Глоссарий. Аденозиндифосфат (ADP) – рибонуклеозид-5’-дифосфат, выполняющий роль акцептора фосфатной группы в энергетическом цикле клетки

 

Аденозиндифосфат (ADP) – рибонуклеозид-5’-дифосфат, выполняющий роль акцептора фосфатной группы в энергетическом цикле клетки

Аденозинтрифосфат (АТР) – рибонуклеозид-5’-трифосфат, участвующий в энергетическом цикле клетки в качестве донора фосфатной группы.

 

Азотфиксация – перевод атмосферного азота (N₂) в растворимую биологически доступную форму с помощью азотфиксирующих организмов.

 

Активный транспорт – требующий энергии перенос растворенного вещества через мембрану в направлении более высокой его концентрации.

Акцепторный контроль – регуляция интенсивности дыхания за счет изменения доступности ADP-акцептора фосфата

 

Анаболизм – фаза промежуточного метаболизма, связная с требующим затрат энергии биосинтезом компонентов клеток из молекул-предшественников.

 

Анаэроб – организм, живущий без кислорода

 

Анаэробиоз – форма жизнедеятельности, протекающая при отсутствии в окружающей среде свободного кислорода, что свойственно некоторым микроорганизмам (анаэробам). Это явление называют также аноксибиомеханизмом. Энергетический эффект анаэробного механизма ниже аэробного: источником энергии анаэробов обычно являются углеводы (глюкоза, гликоген), которые распадаются до молочной, янтарной или других кислот, т.е. распад веществ не идет до конца (воды и углекислоты), как это свойственно аэробным механизмам.

 

Анаэробная производительность – количество энергии, освобождаемой в мышцах за счет гликолиза, без участия кислорода. Мерой интенсивности анаэробных процессов является величина кислородного долга. Концентрация молочной кислоты в артериальной крови и сдвиг рН отражают общую величину лактатной фракции кислородного долга, составляющую главную его часть. Поэтому об анаэробной производительности часто судят по концентрации молочной кислоты. Содержание молочной кислоты в 100 мл крови достигает максимум через 3-5 мин после завершения работы и может составить 180–200 мг; рН артериальной крови после тяжелой физической нагрузки может снижаться до 7,0–6,9. Поскольку аэробные и анаэробные процессы в мышцах имеют ограничения и протекают одновременно, максимальная производительность индивидуума определяется суммой аэробной и анаэробной производительности.

 

АТРаза – фермент, гидролизующий АТР до ADP и фосфата; его действие обычно сопряжено с процессами, требующими затрат энергии.

 

АТР-синтетаза – ферментативный комплекс, синтезирующий АТР из ADP и фосфата в ходе окислительного фосфорилирования на внутренней мембране митохондрии.

 

Аэроб – организм, живущий в присутствии воздуха и использующий кислород.

 

Аэробный – растущий в присутствии воздуха или кислорода

 

Белок, активирующий катаболические гены (CАР) – особый регуляторный белок, контролирующий инициацию транскрипции генов тех ферментов, которые необходимы клетке в отсутствии глюкозы для утилизации некоторых других питательных веществ.

 

Биосфера – вся живая материя на Земле: на суше, в морях, в атмосфере.

 

Второй закон термодинамики – закон, согласно которому при любом химическом или физическом процессе энтропия Вселенной возрастает.

 

Высокоэнергетическое соединения – соединение, гидролиз которого в стандартных условиях сопровождается значительным уменьшением свободно энергии.

 

Гетеротроф – организм, который требует в качестве источника энергии и углерода сложные молекулы, такие, как глюкоза.

 

Гидролиз – расщепление молекул на две или несколько меньших молекул в реакции с водой.

 

Гликолиз – тип брожения, при котором глюкоза расщепляется на две молекулы пирувата.

 

Дальтон – вес одного атома водорода (1,66 · 10^{-24 г).}

 

Дыхание – многоплановый термин. У одноклеточных и ряда беспозвоночных, не имеющих специализированных образований для газообмена, осуществляется прямое дыхание через покровы без каких-либо движений и изменений объема тела. С увеличением массы тела в процессе эволюции возникают специальные органы дыхания, имеющие развитую поверхность (жабры, легкое) и вспомогательные образования, обеспечивающие их вентиляцию (непрямое деление). В физиологии термином дыхание обозначают процесс вентиляции легкого и газообмена, сопровождающийся поглощением кислорода, выделением углекислого газа и метаболической воды (аэробное дыхание). Филогенетически наиболее древним является анаэробное (бескислородное) дыхание, при котором конечным акцептором электронов служат органические или неорганические соединения. В биоэнергетике дыхание рассматривается как процесс внутриклеточного освобождения энергии и использования части её для ресинтеза АТФ. В биохимии дыхание исследуется как многоступенчатый ферментативный процесс окисления субстратов, протекающий на последовательно расположенных в мембранах клеточных органелл ферментных комплексах.

Дыхание земноводных – на личиночных стадиях развития осуществляется через кожу и жабры. Во взрослом состоянии у большинства видов земноводных преобладающую роль играет кожное дыхание и газообмен через слизистую оболочку ротовой полости и глотки. У сирен дыхание осуществляется через три пары наружных жабр и внутренние жабры. Бесхвостые высшие хвостатые и безногие земноводные дышат легкими и через кожу. Амфиумовые наряду с легкими сохраняют внутренние жабры. У протеев наряду с легким функционирую наружные жабры. У лягушки осуществляется как кожное, так и легочное дыхание. Выведение углекислого газа на 80% обеспечивается кожей.

Дыхание насекомых – осуществляется у всех личиночных форм и низших насекомых, не имеющих специализированных органов дыхания через поверхность тела (прямой тип дыхания). Для высших насекомых, обитающих в воздушной среде, характерно развитие высокоспециализированных и высокоэффективных органов (непрямой тип дыхания) – трахейной системы, подводящей кислород воздуха к поверхности каждой клетки без принудительной вентиляции. При возвратно-поступательном движении воздуха в трахее вдох и выдох осуществляются через одно и то же дыхальце, которые расположены относительно равномерно на всей поверхности тела.
При приточной естественной или принудительной вентиляции, типичной для некоторых насекомых, вдох и выдох осуществляются через специализированные дыхальца. У некоторых паукообразных кроме трахейной системы существует лепестковое легкое («легкое-книжка»), расположенное в легочном мешке брюшной полости. Трахейная система в большинстве случаев является производным эктодермы и своеобразной формой эволюции кожного дыхания.

Дыхание непрямое – тип обеспечения газообмена между живым организмом и окружающей средой, присущий многоклеточным и позвоночным. Возник в результате увеличения общей массы клеток при ограниченной площади поверхности организма, что потребовало участия в газообмене специализированных органов внешнего дыхания с развитой поверхностью (жабры, легкое), синтеза органических соединений, увеличивших кислородную емкость гемолимфы и крови, возникновения системы пневмодинамики (у насекомых) и гемодинамики (у позвоночных) для обеспечения доставки кислорода к каждой клетке организма.

Дыхание прямое – тип обеспечения газообмена, присущий одноклеточным и простейшим, не имеющим специализированных органов дыхания, а потребляющих кислород и выделяющих углекислый газ за счет диффузии газов через плазматическую мембрану. В прямом дыхании принимают участие органеллы клетки (митохондрии, микросомы), содержащие ферменты дыхательной цепи. Внутри клетки транспорт кислорода осуществляется за счет циркуляции цитоплазмы – циклозиса, процессов объемной и латеральной диффузии.

Дыхание птиц – отличается от дыхания млекопитающих как структурой органов дыхания, так и характером их функционирования. Легко птиц, не имея ни слепых окончаний, ни альвеол, представляет собой сквозную сетчатую систему. Наличие группы передних и группы задних воздушных мешков позволяет направлять потоки воздуха так, что они совершают только поступательное движение. Отсутствие у птиц диафрагмы и периодические сокращения грудных мышц в активном полете создают дополнительные отличия в механизмах и ритме внешнего дыхания. По эффективности использования кислорода дыхание птиц, по-видимому, стоит на более высоком уровне, создавая при сезонных перелетах возможность обеспечения интенсивной мышечной работы при низком Ро₂ , типичном для больших высот.

 

Дыхательная система – совокупность органов, обеспечивающих снабжение организма кислородом, выведение углекислого газа и освобождение энергии, необходимой для всех форм жизнедеятельности. У позвоночных и человека включает органы внешнего дыхания и транспорта газов кровью, органеллы, реализующие тканевое дыхание, механизмы регуляции и интеграции системы в единое целое.

 

Дыхательная цепь – система последовательно пространственно расположенных в биологических мембранах ферментов и коферментов, осуществляющих окислительно-восстановительные реакции с передачей Н⁺ и переносом потока электронов на конечный акцептор – кислород, в результате которых образуются макроэргические соединения. Основным методом осуществления этих реакций являются внутренние мембраны митохондрий, для которых типична такая последовательность: НАД⁺→ ФАД → СоQ → цит. b → цит. c → цит. а → О₂. Нарушение этой последовательности или блокирование отдельных участков дыхательной цепи веществами – ингибиторами тканевого дыхания исключают возможность аккумуляции энергии в форме молекул АТФ приводят к гипоксидации и гибели клетки.

 

Изменение стандартной свободной энергии (DG⁰) – увеличение или уменьшение свободной энергии (в калориях), происходящее при превращении 1 моля реагирующих веществ в 1 моль продуктов при стандартных значениях температуры, давления, концентрации и pH.

 

Индуцибельный эффект – фермент, который не вырабатывается клеткой (т.е. его синтез подавлен) до тех пор, пока его синтез не индуцируется своим субстратом или другим близкородственным соединением.

 

Интерферон – белок, вырабатываемый зараженным вирусом клетками позвоночных и препятствующий заражению этих клеток вирусами другого вида.

 

Калория – количество тепла, необходимое для того, чтобы поднять температуру 1 г воды с 14,5 до 15,5°C.

 

Катаболизм – фаза метаболизма, включающая деградацию молекул питательных веществ и сопровождающаяся выделением энергии.

 

Кислородная задолженность – дополнительный кислород (сверх нормального уровня), потребляемый в течение восстановительного периода после напряженной физической работы.

 

Константа равновесия – характерная для каждой химической реакции константа, устанавливающая связь между концентрациями всех реагирующих веществ и продуктов реакции в точке равновесия при определенных температуре и давлении.

 

Мембранный транспорт – перенос растворенного вещества через мембрану, осуществляемый обычно с помощью особого белка мембраны.

 

Метаболизм – полная совокупность катализируемых ферментами превращений органических молекул питательных веществ в живых клетках.

 

Метаболит – промежуточный продукт (химический интермедиат) в катализируемых ферментами реакциях метаболизма.

 

Метаболический оборот – непрерывное метаболическое замещение компонентов клетки с поддержанием их стационарной концентрации на постоянном уровне.

 

Митохондрии - окруженные мембраной органеллы, присутствующие в цитоплазме эукариотических клеток; они содержат ферментные системы, необходимые в цикле лимонной кислоты, в транспорте электронов и при окислительном фосфорилировании.

 

Мультиферментная система – последовательность связанных между собой ферментов, участвующих в данном метаболическом пути.

 

Низкоэнергетическое фосфатное соединение – фосфорилированное соединение со сравнительно низкой стандартной свободной энергией гидролиза.

 

Обратимый процесс – процесс, протекающий без изменения энтропии.

 

Окислительное фосфорилирование – ферментативное превращение ADP в ATP, сопряженное с переносом электронов от субстрата к молекулярному кислороду.

 

Оксигеназа – фермент, катализирующий реакцию, в ходе которой в акцепторную молекулу вводится кислород.

 

Ортофосфатное расщепление – ферментативное расщепление АТР до ADP и фосфата, сопряженное обычно с химической реакцией или процессом, требующим затрат энергии.

 

Открытая система – система, которая обменивается материей и энергией с окружающей средой.

 

Первый закон термодинамики – закон, согласно которому при протекании всех процессов общая энергия Вселенной остается постоянной.

 

Пирофосфатное расщепление – ферментативное расщепление АТР до AМР и пирофосфата, энергетически сопряженное с образованием ковалентной связи между двумя биомолекулами.

 

Промежуточный метаболизм – ферментативные реакции клеток, в ходе которых химическая энергия извлекается из молекул питательных веществ и используется для синтеза и сборки компонентов клетки.

 

Промотор – участок ДНК, с которым может связываться РНК-полимераза, инициируя тем самым транскрипцию.

 

Свободная энергия – составная часть общей энергии системы, за счет которой система может выполнять работу при постоянных температуре и давлении.

 

Сигнальная последовательность – 5'-лидерная аминокислотная последовательность полипептида, сигнализирующая о месте назначения новосинтезированного белка; с ее помощью белок проходит сквозь определенную мембрану.

 

Система – изолированная совокупность материи. Вся прочая материя во Вселенной, находящаяся вне данной системы, называется окружающей средой.

 

Спонтанный процесс – процесс, сопровождающийся увеличением энтропии во Вселенной.

 

Темновые реакции – не требующие света ферментативные реакции, протекающие в фотосинтезирующих клетках, которые имеют отношение к синтезу глюкозы СО², АТР и NADPH.

 

Транспорт электронов – перемещение электронов от субстрата к кислороду, осуществляемое в дыхательной цепи.

 

Факультативные клетки – клетки, которые могут жить как в присутствии, так и в отсутствие кислорода.

 

Фосфорилирование – образование фосфатного производного биомолекулы обычно за счет ферментативного переноса фосфатной группы от АТР.

 

Фосфорилирование в дыхательной цепи – окислительной фосфорилирование, т.е. фосфорилирование ADP, сопряженное с переносом электронов от субстрата к кислороду.

 

Фосфорилирование на уровне субстрата – фосфорилирование ADP и некоторых других нуклеозид-5'-дифосфатов, сопряженное с дегидрированием органического субстрата и протекающее независимо от переноса электронов.

 

Хемиосмотическое сопряжение – сопряжение синтеза АТР и переноса электронов через мембрану за счет электрохимического градиента Н⁺.

 

«Холостой цикл» - катализируемая ферментами группа циклических реакций, в ходе которых энергия гидролиза АТР высвобождается в виде тепла.

 

Центральная догма – основополагающий принцип биохимической генетики, согласно которому генетическая информация передается от ДНК к РНК и далее к белкам.

 

Циклический АМР (циклический аденилат) – вторичный посредник внутри клеток; его образование при помощи аденилатциклазы стимулируется некоторыми гормонами.

 

Цитохромы – гемосодержащие белки, выполняющие роль переносчиков электронов при дыхании и фотосинтезе.

 

Экзергоническая реакция – химическая реакция, сопровождающаяся отрицательным изменением стандартной свободной энергии («нисходящая» реакция).

 

Электрохимический градиент – сумма градиентов концентрации электрических зарядов при переносе ионов через мембрану.

 

Эндергоническая реакция – химическая реакция, сопровождающаяся положительным изменением стандартной свободной энергии («восходящая» реакция).

 

Энергетический заряд - степень «заполнения» системы АТР- ADP-АМР высокоэнергетическими фосфатными связями.

 

Энергетическое сопряжение – перенос энергии от одного процесса к другому.

 

Энтальпия – содержание тепла в системе.

 

Энтропия – мера степени неупорядоченности системы.