Сравнительная характеристика углеводного обмена у растений и животных

Это соединение обладает большей химической энергией и является первым углеводом, образованным в процесс фотосинтеза. Регенерация акцептора диоксида углерода РиБФ. Некоторые из триозофосфатов (ТФ) должны использоваться для регенерации рибулозобисфосфата, потребленного в ходе первой реакции. Этот процесс представляет собой сложный цикл с участием ЗС-, 4С-, 5С-, 6Си 7С-фосфатов сахаров. Именно здесь используется оставшийся АТФ. На рис. 7.17 суммированы темновые реакции. На рисунке цикл Кальвина представлен в виде «черного ящика», в который _ подаются диоксид углерода и вода и из которого выходит ТФ.

На схеме показано, что оставшийся АТФ используется для превращения рибулозофосфата (РиФ) в рибулозобисфосфат (РиБФ), однако все детали этого сложного процесса не показаны.Рис. 11. Суммарная схема темновых реакций фотосинтеза (цикла Кальвина). РиБФ — рибулозобисфосфат; РиФ — рибулозофосфат; ФГ — 3-фосфоглицерат, ТФ — триозофосфат.

Суммарное уравнение для темновых реакций имеет вид: Либо более упрощенный вариант.

Таким образом, в процессе фотосинтеза из диоксида углерода и воды образуется сахар. Свет обеспечивает реакцию энергией, и она запасается в виде высокоэнергетической молекулы сахара. Важно понять, что энергия, запасенная в сахарах, — это та же световая энергия, но в иной форме. В процессе фотосинтеза происходит трансформация энергии света в химическую энергию сахара. Превращение световой энергии в химическую осуществляется хлорофиллом, работающим вместе с другими молекулами, расположенными на мембранах хлоропластов. Весь процесс состоит из двух стадий: световых и темновых реакций. В световых реакциях электроны переходят от одного соединения к другому вдоль электронтранспортной цепи, с каждым шагом понижая свой энергетический уровень. Высвобождаемая энергия направляется на производство АТФ и восстановление НАДФ.

Вода расщепляется на водород и кислород, причем последний представляет собой побочный продукт. В темновых реакциях водород (связанный с НАДФ) и АТФ используются для восстановления диоксида углерода до ЗС-сахара. Суммарное уравнение этого процесса имеет следующий вид: Метаболизм фосфоглицерата и триозофосфата.

Несмотря на то, что триозофосфат является конечным продуктом в цикле Кальвина, он не накапливается в больших количествах, поскольку немедленно преобразуется в другие продукты. Наиболее известные из них — глюкоза, сахароза и крахмал; кроме того, быстро образуются жиры, жирные кислоты и аминокислоты. Строго говоря, можно считать, что фотосинтез заканчивается с образованием триозофосфата, поскольку дальнейшие реакции протекают и у нефотосинтезирующих организмов, таких как животные и грибы. Однако именно здесь важно показать, каким образом фосфоглицерат и триозофосфат используются для производства основных необходимых растениям питательных веществ. На рис. 7.18 суммированы некоторые из основных путей метаболизма, а также показано, какое важное место в метаболизме занимают реакции гликолиза и цикла Кребса. Оба соединения — и фосфоглицерат, и триозофосфат — являются промежуточными продуктами гликолиза. Таблица 2. Краткое изложение процесса фотосинтеза.

Световые реакции.

Темновые реакции.

Локализация в хлоропластах.

ТилакоидыСтрома.

Реакции Зависят от света.

Энергия света вызывает поток электронов от донора электронов к их акцептору по нециклическому или циклическому пути. В этом участвуют две фотосистемы, I и II. Они содержат хлорофиллы, высвобождающие электроны после поглощения энергии света. Вода служит донором электронов в нециклическом пути. Поток электронов приводит к образованию АТФ (фотофосфорилирование) и восстановленного НАДФНе зависят от света.

Диоксид углерода фиксируется в результате присоединения к 5С-соединению — рибулозобисфосфату (РиБФ). При этом образуются 2 молекулы ЗСсоединения, а именно 2 молекулы фосфоглицерата (ФГ), являющегося первым продуктом фотосинтеза. Серия происходящих реакций носит название цикла Кальвина, в ходе которого акцептор диоксида углерода РиБФ вновь вводится в реакции, а ФГ восстанавливается до сахара Суммарное уравнение Результаты.

Энергия света преобразуется в энергию химических связей АТФ и восстановленного НАДФ. Вода расщепляется на водород и кислород. Водород используется для восстановления НАДФ, а кислород представляет собой побочный продукт.

Диоксид углерода восстанавливается до углеводов, используя химическую энергию АТФ и водород в восстановленном НАДФ Итог сахар, в котором запасается энергия света образуется из СО2 и Н2ОЗаключение.

Ферментативное расщепление основных питательных веществ, а именно углеводов, происходит через ряд последовательных реакций. Если рассматривать катаболизм, то он включает в себя три стадии. На первой стадии происходит разложение крупных молекул на небольшие составляющие. Так к примеру, полисахара расщепляются до моносахаров (например, гексоз). На второй стадии конечные продукты первой стадии распадаются на более простые молекулы. Так к примеру пентозы и гексощзы рарасщепляются на трехуглеродный фосфорилированный сахаор, (глицеральдегид — 3- фосфат, а затем до ацетильной группы, входящей в состав ацетил-КоА.

Третья стадия представляет собой процесс расщепления продуктов второй садии, в результате чего происходит образование воды и углекислого газа. В анаболических процессах также существует три этапа. Первый этап начинается тогда, когда заканчивается третий этап катаболизма, то есть продуктами для этой стадии являются вещества, образовавшиеся в результате третьего этапа катаболического процесса. На второй стадии происходит образование более сложных веществ в результате синтеза из простых соединений первой стадии. И на третьем этапе уже образуются макромолекулы сложных соединений.

Не смотря на различие в биохимических процессах катаболизма и анаболизма, у них есть общая стадия — центральный (амфиболический) путь (рис.

11 — стадия III). Он может использоваться как для анаболизма, так и для катаболизма. Его роль, а случае анаболизма сводится к поставке продуктов для второй стадии анаболического процесса. В случае катаболизма задача амфиболического пути заключается в разрушении молекул, которые образовались в результате второй стадии катаболического процесса. Рисунок 11. Стадии катаболизма и анаболизма: жирными стрелками показаны катаболические пути, светлыми стрелками — анаболические пути. Стадия III — амфиболическая. Как видно из всего вышесказанного, все метаболические реакции связаны друг с другом, так как продукт одной биохимической реакции является субстратом для другой стадии. Но благодаря разной локализации в частях клетки катаболические и анаболический процессы могут происходить одновременно и независимо друг от друга.

Список литературы

Березов Т. Т. Биологическая химия / Т. Т. Березов, Б. Ф. Коровкин. М.: Медицина, 1990.

Комов В.П., Шведова В. Н. Биохимия / В. П. Комов, В. Н. Шведова. М.: Дрофа, 2004.

Кнорре Д. Г. Биологическая химия / Д. Г. Кнорре, С. Д. Мызина. М.: Высш. школа, 2000.

Коничев А. С. Биохимия и молекулярная биология. Словарь терминов / А. С. Коничев, Г. А. Севастьянова. М.: Дрофа, 2008.

Ленинджер А. Основы биохимии / А. Ленинджер. М.: Мир, 1985, Т. 1−3.Овчинников Ю. А. Биоорганическая химия. М.: Просвещение, 1987.

Сенчук В. В. Биохимия: курс лекций. Биомолекулы / В. В. Сенчук. Мн.: БГУ, 2005.

Элиот В. Биохимия и молекулярная биология / В. Элиот, Д. Элиот. М.: МАИК Наука/Интерпериодика, 2002.