Биоэнергетика: введение. Обмен веществ и энергии в живых системах

закономерностей преобразования энергии в живых организмах

объектов; неживое тело — слагаемое из неживых объектов»
«Жизнь - процесс

непрерывной адаптации организмов к постоянно изменяющимся условиям внешней и внутренней среды» (Г.Селье)
«Жизнь - способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней средой» (Ф.Энгельс)

значительно выше, чем тот, который достигнут неживыми системами.
Живые системы могут

существовать только как неравновесные и незамкнутые, открытые.
Живые организмы в отличие от неживых в процессе своего развития быстро усложняются.
Способность к самовоспроизведению, размножению.

и энергии)

обеспечивает развитие, жизнедеятельность и самовоспроизведение живых организмов, их связь

с окружающей средой и адаптацию к изменениям внешних условий.

Связь массы (вещества) и энергии:
E=mc2

превращение веществ на путях их поступления в организм и выделения

из него,
промежуточный обмен, происходящий внутри клеток.

Метаболизм (от греч. metabole– перемена, превращение) - промежуточный обмен, т.е. превращение определенных химических веществ внутри биологических клеток с момента их поступления до образования конечных продуктов (например, метаболизм аминокислот, метаболизм углеводов и т.д.).

пищевых веществ, поступающих из среды, или путем преобразования улавливаемой энергии

солнечного света;
превращение молекул пищевых веществ в строительные блоки, которые в дальнейшем используются клеткой для построения макромолекул;
сборка белков, нуклеиновых кислот, липидов, полисахаридов и прочих клеточных компонентов из этих строительных блоков;
синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы для выполнения каких-либо специфических функций.

молекул до более простых конечных продуктов.

Углеводы, жиры и белки

распадаются в серии последовательных реакций до таких соединений, как вода, СО2 и аммиак.

Катаболические процессы сопровождаются высвобождением свободной энергии.
Значительная часть свободной энергии запасается в форме высокоэнергетического соединения – АТР.
Часть - в водородных атомах кофермента
NАDН(NАDPН).

молекул-предшественников, или «строительных блоков», синтезируются белки, нуклеиновые кислоты и другие

макромолекулярные
компоненты клеток.

Биосинтез – требует затраты свободной энергии. Источником энергии служит распад АТP до АDP и неорганического фосфата. А также богатые энергией водородные атомы, донором которых является NADPH.

с горы валуна.
Катаболизм можно сравнить со спуском с горы,

так как он сопровождается потерей свободной энергии. Особенно много энергии теряется на крутых участках пути (обозначены стрелками).
Анаболизм напоминает подъем в гору; он требует затраты свободной энергии, которая может поступать лишь небольшими, строго определенными порциями. Трактор, например, смог бы втащить валун обратно на вершину горы только при условии, что он пройдет другим, более пологим путем, минуя крутые участки, на преодоление которых потребовалось бы слишком много энергии.

стадия, которая включает цикл лимонной кислоты и некоторые вспомогательные ферментативные

реакции.


Эту общую стадию называют иногда амфuболuческой стадией метаболизма(от греч. «amfi»-оба), поскольку она выполняет двойную функцию.

соединения азота и
серы) в качестве исходного материала для биосинтеза органических

веществ
а) фототрофные организмы используют для биосинтеза энергию Солнца;
б) хемотрофные организмы способны к преобразованию и использованию энергии окислительно-восстановительных реакций

синтезированные другими организмами органические вещества.

Миксотрофные – это организмы, способные

как к синтезу органических веществ, так и к использованию их в готовом виде.

а не нуждающиеся в нем – к анаэробным.

Обычно в

клетках сочетаются оба типа энергетики, но существуют и так называемые облигатные анаэробы (некоторые микроорганизмы), для которых кислород вообще не нужен или является ядом.