Механизмы распределения вещества и энергии в живой природе Е.В. Терешина, д.б.н. РНИИ геронтологии

HCO CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 не растворяется в воде (восстановленный продукт) (углеводород) CH 3- CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CООН (R) образует мицеллы в воде (жирная кислота) СH 2 OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH 2 OH растворяется в воде (окисленный продукт) (спирт глюкоза) CH 2 OR-CH 2 OR-CH 2 OR образует жидко-кристаллические упаковки (жир - триглицериды) HCON Аминокислоты мономеры биополимеров Нуклеотиды HPO Фосфорная кислота универсальный переносчик энергии (белки, нуклеиновые кислоты) N + C O -

вещество энергия жирные кислоты мембраны клеток жир глюкоза целлюлоза гликоген крахмал фосфорная кислота фосфолипиды нуклеиновые кислоты АТФ Н, С, N, O, Р K, Na, Cl, CaMg, Mn, Fe, Zn, Cu (1, 12, 14, 16, 31) ( 23, 39, 35, 40) (24, 55, 56, 65, 63) H + e- O 2- восстановление окисление

Энергия – окислительно-восстановительные процессы (перенос электронов и протонов) Fe электрон-транспортная цепь Mg, Cu, Zn, Se реакции с участием оксидантов Внутриклеточное окисление Жирная кислота Глюкоза аминокислота Ацетил-коА С-С пища С-С-С С-С CO 2 H + e - Электрон-транспортная сеть Н + + е - + О 2 = Н 2 О Конечные продукты - CO 2 + Н 2 О + Н + + АТФ О2О2

Электрон-транспортная цепь Ацетил-КоА + 7малонил-КоА + 14 НАДФ-Н + 14 Н + = С 16:0 + 7СО 2 + 6Н 2 О глюкоза глицеральдегид- 3-фосфат фосфоенолпируват пируват Ацетил-КоА цитрат Ацетил-КоА малонил-КоА жирная кислота тепло белки-разобщители С-С-С НАДФ-Н

Клеточный окислительно-восстановительный цикл окисление восстановление Восстановленное «топливо» Окисленное «топливо» восстановленный продукт окисленный продукт НАДФНАДФ-Н +

Открытая каталитическая система Необходим постоянный приток Исходных реагентов (мономеров) и энергии (глюкозы и жирных кислот) НО жирные кислоты расходуются и как пластический материал Е Исходные реагенты Катализатор белок Полимеры продукты реакции мономеры жирные кислоты глюкоза Условия работы катализатора: Низкотемпературное тепло ( ); Кислотно-щелочное равновесие (K, Na, Ca, Cl) тепло

Открытая система Исходные продукты Мономеры: аминокислоты, глюкоза Конечные продукты Полимеры: белки Замкнутая система Исходные продукты Аиминокислоты, глюкоза Конечные продукты: Белки Отчуждает в среду вещество и энергию Не отчуждает в среду ни вещество, ни энергию Е + в-во

Цикл глюкозы. Растения. Свет Mg hv H 2 O CO 2 синтез распад Глюкоза О 2 СО 2 Н 2 О Е (АТФ) O2O2

хвойные лиственные древесные травы СО 2 + Н 2 О Е (тепло) глюкоза синтез белка крахмал синтез белка жир (семена) Рост и развитие Биологическое окисление целлюлоза (древесина) O2O2 Внешняя среда Увеличение количества биогенного азота

Растительноядные животные глюкоза синтез белка (корова, лошадь) локомоция синтез жира (свинья) Работа нейронов Животный белок мочевина растительный белок Жир + O 2 СО 2 + Н 2 О + Е (тепло)

хищники Животный белок Животный жир локомоция работа нейронов глюкоза глюконеогенез

СО 2 H 2 O глюкоза Структурированные углеводороды (жир) СО 2 H 2 O растенияживотные

Восстановленное состояние СO 2 + H 2 0 Окисленное состояние Глюкоза + Е, тепло O2O2 Е, hv жир O2O2 Распад глюкозы С-С Н + СO 2 + H 2 0

человек грызуны листоядные семяядные всеядные человек жирглюкоза локомоция работа нейронов Homo habilisHomo sapiens иммунная система

СО 2 H 2 O глюкоза Древесина, уголь, нефть, жир Е, тепло O2O2 Е, hv ?

Спасибо за внимание