Лекции по биологии

Вопрос 83. Хемосинтез. Гетеротрофная ассимиляция. Обмен жиров и белков

1. Хемосинтез

2. Гетеротрофная ассимиляция

3. Метаболизм жиров и белков

1. Помимо фотосинтеза существует еще одна форма автотрофной ассимиляции — хемосинтез, свойственный некоторым бактериям. В отличие от фотосинтеза источником энергии здесь служит не свет, а окисление неорганических веществ. Хемосинтез, как и фотосинтез, включает:

• преобразование энергии;

• преобразование вещества.

При превращении веществ из СО₂ образуются (в основном таким же путем, как при фотосинтезе) органические ассимилянты, в частности углеводы (получаются в результате окисления неорганических веществ, например H₂S).

Часть электронов, отнятых у неорганических веществ (окисление!), переносится на NAD (например, H₂S + NAD⁺ —> S + NAD 4 H + Н⁺) и используется для восстановления при превращении веществ. Другая часть через цепь транспорта электронов направляется к кислороду и доставляет энергию для синтеза АТР, подобно тому, как это происходит в цепи дыхания.

2. Гетеротрофные клетки должны потреблять в качестве пищи органические вещества. Гетеротрофная ассимиляция сводится в основном к процессам перестройки молекул. Например, поглощаемые белки расщепляются до аминокислот, из которых вновь синтезируются белки, свойственные данному организму. Необходимую для этого энергию доставляют процессы диссимиляции. Многие плесневые грибы обладают многообразием путей метаболизма. При этом организму достаточно одного-единственного органического вещества, чтобы синтезировать все необходимые соединения. Представители различных классов веществ превращаются друг в друга:

• аминокислоты в углеводы;

• углеводы в жиры и т. д.

Большинство других организмов из-за ограниченной способности к синтезу должны получать совершенно определенные (так называемые незаменимые) органические вещества, например аминокислоты. Обмен веществ у гетеротрофных клеток в основном катаболический, так как ассимиляция у них включает как катаболические, так и анаболические реакции, а диссимиляция — только катаболические.

В автотрофных клетках в связи с питанием неорганическими веществами преобладают анаболические реакции — приблизительно в той же мере, в какой ассимиляция преобладает у них над диссимиляцией.

3. Жиры — отличные субстраты для дыхания. Они гидролизуются до глицерина и жирных кислот. Глицерин превращается в дигидроксиацетонфосфат, используемый в процессе гликолиза. Жирные кислоты в процессе окисления постепенно расщепляются до ацетильных остатков, которые в форме ацетил-коэнзима А (ацетил-СоА) поступают в цикл лимонной кислоты: С₁₇Н₃₅СООН + 9СоА - SH + 7Н₂О -» 9СоА - S ~ СОСН₃ + 16[Н₂].

Биосинтез жирных кислот начинается с ацетил-СоА, но идет не по тому пути, по которому они расщепляются. Биосинтез глицерина начинается с дигидроксиацетонфосфата. Белки расщепляются протеазами. Освобождающиеся 20 различных аминокислот используются организмом по-разному.

• для синтеза новых белков;

• различными путями распадаются до пирувата, ацетил-СоА и промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты:

• альфа-кетоглутарата;

• сукцината;

. фумарата;

• малата;

• оксалоацетата.

Продукты расщепления аминокислот могут также использоваться для синтеза углеводов (глюконеогенез) или вьщеляться в органической форме.

Микроорганизмы и растения способны синтезировать все 20 аминокислот. Пути синтеза их углеродных скелетов ответвляются от процессов ассимиляции или диссимиляции. По исходному веществу аминокислоты подразделяются на ряд групп. Аминогруппы образуются из поглощенного азота, чаще всего неорганического.

Содержание