Respirația este unul dintre procesele cele mai fin reglementate. Reglarea respirației apare, în primul rând, la nivel celular. Mecanismele de reglare a respirației sunt diferite.
Mecanismul de reglare a activității enzimatice este cel mai bine studiat. De exemplu, atunci când celula merge procese rapide care necesită energie, ATP este convertit la ADP și fosfat anorganic. Sporirea concentrației de fosfat in celula activeaza trei enzime hexokinază, fosfofructokinază și gliceraldehid 3-fosfat dehidrogenază; ca urmare, glicoliza este mai rapidă. În același timp există o inhibare a ciclului fosfat pentoze, deoarece cantități crescătoare de fosfat reduce activitatea glucozo-6-fosfat și transaldolase transketalazy. În situația opusă, cu lipsa de fosfor, glicoliza este suprimată și se activează ciclul fosfat de pentoză.
Cantități mari de ATP inhibă glicoliza prin dezactivarea fosfofructokinazei. Într-un mediu anoxic, cantitatea de fosfat crește, iar enzima fosfo-fructokinază este activată, determinând o creștere a glicolizei. Creșterea sintezei ATP inhibă, de asemenea, ciclul Krebs prin reducerea activității piruvat kinazei și citrat sintazei. Încetinirea ratei ciclului Krebs conduce la o scădere a sintezei ATP, ca urmare a eliminării efectului inhibitor al fosfofructokinazei și ciclul începe să meargă mai repede. Acest exemplu arată că respirația nu este doar reglementată, ci și un proces de autoreglementare. Baza autoreglementării este feedback-ul.
Observăm că nivelul de O2 din țesuturi afectează nu numai intensitatea respirației, dar determină și cantitatea de substraturi respiratorii.
L. Pasteur a remarcat că, în prezența oxigenului atmosferic, rata consumului de glucoză în celule este redusă foarte mult și invers, în condiții anaerobe, celulele consumă de 6 ori mai multă glucoză.
Acțiunea O2. care inhibă fermentarea, formarea de produse metabolice anaerobe și reduce rata de consum a carbohidraților, a fost numită efectul Pasteur.
Concepțiile moderne ale respirației ca proces de auto-reglementare fac posibilă explicarea efectului Pasteur în felul următor. Scăderea consumului de glucoză se datorează faptului că, în timpul oxidării NAD reduse cu oxigen, se formează suplimentar ATP. Prin urmare, în condiții aerobe, celula are nevoie de glucoză suficientă pentru a-și satisface nevoile.
Cum poate o celulă să învețe că este posibil să se degradeze mai puțin glucoza? În prezența oxigenului, sinteza ATP crește și, în consecință, concentrația de fosfat scade, iar ultima, așa cum am notat, inhibă glicoliza.
Un alt mecanism de reglare la nivel celular este asociat cu modificări conformaționale în membrane. Modificările conformaționale în moleculele de proteine care alcătuiesc membranele sub influența stimulilor diferiți provoacă o creștere a permeabilității lor. Crește permeabilitatea membranei mitocondriale accelerează fluxul de în organelle din produsele hyaloplasm de glicolizei și respirație (ciclul Krebs, sinteza ATP) va fi mai rapid.
Principalele procese fiziologice, fotosinteza și respirația sunt ciclice. Care este sensul fiziologic al ciclicității procesului? Procesele ciclice prin feedback pot fi reglementate de produsele disponibile la minimum. Prin feedback-ul să înțeleagă influența reacțiilor interconectate mai târziu sinteza produsului ciclu (descompunere) a produsului anterior. De exemplu, acidul fosforic liber crește rata respirației, dar imediat ce crește viteza de respirație, alimentarea cu acid fosforic este redusă, iar respirația este inhibată. Astfel, principiul feedback-ului stă la baza autoreglementării proceselor. Dar, pe de altă parte, orice proces ciclic într-o celulă vie, cum ar fi ciclul Krebs, nu trebuie să fie considerată o închisă și ca un sistem deschis, din care vin și la care sunt incluse componente. Astfel, ciclul Krebs începe cu faptul că aceasta include oxaloacetat (știuca) și ketoglutorat - unul dintre acizii ciclului - poate avea ca rezultat o aminare reductivă convertită în glutamat și apoi ieșirea din bucla poate.
În mod repetat, a remarcat că, în diferite procese (glicoliză și Calvin ciclu, glicolizei și Hatch ciclu - Slack, ciclul fosfat pentoză și ciclul Calvin) a produs același produs (PGA, PGA, FEP, riboză-5-fosfat, eritroza 4-fosfat și altele). Datorită comune intermediari, anumite modalități de conversie a comunica în „rețea de reacții“, prin care devine posibilă trecerea de la o cale la alta schimb. Rețeaua de reacții este un mijloc de autoreglementare a metabolismului. La intersecția diferitelor căi metabolice (un produs comun), multe enzime concurează pentru același substrat. Inhibarea reacțiilor însoțite de accelerare a unei urmări alte căi de reacție care conduc, în cele din urmă, pentru a comuta, de exemplu de la un ciclu respirator la altul. Acesta este așa-numitul mecanism metabolic al reglementării. De exemplu, fosfoenolpiruvat poate fi transformat în piruvat (în timpul glicolizei) sau pentru a forma un carboxilat știucă (ciclu Hatch - Slack):
Astfel, respirația se caracterizează prin două funcții principale (Figura 3.12).
1. Eliberarea energiei, care este utilizată în procesele metabolice.
2. Formarea blocurilor de construcție, în care celulele sintetizează mulți alți compuși.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: