Принципы извлечения и аккумулирования энергии у гетеротрофов

Сущность этих процессов заключается в постепенном разрушении молекул субстрата, сопровождающемся отщеплением электронов, которые переносятся, но цепи окислительно-восстановительных реакций на акцептор и порциями освобождают свою энергию. Эта энергия аккумулируется в форме АТФ, водородного электрохимического потенциала (несимметричное распределение протонов на мембране), натриевого электрохимического потенциала (несимметричное распределение ионов натрия на мембране) (рис. 3.79). Между перечисленными формами энергии возможны взаимопереходы.

Интегральная блок-схема биоэнергетики гетеротрофов представлена на рис. 3.80.

Примечание. Полная картина биоэнергетики животной клетки (организма) предполагает рассмотрение обмена тепловой и световой энергиями между дайной биологической системой и окружающей средой. Как известно, поддержание постоянства внутренней температуры существенно необходимо для обеспечения стационарного режима протекания химических реакций. У холоднокровных организмов эта проблема частично решается с помощью некоторых приспособлений (испарение воды, мышечная дрожь, коллективная терморегуляция и др.) и адаптивного поведения,.

Рис. 3.79. Общая схема извлечения и аккумулирования энергии

у гетеротрофов:

е — электрон; АЕ — порция энергии; Ф — фосфорная кислота; ЛДФ и АТФ — аденозиндифосфат и аденозинтрифосфат соответственно; * — в аэробных условиях

Рис. 3.80. Интегральная блок-схема биоэнергетики гетеротрофных организмов:

а — энергопродуцирующий блок; б — энергопотребляющий блок

у теплокровных — благодаря развитой системе терморегуляции. При этом обмен тепловой энергией у организмов обеих групп осуществляется с помощью таких механизмов, как теплопроведение, тепломассоперенос, теплоизлучение, конвекция, испарение. Обмен световой энергией также играет важную роль в жизнедеятельности многих животных организмов. Так, поглощение светового излучения инициирует фотохимические реакции, составляющие основу зрения, биосинтеза некоторых витаминов (витамина D) и пигментов (меланина) в покровных тканях и др. Обратный процесс — эмиссия световых квантов — носит название биолюминесценции и также достаточно широко распространен в животном мире: радиолярии, полипы, медузы, гребневики, кальмары, ракообразные, рыбы, земляные черви, многоножки, жуки, комары, грибы и др. (преимущественно морские формы). Ключевой реакцией данного процесса является реакция расщепления особых субстратов (собирательное название — люциферин) под действием фермента люциферазы при участии ионов Mg, АТФ, кислорода и его активных форм. Источником светового излучения могут быть отдельные клетки и целые органы. При этом его интенсивность, спектральные характеристики и временная организация могут варьировать в широком диапазоне. Считается, что свечение носит приспособительный характер и используется для внутрипопуляционной коммуникации (самец — самка), для приманки добычи, предостережения и отпугивания врагов.