Составите два вопроса по тексту. Превращение энергии в клетке. Рассмотрим более подробно то, каким образом живые организмы освобождают энергию, запасённую в сложных органических соединениях. Для этого они чаще всего окисляют («сжигают») органические вещества. Подавляющее большинство кариотические для осущест вления реакций энергетического обмена нуждается в окислителе. В качестве него выступает содержащийся в воздухе или воде кислород, поэтому тех, кто использует его, называют аэробами (от греч. ает воздух и bios - жизнь). А вот среди прокариотов довольно часто встречаются анаэробы (приставка ап- означает «противоположный», т. е. анаэробы это противоположные аэробам существа) существа, которым кислород не только не нужен, но даже вреден и для кого-то из них является смертельным ядом (рис. 80).Впрочем, среди анаэробов существуют и такие органо при эторые обычно осу Впрочею гробмен веществ по анаэробному таких живых существ на могут вить развиваться в присутствии кислорода. живых называл жить и анаэробами. Факультатива факультатив торые бактерии (возбудитель брюшного тифа Salmonella typhi), одноклеточ торые бактерио (Saccharomyces), простейшие (дизентерийная амеба, дон ные инфузории семейства Spirostomidae), а также многоклеточные животные, местом обитания которых является дно водоёмов (круглые черви, моллюски) или организмы других живых существ (круглые и плоские черви). Обычно факультативные анаэробы получают всю необходимую для свое го существования, развития и размножения энергию при помощи расщепле ния органических и неорганических соединений в бескислородных условиях, что роднит их с настоящими анаэробами. В то же время они совершенно не боятся кислорода, поскольку обладают ферментами, способными обезврежи вать его путём присоединения к нему водорода (в результате чего получается вода). Некоторые факультативные анаэробы могут в присутствии кислорода перестраивать свой обмен веществ с анаэробного на аэробный (инфузории, круглые черви), однако когда они вновь попадают в бескислородную среду, то возвращаются к анаэробному обмену. Химический процесс окисления органического вещества ние природного газа метана например, горе- можно описать простым уравнением: CH₄ + 20, CO₂ + 2Н2О + энергия (тепло)В ходе этой реакции углерод окисляется кислородом из воздуха (углерод максимально восстановлен в метане (СН₄) и максимально окислен в углекис- лом газе (СО₂), что приводит к освобождению энергии из химических связей в виде тепла. Похожий процесс протекает в клетках аэробных организмов, однако он имеет ряд существенных отличий. Во-первых, клетки проводят реакцию окисления в несколько стадий, посте пенно окисляя насыщенный углеводород до спирта, альдегида (кетона), карбо- 150 вещес ты Последова восстановительными K универсальным восстанавливая реакциях акцен их до в биосинтеза ные выше реакции пр- НАДН И ФАДН, оки нием большого колич ОБМЕН ВЕЩЕСТЕ ПЛАСТИЧЕСКИЙ ПОДУМАЙТЕ Почему молекуль рода? Имеетсяновой кислотовательконец, до углекислого газа. Это можно проиллюстрировать такой последовательностью превращений CH, CH,OH→ H₂C=O → HCOOH → CO₂ В итоге при протекании данного процесса выделяется столько же энергии (тепла), сколько и при простом сжигании метана, однако она будет высвобож даться не сразу, а порциями, т. е. по частям. Во-вторых, не вся освобождаемая в ходе таких реакций энергия рассеи- вается в виде тепла. Клетки запасают часть её в макроэргических связях моно- нуклеотидов. Для этого реакция, протекающая с освобождением энергии, «сопрягается» с реакцией, протекающей с её поглощением, например с обра зованием АТФ из АДФ и неорганического фосфата. В-третьих, для получения энергии не обязательно окислять органические вещества полностью, т. е. до углекислого газа. Энергия будет выделяться и при неполном окислении например, спирта до карбоновой кислоты. Хотя, конеч но, в этом случае её количество будет меньшим, чем при полном окислении. В-четвёртых, клетки могут осуществлять окисление органических веществ и в отсутствие кислорода. Условно это можно проиллюстрировать такой после- довательностью реакций:R-CH-CH, R-CH₂CH₂ + 2H, R-CH₂CH₂ + H₂O R-CH3-CH2OH, R-CH-CH2OH→ R-CH-HC=O + 2H, R-CH-HC=O + H₂O R-CH-HC(OH)2, R-CH-HC(OH)₂ → R-CH,-COOH + 2H Итак, мы видим, как один из углеродных атомов в молекуле органического вещества последовательно окисляется до спирта, альдегида и карбоновой кисло- ты. Последовательно «отрываемые» от него атомы водорода, которые называют восстановительными эквивалентами (см. § 13), в клетках присоединяются к универсальным акцепторам атомов водорода, молекулам НАД или ФАД, восстанавливая их до НАДН или ФАДН. Эти вещества затем используются в реакциях биосинтеза для восстановления органических соединений (показан- ные выше реакции протекают в обратную сторону), а в присутствии кислорода НАДН и ФАДН, окисляются в дыхательной цепи митохондрий с освобожде- нием большого количества энергии, запасаемой в виде АТФ.