ОБМЕН ВЕЩЕСТВ В КЛЕТКЕ

Энергетический обмен

Энергетический обмен организмов осуществляется в три последовательных этапа:

а) подготовительный;

б) бескислородный;

в) кислородный.

Подготовительный этап осуществляется в цитоплазме клеток одноклеточных организмов и в желудочно-кишечном тракте многоклеточных организмов. Молекулы белков, жиров, углеводов расщепляются по участием ферментов на более простые соединения: белки на аминокислоты, жиры на глицерол и жирные кислоты, углеводы на моносахариды, нуклеиновые кислоты-на нуклеотиды. Энергия рассеивается в виде теплоты.

Бескислородный этап - ферментативное расщепление простых органических соединений в клетках. Примером такого процесса является гликолиз (от греч. glykys - сладкий и lysis - распад) - многоступенчатое бескислородное расщепление глюкозы на две молекулы пировиноградной (С₃Н₄О₃) или молочной кислоты (С₃Н₆О₃) в мышечных клетках:

В процессе распада глюкозы берут участие 13 различных ферментов. Во время гликолиза выделяется 200 кДж энергии. 84 кДж используется на синтез 2-х молекул АТФ, а остальные (116 кДж) используется в виде теплоты. Значение гликолиза: организм получает энергию в условиях дефицита кислорода.

Спиртовое брожение - тип преобразования глюкозы, когда она распадается на две молекулы этилового спирта (С₂Н₅ОН). и две молекулы углекислого газа (СО₂):

Молочнокислое (молочное) брожение - вид безкисневого брожения.

Кислородный (аэробный) этап осуществляется на мембранах митохондрий. Важное место в аэробном энергетическом обмене принадлежит цикла Кребса, названном так в честь английского биохимика X. Кребса, который открыл этот процесс в 1937 г. В начале цикла пировиноградная кислота реагирует с щавлевооцтовою, образуя лимонную кислоту. Последняя через ряд последовательных реакций превращается в другие кислоты. В результате таких преобразований воспроизводится щавлевооцтова кислота, которая снова реагирует с піровиноградною, и цикл повторяется. В каждом цикле Кребса образуется одна молекула АТФ. Кроме того, в ходе биохимических реакций цикла от органических кислот відщеплюються атомы Водорода. Эти атомы восстанавливают определенные соединения.

Две молекулы молочной кислоты расщепляются при участии АДФ и фосфорной кислоты. Энергия от распада 2-х молекул молочной кислоты используется для синтеза 36 молекул АТФ.

Процесс кислородного расщепления описывается уравнением:

Остальная часть энергии рассеивается в виде тепла, 55 % превращается в энергию химических связей АТФ. Это процесс дыхания. Процессы поступления в организм из внешней среды кислорода, использование его клетками и тканями для окисления органических веществ и выделения из организма углекислого газа называется дыханием. Суммарное уравнение полного расщепление глюкозы записывается так:

Завершается энергетический обмен выведением конечных продуктов из организма.

Этапы энергетического обмена