IV. Утворення вторинної, третинної та четвертинної структур молекули білка.

На заключному етапі синтезований білок набуває своєї природної просторової структури. За участю відповідних ферментів від нього відщеплюються зайві амінокислотні залишки, вводяться небілкові фосфатні, карбоксильні та інші групи, приєднуються вуглеводи, ліпіди тощо. Лише після цих процесів молекула білка стає функціонально активною.

Всі процеси синтезу білкової молекули здійснюються при участі спеціальних ферментів. А також, що кожна з цих реакцій потребує витрат енергії, джерелом якої є реакції розщеплення АТФ.

Тема: Хемосинтез. Фотосинтез

1. Особливості обміну речовин та енергії у різних груп організмів. Автотрофна асиміляція

Н еорганічні речовини Фотосинтез Прості органічні сполуки

(СО₂, Н₂О та ін.) Хемосинтез (амінокислоти, моносахариди та ін.)

Біосинтез Макромолекули тіла

(білки, ліпіди та ін.)

Гетеротрофна асиміляція

О рганічні речовини Травлення Прості органічні сполуки

(білки, вуглеводи та ін.) (амінокислоти, моносахариди та ін.)

Б іосинтез Макромолекули тіла

(білки, ліпіди та ін.)

2. Хемосинтез.

Хемосинтез був відкритий у 1887 році видатним російським мікробіологом С.М.Виноградським.

Хемосинтез - це процес утворення органічних речовин за рахунок хімічної енергії перетворення неорганічних сполук. До хемотрофних організмів на­лежать деякі групи бактерій: нітрифікуючи, сіркобактерії, залізобактерії тощо.

Нітрифікуючи бактерії:

нітрити (солі HNO₂)

аміак (NH₃)

нітрати (солі НNO₃) синтез

З алізобактерії: Fe²⁺ Fe³⁺ Е АТФ органічних

С іркобактерії: сполук

2Н₂S + О₂ = 2Н₂О + 2S

2Н₂S + 2Н₂О + ЗО₂ = 2Н₂SО₄

2. Фотосинтез.

Фотосинтез - це процес утворення органічних сполук із неор­ганічних завдяки перетворенню світлової енергії в енергію хімічних зв'язків. До фототрофних організмів на­лежать зелені рослини (вищі рослини, водорості), деякі тварини (рослинні джгутикові), а також деякі прокаріоти - ціанобактерії, пурпу­рові та зелені сіркобактерії.

Ведучу роль у процесі фотосинтезу відіграють фотосинтетичні пігменти.

Хлорофіли є основними з фотосинтетичних пігментів. За хімічною природою це складні ефіри дикарбонової хлорофілінової кислоти з двома спиртами: металовим і фітоловим. За своєю структурою вони нагадують гем гемоглобіну, але в цих сполуках замість заліза присутній магній. У цих молекул плоска квадратна "голова" (хлорофілін) і довгий "хвіст" (фітол). Більшість фотосинтезуючих організмів має різні хлорофіли: хлорофіл а (обов'язковий), хлорофіл b (у зелених рослин), хлорофіл c (у діатомових і бурих водоростей), хлорофіл d (у червоних водоростей) (дивись додаток 10). Зелені й пурпурові бактерії містять особливі бактеріохлорофіли. Крім хлорофілів у хлоропластах є жовті, червоні пігменти (каротин і ксантофіл).

У клітинах вищих рослин фотосинтез відбувається в спеціальних органелах -хлоропластах.

В основі фотосинтезу лежить окиснювально-відновний процес, пов'язаний із перенесенням електронів від сполук постачальників електронів (донорів) до сполук, які їх сприймають (акцепторів), з утворенням вуглеводів і виділенням в атмосферу молекулярного кисню. Світлова енергія перетворюється на енергію синтезованих органічних сполук (вуглеводів) в особливих структурах - реакцій­них центрах, що містять хлорофіл а.

Процес фотосинтезу відбувається в дві фази - світлову та темнову.

1) Світлова фаза фотосинтезу. Світлова фаза відбувається в мембранах тилакоїдів хлоропластів за наявності світла та участі хлорофілу, білків-переносників, АТФ-синтетази (схема світлової фази фотосинтезу).

Схема світлової фази фотосинтезу

е^- е^- е^- е^- е^- е^- е^- е^- е^- е^- е^- е^- е^- е^- е^- е^-

2Н⁺ + 4е^- + НАДФ⁺ = НАДФ^.Н₂

2) Темнова фаза фотосинтезу. Реакції темпової фази фотосинтезу перебігають у внутріш­ньому середовищі (матриксі) хлоропластів як на світлі, так і за його відсутності. В ході реакцій темнової фази СО₂ відновлюється до глюкози завдяки енергії, що вивільнюється при розщепленні АТФ, та за рахунок відновленого НАДФ.

Сполукою, яка сприймає атмосферний СО₂, є рибульозобіфосфат - РБФ (п'ятивуглецевий цукор, сполучений із двома залишками фос­форної кислоти). Процес приєднання СО₂ каталізує фермент карбоксилаза. Внаслідок складних і багатоступеневих хімічних реакцій, кожну з яких каталізує свій специфічний фермент, утворюється кін­цевий продукт фотосинтезу - глюкоза, а також відновлюється ак­цептор СО₂ - рибульозобіфосфат. З глюкози в клітинах рослин можуть синтезуватися полісахариди - крохмаль, целюлоза тощо (схема темнової фази фотосинтезу).

Підсумкове рівняння процесу фотосинтезу у зелених рослин має такий вигляд: 6СО₂ + 6Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

Схема темнової фази фотосинтезу

Цикл Кальвіна:

6РБФ + 6СО₂ +6Н₂О

12ФГК

12АТФ

12ДФГК 12НАДФ^.Н₂

10ФГА С₆Н₁₂О₆