steroidhormonen 7. Teilnahme im Stoffwechsel von Aminosäuren 8. Beteiligung an der Apoptose 9. Replikation, Transkription, Translation

38 Porphyrine sind ein wichtiger Bestandteil von Cytochromen, Hämoglobinen, Myoglobinen und Chlorophyll. Porphyrine werden in Protoporphyrin IX-Mitochondrien unter Beteiligung von Acetyl-Coenzym A synthetisiert. Fe++ Protohäm IX Cytochrome Mg++ Myoglobin Hämoglobine Chlorophyll

39 In der Mitochondrienmatrix von Nebennierenrindenzellen werden Steroidhormone aus Cholesterin unter Beteiligung von Acetyl-CO A synthetisiert

40 Am Beispiel der Synthese von Steroidhormonen wird deutlich, dass Stoffwechselprozesse das Ergebnis der gemeinsamen Arbeit vieler Kompartimente sind. Zytosol – OOS O OH C = H3C Mitochondrien CH2 CH2 CH2 Mevalonat C ~ CH3 SCoA Acetyl-CoA OH EPS Peroxisom Squalen F P O H2C Farnesylpyrophosphat Cholesterin Steroidhormone

41 In jedem Mitochondrium befinden sich normalerweise mehrere DNA-Moleküle. Geteilte Mitochondrien verfügen zwangsläufig über DNA-Moleküle, d. h. vor der Teilung verdoppeln Mitochondrien ihre DNA-Moleküle.

Thema 2. 2. Struktur und Funktionen von Mitochondrien. Mitochondrien sind der Ort der Synthese der Hauptmenge an ATP in der Zelle. Lumen des Tubulus. Kerne. Mitochondrien. Mitochondrien in Epithelzellen der Nierentubuli. Mitochondrien.

ENERGIEAUSTAUSCH http://biochemistry.ru/biohimija_severina/b5873content.html (Biochemie. ABSCHNITT 6. Energiestoffwechsel - l.v. Avdeeva, N.A. Pavlova, G.V. Rubtsova) GESETZE DER BIOENERGIE V.P. Skulachev http ://www.pereplet.ru/nauka/ soros/pdf/9701_009.pdf

Vorlesungsthema: Allgemeine Wege des Stoffwechsels und der Energie 1 Bioenergetik ist ein Abschnitt der Biochemie, der die Arten der Freisetzung, Umwandlung, Akkumulation und Nutzung von Energie in lebenden Organismen untersucht 2 Die Hauptstadien des Katabolismus

1. Zu den autotrophen Organismen gehören 1) Mucor 2) Hefe 3) Penicillium 4) Chlorella THEMA „Energiestoffwechsel“ 2. Während des Prozesses der Pinozytose kommt es zur Absorption von 1) Flüssigkeit, 2) Gasen, 3) Feststoffen und 4) Klumpen

1 Zelle, ihr Lebenszyklus (Korrespondenz herstellen) Antworten auf Aufgaben sind ein Wort, eine Phrase, eine Zahl oder eine Wortfolge, Zahlen. Schreiben Sie die Antwort ohne Leerzeichen, Kommas oder andere Extras auf

Zyklus der Tricarbonsäuren Kiryukhin D.O. ATP Zytoplasma Glykolyse Pyruvat Glukose Krebszyklus NADH, FADH 2 Mitochondrien ATP Oxidative Phosphorylierung Kiryukhin D.O. Allgemeines Schema zur Gewinnung von ATP durch Zerfall

Energiestoffwechsel Die Zelle ist ein offenes System. Homöostase Die Zelle ist ein offenes System; Stoffwechsel findet nur dann statt, wenn die Zelle alle benötigten Stoffe aus der Umwelt erhält.

Thema 2. 3. Struktur und Funktionen von Plastiden Chromoplasten Proplastiden Dunkelheit im Etioplasten Amyloplasten S t e lt Chloroplasten Umwandlungen verschiedener Arten von Plastiden Gesamtansicht einer Pflanzenzelle 5 µm Chloroplasten

Biochemie. Lektion 4. Thema: Elektronentransfer. Redoxreaktionen. Redoxreaktionen sind Reaktionen, bei denen Elektronen vom Reduktionsmittel übertragen werden.

Stoffwechsel und Energieumwandlung in der Zelle Option 1 Teil 1 Die Antwort auf die Aufgaben 1-25 ist eine Zahl, die der Zahl der richtigen Antwort 1 entspricht. Die Menge der ablaufenden Biosynthesereaktionen

10. Klasse Biologie-Immersion 3 Thema: Energiestoffwechsel. 1. Die größte Energiemenge wird beim Abbau von Molekülen aus 1) Proteinen, 2) Fetten, 3) Kohlenhydraten, 4) Nukleinsäuren freigesetzt. 2. Im sauerstofffreien Zustand

Organellen und Zytosol tierischer und pflanzlicher Zellen Jedes Kompartiment unterscheidet sich in chemischen Reaktionen von anderen Kompartimenten. In Mitochondrien und Plastiden gibt es mehr als ein Kompartiment. Wissenswertes: In welchem ​​Fach

1. Zu den Makroelementen gehören: EINHEIT 2 Zelle als biologisches System. 1) Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff 2) Sauerstoff, Eisen, Gold 3) Kohlenstoff, Wasserstoff, Bor 4) Selen, Stickstoff, Sauerstoff 1) 2. Organelle,

VORTRAG GRUNDLAGEN DER BIOENERGIE I. Einleitung. Stadien des Energiestoffwechsels Eine integrale Eigenschaft von Lebewesen ist der Stoffwechsel (Metabolismus), also eine Reihe verschiedener biochemischer Prozesse

EINFÜHRUNG IN STOFFWECHSEL UND ENERGIE Zu den lebenswichtigen Funktionen von Organismen gehören: a) Stoffwechsel und Energie; b) Übertragung genetischer Informationen; c) Regulierungsmechanismen. Die Verletzung eines Links führt zu einer Pathologie.

Lektion 3. Thema: ZELLBIOLOGIE. STOFF- UND ENERGIEFLUSS IN DER ZELLE " " 200 g Zweck der Lektion: Untersuchung der Besonderheiten pro- und eukaryontischer Zellen; Studieren Sie die anabolen und katabolen Systeme der Zelle;

STOFFWECHSEL. KUNSTSTOFF- UND ENERGIEAUSTAUSCH. Zonova Natalya Borisovna, Biologielehrerin MBOU-Sekundarschule 38, höchste Kategorie KODIFIKATOR DER INHALTSELEMENTE UND ANFORDERUNGEN FÜR DAS NIVEAU DES ABSCHLUSSVORBEREITUNGSCODES

Stoffwechsel und Energie. Gewebeatmung 1. Stoffwechsel- und Energiestadien. 2. Biologische Oxidation. Gewebeatmung. 3. Oxidative Phosphorylierung. 4. Pathologie der Gewebeatmung und Oxidation

Plastiden sind die Organellen von Pflanzenzellen und photosynthetischen Protozoen. Chromoplast Proplastid Dunkelheit im Ätioplast Amyloplast Licht Chloroplast Arten von Plastiden und ihre gegenseitigen Umwandlungen. Arten von Plastiden 1

Stoffwechsel. Energieaustausch. Photosynthese. Proteinsynthese. 1. Welcher der folgenden Prozesse läuft während der Dunkelphase der Photosynthese ab? 1) Bildung von Glucose, 2) Synthese von ATP, 3) Photolyse von Wasser, 4) Bildung

Material zur Vorbereitung 10,2kl. Biologie P3 Struktur einer eukaryotischen Zelle.“ Aufgabe 1 Enzyme, die Fette, Proteine, Kohlenhydrate abbauen, werden synthetisiert: an Lysosomen an Ribosomen im Golgi-Komplex 4) in Vakuolen

Vorbereitung auf das Einheitliche Staatsexamen in Biologie Energiestoffwechsel Walter S.Zh. Oberdozent der Abteilung EGTO BOU DPO „IROOO“ Der Prozess des Energieaustauschs kann in drei Phasen unterteilt werden: In der ersten Phase gibt es

Aufgabenbank. Immersion 1 9. Klasse 1. Welche Bestimmungen der Zelltheorie wurden von R. Virchow in die Wissenschaft eingeführt? 1) alle Organismen bestehen aus Zellen 2) jede Zelle kommt von einer anderen Zelle 3) jede Zelle ist etwas

Vorlesung 7 BIOENERGIE. BIOLOGISCHE OXIDATION, GEWEBEATEMUNG 1. Definition der Bioenergetik Die Bioenergetik untersucht die Energieumwandlungen, die mit biochemischen Reaktionen einhergehen. Es ist bekannt, dass es nicht biologisch ist

RUSSISCHE VOLKSFREUNDSCHAFT UNIVERSITÄT FAKULTÄT FÜR MEDIZIN ABTEILUNG FÜR BIOCHEMIE NACH AKADEMIE BEREZOV T.T. BENANNT VORTRAG 6 STOFFWECHSEL UND ENERGIE (METABOLISMUS) PROFESSOR TSCHERNOV NIKOLAY NIKOLAEVICH, ABTEILUNG FÜR BIOCHEMIE

Järve Russisches Gymnasium VORBEREITUNG AUF DIE STAATSPRÜFUNG IN BIOLOGIE Thema: „Energie- und Kunststoffstoffwechsel in Zellen“ I Option 1. Siehe Abb. 1. Benennen Sie die Stadien der Proteinbiosynthese (I, II)

IN DER BIOLOGIE GRUNDLEGENDE ZELLSTRUKTUREN UND IHRE KURZE THEORIE TESTEN WISSEN ORGANOIDE TIERISCHER UND PFLANZLICHER ZELLEN NAME STRUKTURMERKMALE UMGEBEN VON KERN (FEHLER IN EINER PROKARYOTISCHEN ZELLE).

Thema 5. 2. Strukturelle Organisation von Stoffwechselprozessen in der Zelle. Vesikulärer Transport. Struktur und Funktionen des Golgi-Apparats und des glatten ER. Transmembrantransport Cytosol Blasentransport EPS

THEMA „Plastischer Stoffwechsel“ 1. 1) Pilze 2) Farne 3) Algen 4) Moose ernähren sich von vorgefertigten organischen Substanzen 2. Organismen 1) Autotrophe 2) Heterotrophe 3) ernähren sich von vorgefertigten organischen Substanzen

Vorlesung 7 Struktur und Funktionen von Chloroplasten. Grundlagen der Photosynthese. Mitochondrien und Chloroplasten als halbautonome Organellen. Peroxisomen. Pflanzenzelle mit Chloroplasten und Vakuolen-Chloroplasten, Schnittansicht

Vorlesung 6 Chemie der Atmung 1. Theorie von V.I. Palladina. 2. Atmungsindikatoren: Intensität und Atmungskoeffizient. 3. Wege der Kohlenhydratdissimilation. Glykolyse, ihr Wesen, ihre Energie. 4. Di- und Tricarbonsäurezyklus

Aufgabenbank. Immersion 1 10. Klasse 1. Welche Bestimmungen der Zelltheorie wurden von R. Virchow in die Wissenschaft eingeführt? 1) alle Organismen bestehen aus Zellen 2) jede Zelle kommt von einer anderen Zelle 3) jede Zelle ist

1. Nitrifizierende Bakterien werden klassifiziert als 1) Chemotrophe, 2) Phototrophe, 3) Saprotrophe und 4) Heterotrophe. THEMA „Photosynthese“ 2. Die Energie des Sonnenlichts wird in den Zellen von 1) Phototrophen in chemische Energie umgewandelt

Biologieunterricht in der 9. Klasse Unterrichtsthema „Zellstoffwechsel“ Biologielehrerin MBOU „Sekundarschule 2“ der ersten Qualifikationskategorie Natalia Borisovna Kolikova Ziele des Unterrichts: Einführung der Schüler in das Konzept des „Stoffwechsels“

Thema für die Vorlesung CHEMIOSMOTIKTHEORIE. TRANSMEMBRAN-ELEKTROCHEMISCHER PROTONGRADIENT Folie 1 Chemiosmotische Theorie. Transmembranöser elektrochemischer Protonengradient. Übergang zur ATP. Gleiten

Zyklus der Tricarbonsäuren Kiryukhin D.O. ATP Zytoplasma Glykolyse Pyruvat Acetyl-SKoA Glucose Krebszyklus NADH, FADH 2 Mitochondrien ATP Oxidative Phosphorylierung Kiryukhin D.O. Allgemeines Schema zur Erlangung von ATP

1 Eine Zelle, ihr Lebenszyklus (Multiple Choice) Antworten auf Aufgaben sind ein Wort, eine Phrase, eine Zahl oder eine Wortfolge, Zahlen. Schreiben Sie die Antwort ohne Leerzeichen, Kommas oder andere Extras auf

Reaktionsgeschwindigkeit, µmol/min EINFLUSS DER TEMPERATUR AUF ENZYMAKTIVITÄT 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 10 20 30 40 50 60 70 Temperatur, Grad Celsius Temperatur, bei der die katalytische Aktivität des Enzyms auftritt

Organisation der Stoff- und Energieflüsse in einer Zelle. Fragen: 1. Grundprinzipien der Zelltheorie. 2. Prokaryotische und eukaryotische Zellen. 3. Struktur, Eigenschaften und Funktionen der Plasmamembran.

PM 03. Durchführung biochemischer Laborstudien. „Stoffwechsel und Energie.“ Methodisches Handbuch zur Selbstausbildung der Studierenden. Staatliche Haushaltsbildungseinrichtung „MK 3“ in St. Petersburg. Basharina O.B., 2019 Bildungsfragen: 1. Stoffwechsel.

Thema 5. 1. Strukturelle Organisation von Stoffwechselprozessen in der Zelle. Synthese, Modifikationen und Transport von Proteinen durch Membranen. Kotranslationale Prozesse auf der rauen ER-Membran. Phasen des Protein-„Lebens“

Vorlesung 5. Pflanzenatmung Allgemeine Merkmale und Phasen der Atmung Atmung ist der oxidative Abbau organischer Substanzen, die während des Prozesses der Photosynthese synthetisiert werden, der beim Verzehr auftritt

Alternative Funktionen der Zellatmung Egorova Yulia Kazan, KSU, 2010 Laut Skulachev V.P. „Alternative Funktionen der Zellatmung“ Mehr als 90 % des absorbierten O2: H2O + 4H+ +4e + Oxidase Weniger häufig, seltener

Vorlesung 6. Interzelluläre Kontakte (Ende) Mitochondrien Interzelluläre Kontakte. Epithel, EM Interzelluläre Kontakte, Zusammenfassung Tight Junction (Schema) Tight Junctions (Zonula, Bestandteile von Proteinsträngen. Occludens)

Thema der Vorlesung GLYKOLYSE Die Glykolyse ist der zentrale Stoffwechselweg des Glukoseabbaus. Die Endprodukte sind hauptsächlich: Laktat unter anaeroben Bedingungen, CO 2 und H 2 O unter aeroben Bedingungen (Pyruvat). Glykolyse findet in allen statt

Thema 1 Einführung. Chemische Zusammensetzung lebender Organismen. 1. Die Disziplin der Tierbiochemie und ihre Aufgaben 2. Die chemische Zusammensetzung lebender Organismen 1. Was untersucht die Biochemie? 2. Wie ist die Biochemie in Forschungsbereiche unterteilt?

Biologie 10. Klasse. Demoversion 2 (45 Minuten) 1 Diagnostische thematische Arbeit 2 zur Vorbereitung auf das Einheitliche Staatsexamen in BIOLOGIE zum Thema „Allgemeine Biologie“ Anleitung zur Durchführung der Arbeit Zur Vervollständigung der Diagnostik

Abteilung für Biologische Chemie Allgemeine Gesetze des Stoffwechsels und der Energie. Tricarbonsäurezyklus. Aleksandrova E.V., Levich S.V. 2015 1 Stoffwechsel (Stoffwechsel) und Energie, eine Reihe kataboler Prozesse

Vorlesung 17 FETTE ALS ENERGIEQUELLE 1. b-Oxidation von Fettsäuren Der Zweck der Fettsäureoxidation: 1) zu Energiezwecken kommt sie in der Leber, den Nieren, den Skelett- und Herzmuskeln vor; 2) endogene Quelle

Entwicklung biologischer Mechanismen der Energiespeicherung Zusammengestellt von: Biryulina Marina Abteilung für Biochemie KSU, 2010 Laut Skulachev V.P. Primäre Energiequelle Ultraviolette Quanten haben überschüssige Energie

Test für das erste Halbjahr in der 10. Klasse. Option 1. TEIL 1 A1. Zu den Prokaryoten zählen 1) Pflanzen, 2) Tiere, 3) Pilze, 4) Bakterien und Cyanobakterien A2. Grundlage ist das Prinzip der Komplementarität

Thema 1. Chemische Zusammensetzung der Zelle Teil A-Aufgaben Wählen Sie eine Antwort aus, die am korrektesten ist. 1. Nennen Sie die organischen Verbindungen, die in der Zelle in der größten Menge enthalten sind (in %).

Zaporozhye State Medical University Abteilung für biologische Chemie Dozent: Außerordentliche Professorin Krisanova Natalia Viktorovna 2017 Die wichtigsten Kohlenhydrate für den Menschen Mechanismen der Absorption von Monosacchariden Hohlraum

Stoffwechsel von Glykogen Während der Resorptionsphase wird Glukose in den meisten Geweben in Form von Glykogen-Homopolysaccharid gespeichert. Die Reservefunktion von Glykogen beruht auf zwei wichtigen Eigenschaften: Es ist osmotisch inaktiv

Staatliche Haushaltsbildungseinrichtung für höhere Bildung VORONESCH STAATLICHE LANDWIRTSCHAFTLICHE UNIVERSITÄT NACH KAISER PETER I. BENANNT Fachbereich Chemie Zusammenfassungsbericht „Biologische

Vorlesung 1. Thema: ORGANISATION DES STOFF- UND ENERGIEFLUSSES IN EINER ZELLE Die Zelle ist die grundlegende strukturelle, funktionelle und genetische Einheit von Lebewesen. Das gesamte genetische Material ist darin konzentriert (Kern und Zytoplasma).

Kapitel II Bioenergie-Leitlinien 5 Thema: Einführung in den Stoffwechsel. Bioenergie. Hochenergetische Verbindungen Experiment 1. Quantitative Bestimmung von Katalase Methodenprinzip: Basierend auf qualitativ

Nukleinsäuren Nukleinsäuren und ihre Rolle im Leben der Zelle Nukleinsäuren wurden in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts vom Schweizer Biochemiker Friedrich Miescher entdeckt. Friedrich Miescher Nukleinsäuren

Aufgaben für die Abschnitte „Bioenergie“ und „Stoffwechsel“. Um die Probleme zu entwickeln, haben wir die Sammlung von V.V. verwendet. Alabovsky „Situationsprobleme in der Biochemie“. Option.. Das Tier erhielt Fett mit der Nahrung, in der eines davon

Vorlesung 4 Lichtphase der Photosynthese 1. Eine Vorstellung von der Funktionsweise zweier Photosysteme, ihrer Struktur und ihrem Zweck. 2. Das Konzept einer photosynthetischen Einheit und Reaktionszentren. 3. Elektronentransportstruktur

CATEDRA BIOCHIMIE ŞI BIOCHIMIE CLINICĂ Pag. 1 / 5 Methodische Anleitung 2 Thema: Stoffwechsel von Reservelipiden Versuch 1. Bestimmung von Ketonkörpern Prinzip der Methode. Aceton und Acetessigsäure interagieren

TUTORIAL ZUR BIOLOGISCHEN CHEMIE ZUR SELBSTVORBEREITUNG VON STUDENTEN DYNAMISCHE BIOCHEMIE TEIL II KHARKIV - 2015 1 GESUNDHEITSMINISTERIUM DER UKRAINE NATIONALE PHARMAZEUTISCHE UNIVERSITÄT Empfohlen

Lipidstoffwechsel Vorlesung für Studierende der Fachrichtung „Zahnmedizin“ Ph.D., außerordentlicher Professor der nach ihm benannten Abteilung für Biochemie. Akademiker T. T. Berezov Lobaeva Tatyana Aleksandrovna 2014 Inhalt der Vorlesung Aceton (Keton)

Organisation der Stoff- und Energieflüsse in einer Zelle Grundprinzipien der Zelltheorie Prokaryotische und eukaryotische Zellen Struktur, Eigenschaften und Funktionen der Plasmamembran Methoden des Stoffeintritts

Aufgabendatenbank 9. Klasse Biologie P2-Profil Aufgabe 1 Proteinbiosynthese Die Sekundärstruktur des Proteinmoleküls hat die Form von... einer Doppelhelixspirale einem Fadenknäuel Aufgabe 2 Proteinbiosynthese Für wie viele Aminosäuren kodiert es?

ICH Makroerge Verbindungen (Griechisch: makros big + ergon Arbeit, Wirkung; Synonym: hochenergetische Verbindungen)

eine Gruppe natürlicher Substanzen, deren Moleküle energiereiche oder hochenergetische Bindungen enthalten; kommen in allen lebenden Zellen vor und sind an der Ansammlung und Umwandlung von Energie beteiligt. Hochenergetische Bindungen in MS-Molekülen. begleitet von der Freisetzung von Energie, die für die Biosynthese und den Stofftransport, die Muskelkontraktion, die Verdauung und andere lebenswichtige Prozesse des Körpers verwendet wird.

Alle bekannten M.s. enthalten Phosphoryl (-PO 3 H 2) oder Acyl

Gruppen und können durch die Formel X-Y beschrieben werden, wobei X ein Stickstoff-, Sauerstoff-, Schwefel- oder Kohlenstoffatom ist und Y ein Phosphor- oder Kohlenstoffatom ist. Reaktivität M.s. ist mit einer erhöhten Affinität zum Elektron des Y-Atoms verbunden, die die hohe freie Hydrolyseenergie M.s. von 6-14 bestimmt kcal/mol.

Eine wichtige Gruppe von Verbindungen, zu der auch M.s. gehört, sind Adenosinphosphor- oder Adenylsäuren – Nukleoside, die Ribose- und Phosphorsäurereste enthalten (siehe. Reis .).

ATP ist eine Adenosinphosphorsäure, die 3 Phosphorsäurereste (oder Phosphatreste) enthält und als universeller Träger und Hauptspeicher chemischer Energie in lebenden Zellen und vielen Enzymen dient (siehe Coenzyme). . ATP ist nicht die einzige biologisch aktive Verbindung, die Pyrophosphatbindungen enthält. Einige phosphorylierte Verbindungen unterscheiden sich hinsichtlich der in solchen Bindungen enthaltenen Energiemenge nicht von ATP. Allerdings können die Diphosphate solcher Verbindungen Adenosindiphosphorsäure in den Prozessen, die zur ATP-Synthese führen, nicht ersetzen, und ihre Triphosphate können ATP in nachfolgenden Energiestoffwechselprozessen, in denen ATP als für biosynthetische Reaktionen notwendige Energie genutzt wird, nicht ersetzen. Es ist möglich, dass ein solch hoher Grad an Spezifität nicht so sehr die Einzigartigkeit von ATP widerspiegelt, sondern vielmehr die einzigartigen Merkmale biochemischer Prozesse, die ausschließlich an ATP angepasst sind.

Bei einigen Biosynthesereaktionen ist die direkte Energiequelle nicht ATP, sondern einige andere Triphosphonukleotide. Sie können jedoch nicht als primäre Energiequelle angesehen werden, da sie selbst durch die Übertragung einer Phosphat- oder Pyrophosphatgruppe von ATP entstehen. Dies gilt auch für eine andere Art von Substanz, die zur Energiespeicherung geeignet ist – Kreatinphosphat (siehe Kreatinin). . Zwei Pyrophosphatbindungen im ATP-Molekül sind makroerg: zwischen α- und β- und zwischen β- und γ-Phosphatresten. Durch Hydrolyse der terminalen Pyrophosphatbindung wird 8,4 freigesetzt kcal/mol(bei pH 7,0, Temperatur 37°, überschüssigen Mg 2+-Ionen und ATP-Konzentration gleich 1 M). Alle Prozesse im Körper, die mit der Ansammlung von Energie einhergehen, führen letztlich zur Bildung von ATP, das als Bindeglied zwischen Prozessen mit Energieverbrauch und Prozessen mit Freisetzung und Ansammlung von Energie fungiert.

Die Abspaltung von Phosphatresten von ATP-Molekülen erfolgt unter Beteiligung von Adenosintriphosphatasen (ATPasen) – Enzymen der Klasse der Hydrolasen, die in den Zellen aller Organismen weit verbreitet sind und die Nutzung von ATP-Energie für verschiedene lebenswichtige Prozesse sicherstellen. Eine Gruppe von Transport-ATPasen transportiert aktiv Ionen, Aminosäuren, Nukleotide, Zucker und andere Substanzen durch biologische Membranen und erzeugt und erhält dabei Ionenkonzentrationsgradienten (Ionengradienten) auf beiden Seiten biologischer Membranen. Der aktive Transport von Ionen, der durch die Energie der ATP-Hydrolyse bereitgestellt wird, liegt der Bioenergetik (Bioenergetik) der Zelle zugrunde, den Prozessen der zellulären Erregung, des Eintritts in die Zelle und der Entfernung von Substanzen aus der Zelle und dem Körper. Die wichtigsten Transport-ATPasen sind Um den Ionentransfer während der ATP-Hydrolyse sicherzustellen, gehören H + - ATPase von Membranen von Mitochondrien, Chloroplasten und Bakterienzellen, Ca 2+ - ATPase von intrazellulären Membranen von Muskelzellen und Erythrozyten sowie Na +, K + ATPase, die in fast allen enthalten ist Plasmamembranen. Durch den von diesen Enzymen durchgeführten Ionentransport entgegen ihrem Konzentrationsgradienten auf der Membran entsteht eine elektrische Potentialdifferenz. Eine beeinträchtigte Funktion der Transport-ATPasen (z. B. das Ausschalten von ATPasen unter hypoxischen Bedingungen in Abwesenheit von ATP) führt zur Entwicklung vieler pathologischer Zustände. Bekannte (zum Beispiel) Regulierung dieser Enzyme.

Die Spaltung von ATP kann nicht nur mit der Übertragung einer Phosphorylgruppe auf ein Akzeptormolekül einhergehen, wie dies bei durch Kinasen (Kinasen) katalysierten Reaktionen der Fall ist. , aber auch durch die Übertragung einer Pyrophosphatgruppe (zum Beispiel bei der Synthese von Purinen), eines Adenylsäurerests (bei der Aktivierung von Aminosäuren während der Proteinsynthese) oder von Adenosin (S-Adenosylmethionin).

ATP wird aus Adenosindiphosphorsäure (ADP) durch oxidative Phosphorylierung während des Elektronentransfers in der mitochondrialen Elektronentransportkette gebildet (siehe Gewebeatmung). , Stoffwechsel und Energie) oder durch Phosphorylierung auf Substratebene (siehe Glykolyse) . Der ATP-Gehalt in der Zelle steht in direktem Zusammenhang mit dem Gehalt anderer Adenosinphosphorsäuren – ADP und Adenylsäure (), die das Adenylnukleotidsystem der Zelle bilden. Die Gesamtzahl der Adenylnukleotide in der Zelle beträgt 2–15 mm, was etwa 87 % des gesamten Bestands an freien Nukleotiden ausmacht. Eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts zwischen Adenosinphosphorsäuren spielt das durch das Enzym Adenylatkinase (Adenylatkinase des Muskelgewebes wird als Myokinase bezeichnet) reversible und praktisch gleichgewichtige katalysierte Enzym: ATP + AMP = 2 ADP.

Eine wichtige hochenergetische Verbindung, die an der Resynthese von ATP im Muskelgewebe beteiligt ist, ist Kreatinphosphat, ein phosphoryliertes Derivat von Kreatin oder β-Methylguanidinessigsäure, das in der Skelettmuskulatur aller Wirbeltiere vorkommt (siehe Kreatinin). . Die reversible enzymatische Wechselwirkung von Kreatin mit ATP: + ATP = + ADP, katalysiert durch Kreatinkinase (Kreatinphosphokinase), spielt eine wichtige Rolle bei der Ansammlung der für die Muskelkontraktion notwendigen Energie.

Zu den hochenergetischen Verbindungen zählen neben ATP auch andere Nukleosidtriphosphorsäuren: Guanosintriphosphat (GTP), (), () und Thymidintriphosphat (TTP), die bei verschiedenen Biosyntheseprozessen und Umwandlungen von Kohlenhydraten und Lipiden die Rolle von Energielieferanten spielen sowie die entsprechenden Nukleosiddiphosphorsäuren, Pyrophosphorsäure und Polyphosphorsäure (siehe Phosphor) , Phosphoenolbrenztraubensäure und 1,3-Diphosphoglycerinsäure, Acetyl- und Succinyl-Coenzym A, Aminoacylderivate von Adenyl- und Ribonukleinsäuren usw.

Literaturverzeichnis: Broda E. bioenergetische Prozesse. aus Englisch, M., 1978: Pevzner L. Grundlagen der Bioenergie, trans. aus Englisch, M., 1977; Racker E. Bioenergetische Mechanismen, trans. aus Englisch, M., 1979; Skulachev V.P. Energie in Biomembranen, M., 1972.

II Makroerge Verbindungen (Makro- + griech. ergon Arbeit, Wirkung; hochenergetische Verbindungen)

organische Verbindungen, die mit der Freisetzung einer großen Menge freier Energie einhergehen; in M. s. Die Energie, die der Körper im Laufe seines Lebens verbraucht, wird angesammelt.

1. Kleine medizinische Enzyklopädie. - M.: Medizinische Enzyklopädie. 1991-96 2. Erste Hilfe. - M.: Große russische Enzyklopädie. 1994 3. Enzyklopädisches Wörterbuch medizinischer Fachbegriffe. - M.: Sowjetische Enzyklopädie. - 1982-1984.

Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was „makroerge Verbindungen“ sind:

Hochenergetische Verbindungen, natürliche Verbindungen, die energiereiche oder hochenergetische Bindungen enthalten; Sie sind in allen lebenden Zellen vorhanden und an der Ansammlung und Umwandlung von Energie beteiligt. An M. s. inkl. Kap. arr. ATP und Substanzen, die... ... Biologisches enzyklopädisches Wörterbuch

Hochenergetische Verbindungen sind Verbindungen, die energiereiche (hochenergetische) Bindungen enthalten. Dazu gehören ATP und Substanzen, die in enzymatischen Reaktionen ATP bilden können und dabei überwiegend Phosphatgruppen übertragen. MS. besetzen... ... Wörterbuch der Mikrobiologie

- (von Makro... und griechischer Ergon-Aktivitätsarbeit), organische Verbindungen lebender Zellen, die energiereiche oder makroerge Bindungen enthalten. Sie entstehen durch Photosynthese, Chemosynthese und biologische Oxidation. Zu makroergisch... ... Großes enzyklopädisches Wörterbuch- (von Makro... und griech. érgon Aktivität, Arbeit) hochenergetische, hochenergetische Verbindungen, natürliche Verbindungen, die energiereiche oder hochenergetische Bindungen enthalten; in allen lebenden Zellen vorhanden und an den Prozessen beteiligt... ... Große sowjetische Enzyklopädie

- (von makro... und griech. ergon Aktivität, Arbeit), organisch. Verbindungen lebender Zellen, die energiereiche oder hochenergetische Bindungen enthalten. Entstanden durch Photosynthese, Chemosynthese und Biol. Oxidation. An M. s. betreffen… … Naturwissenschaft. Enzyklopädisches Wörterbuch

- (Makro + griech. ergon Arbeit, Aktion; Synonym hochenergetische Verbindungen) organische Verbindungen, deren Abbau mit der Freisetzung einer großen Menge freier Energie einhergeht; in M. s. sammelt die vom Körper verbrauchte Energie in... ... Großes medizinisches Wörterbuch

- (von griech. Makro + Ergon Aktivität, Arbeit) Bei allen Arten des Energiestoffwechsels wird Energie in einer lebenden Zelle in Form von hochenergetischen Verbindungen gespeichert, also Verbindungen, die energiereiche chemische Bindungen enthalten. Zu hochenergetischen Verbindungen... ... Die Anfänge der modernen Naturwissenschaft

MAKROERGISCHE VERBINDUNGEN- hochenergetische Verbindungen, organische Verbindungen, deren Hydrolyse eine erhebliche Menge an Energie freisetzt, die zur Ausführung verschiedener Körperfunktionen verwendet wird. Führende Position unter den M. s. besetzt mit Adenosintriphosphat und... ... Veterinärmedizinisches Enzyklopädisches Wörterbuch