Окисление биологическое
совокупность реакций окисления, протекающих во всех живых клетках. Осн. функция - обеспечение организма энергией. Осн. путь использования энергии, освобождающейся при О. б., - накопление её в молекулах АТФ и др. макроэргич. соединений. О. б., сопровождающееся синтезом АТФ из АДФ и неорганич. фосфата, происходит при гликолизе, окислении a-кетоглутаровой к-ты - субстратное фосфорилирование, а также при переносе ВЭ в цепи окислительных дыхательных ферментов - окислительное фосфорилирование. Гликолиз, цикл трикарбоновых к-т и дыхат. цепь характерны для большинства эукариот. В расчёте на 1 молекулу глюкозы гликолиз даёт 2 молекулы АТФ, а совокупность гликолитич. и окислит. превращения молекулы глюкозы до конечных продуктов - СО2 и Н2О - приводит к образованию 36 богатых энергией фосфатных связей АТФ. В жидкой фазе цитоплазмы растворены ферменты гликолиза. Внутр. мембраны митохондрий, тилакоиды хлоропластов, мембраны бактерий содержат фосфорилирующие цепи переноса электронов. В матриксе митохондрий локализовано окисление жирных к-т, ферменты цикла трикарбоновых к-т и глутаматдегидрогеназа. Во внутр. мембране митохондрий находятся ферменты, окисляющие янтарную и Я-оксимасляную к-ты, во внешней - ферменты, участвующие в обмене аминокислот: моноаминоксидаза и кинуренингидроксилаза. В пероксисомах, или микротельцах, вклад которых в суммарное поглощение О2 может достигать в печени 20% , находится флавиновая оксидаза, окисляющая аминокислоты, гликолевую к-ту и др. субстраты с образованием перекиси водорода, к-рая затем разлагается каталазой или используется пероксидазами в реакциях О. б. В мембранах эндоплазматич. сети клетки локализованы гидроксилазы и оксигеназы, организованные в короткие нефосфорилирующие цепи переноса электронов. Окислит. реакции не всегда сопровождаются накоплением энергии эффективность процесса О. б. составляет около 50% . в ряде случаев они - необходимое звено в биосинтезе разл. веществ напр., окисление при образовании жёлчных к-т, стероидных гормонов, на путях превращения аминокислот и др. . При О. б. происходит обезвреживание чужеродных и ядовитых для организма веществ ароматич. соединений, недоокисленных продуктов дыхания и др. . О. б., не сопряжённое с накоплением энергии, наз. свободным окислением. Его энергетич. эффект - образование тепла. По-видимому, система переноса электронов, осуществляющая окислит. фосфорилирование, способна переключаться на свободное окисление при увеличении потребности организма в тепле у гомойотермных животных . Древнейшие организмы, как полагают, существовали в первичной бескислородной атмосфере Земли и были анаэробными и гетеротрофными организмами. Обеспечение клеток энергией шло за счёт процессов типа гликолиза. Возможно, существовал механизм окисления, известный у некоторых совр. микроорганизмов: ВЭ передаются через дыхат. цепь на нитрат NO-3 или на сульфат SO2-4 . Принципиально важным этапом оказалось возникновение у древних одноклеточных организмов фотосинтеза, с к-рым связывают появление кислорода в атмосфере. В результате стало возможным использование О2, обладающего высоким окислит.-восстановит. потенциалом, в качестве конечного акцептора электронов в дыхат. цепи. Реализация этой возможности произошла при появлении спец. фермента - цитохромоксидазы, восстанав- ливающей О2, и привела к возникновению биохимич. дыхат. аппарата совр. типа. Обеспечение энергией у аэробов основано на таком дыхании. Вместе с тем клетки сохранили ферментный аппарат гликолиза. Образуемая в ходе последнего пировиноградная к-та окисляется далее в цикле трикарбоновых к-т, к-рый, в свою очередь, питает дыхат. цепь электронами. Т. о., эволюция энергетич. обмена шла, по-видимому, по пути использования и надстройки уже имевшихся ранее механизмов энергообеспечения. Наличие в клетках ныне существующих организмов биохимич. систем гликолиза в цитоплазме , дыхания в митохондриях , фотосинтеза в хлоропластах , а также сходство механизмов превращения энергии в этих органоидах и в микроорганизмах рассматривают как свидетельство возможного происхождения хлоропластов и митохондрий от древних микроорганизмов-симбионтов см. Симбиогенез . Суммарное О. б., протекающее в нек-рой популяции организмов, - важный экологич. параметр для оценки роли данной популяции в сообществе экосистеме . Отношение общего дыхания сообщества т.е. суммарных окислит. процессов к его суммарной биомассе рассматривают как отношение затрат энергии на поддержание жизнедеятельности сообщества к энергии, содержащейся в его структуре. При изучении отд. популяций часто определяют так называем. скорость ассимиляции сумма двух процессов - увеличения биомассы и дыхания , которую выражают в ккал/м2 день. Измерение суммарного дыхания в отд. сообществах проведено для мн. типов экосистем. Напр., суммарное дыхание растений обычно составляет от n.100 ккал/м2 год пастбище до n.1000 ккал/м2 год лес . Число звеньев в трофических цепях сообществ обычно не превышает 4-5 вследствие того, что в каждом звене этой цепи 80-90% потенциальной энергии растрачивается в теплоту в ходе О. б. См. также статьи Аденозинфосфорные кислоты, Биоэнергетика, Брожение, Дыхание, Митохондрии, Фотосинтез и лит. при них.
В этой категории нет материалов.
