АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ОБМІН

Читайте также:
  1. Додаткові тести до теми «Обмін простих білків»
  2. ЕЛЕКТРОЛІТИЧНА ДИСОЦІАЦІЯ. ОБМІННІ РЕАКЦІЇ В РОЗЧИНАХ ЕЛЕКТРОЛІТІВ. ГІДРОЛІЗ СОЛЕЙ
  3. Енергетичний обмін і фітоімунітет
  4. За мірою і характером впливу вирізняють паливно-енергетичний, металургійний, хімічний та будівельний комплекси.
  5. МЕХАНІЗМ ДИХАННЯ. ГАЗООБМІН
  6. Механізм дихання. Газообмін
  7. Міжнародні товарообмінні операції зумовили необхідність встановлення співвідношень між національними грошовими відносинами.
  8. Множинні обміни. Інтерференція обмінів.
  9. Обмін речовин
  10. Паливно - енергетичний баланс підприємства
  11. ПЛАСТИЧНИЙ ОБМІН

 

У живій клітині звільнення енергії відбувається не одночасно, а являє собою ступінчастий процес, що здійснюється за допомогою окисних ферментів. Частина енергії, що вивільнюється, розсіюється у вигляді тепла, а інша перетворюється в нову „хімічну енергію” – аденозинтрифосфат (АТФ) – основний акумулятор і універсальний переносник енергії в клітині. АТФ представляє собою нуклеотид, який складається з аденіну, рибози і трьох залишків фосфорної кислоти. При відщепленні від АТФ однієї фосфатної групи утворюється АДФ (аденозиндифосфат) і фосфат, а також виділяється енергія. Нагадаємо, що перший закон термодинаміки свідчить, що енергія не виникає і не знищується, вона лише переходить з одного виду в інший, придатний для виконання роботи. Клітина використовує енергію, акумульовану в хімічних зв'язках певних органічних сполук, що утворюються в результаті перетворення з білків, вуглеводів і жирів.

За типом дисиміляції організми можуть бути аеробними та анаеробними. Усі рослини, хребетні і більшість безхребетних тварин мають потребу в молекулярному кисні, тому їх називають аеробними організмами. Деякі бактерії і безхребетні, які можуть існувати за безкисневих умов, називаються анаеробними.

У більшості аеробних організмів енергетичний обмін представляє собою сукупність аеробних та анаеробних процесів, які можуть доповнювати один одного або переважати залежно від конкретних умов існування. При анаеробному метаболізмі органічні речовини окислюються не цілком, а лише до проміжних продуктів розпаду; при аеробному метаболізмі молекули органічних речовин цілком окисляються до вуглекислого газу і води, для чого потрібний молекулярний кисень.

Енергетичний обмін аеробних організмів як процес можна розглядати у три етапи. На першому підготовчому етапі відбувається ферментативне розщеплення складних білків, жирів і вуглеводів, що надійшли до організму із їжею, до простих мономерів. Треба зазначити, що головним джерелом енергії в клітині серед органічних речовин є глюкоза. У багатоклітинних тварин перший етап енергетичного обміну здійснюється в шлунково-кишковому тракті. На цьому етапі виділяється невелика кількість енергії, що розсіюється у вигляді тепла.

Другий етап, безкисневий, протікає спочатку в гіалоплазмі, а закінчується в мітохондріях клітин. Безкисневе ферментативне розщеплення глюкози називають гліколізом, в результаті якого з однієї молекули глюкози утворюється дві молекули пірувату (С3Н4О3), вивільнюється енергія (близько 200 кДж, 60% якої розсіюється у вигляді тепла, а 40 % йде на синтез АТФ), вода й атоми гідрогену, що запасаються клітиною у формі нікотинамідаденіндинуклеотиду відновленого НАДН. Сумарну реакцію гліколізу можна представити таким чином:

 

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Ф + 2НАД+ → 2С3Н4О3 + 2АТФ +2Н2О + 2НАДН

 

За аеробних умов наступним, третім, етапом вивільнення енергії є окислювальне декарбоксилювання пірувату з утворенням ацетилкоензиму А (ацетил-КоА), який повністю окислюється до СО2 та Н2О у циклі трикарбонових кислот (ЦТК), або іншими словами циклі Кребса (за іменем вченого, який відкрив цей процес). Треба зазначити, що крім глюкози, з метою виділення енергії в організмі розщеплюються також білки і ліпіди, які мають однакові з глюкозою проміжні продукти, що також потрапляють в подальшому до циклу Кребсу. В процесі ЦТК утворюються НАДН та ФАДН2, які далі окислюються в дихальному ланцюзі. Цей етап називається тканинним або клітинним диханням, і здійснюється у еукаріот в мітохондріях, а у прокаріот – в клітинній мембрані. В.А. Енгельгардом і В.А. Беліцером було встановлено, що дихання в мітохондріях спряжено з фосфорилюванням АДФ та утворенням АТФ, у зв’язку з чим цей процес отримав назву окисного фосфорилювання.

Сумарна реакція клітинного дихання виглядає наступним чином:

 

С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6 Н2О + 38 АТФ

 

В результаті розщеплення однієї молекули глюкози утворюється 38 молекул АТФ: на другому етапі неповного окислення — 2 молекули АТФ і на третьому етапі повного окислення — 36 молекул АТФ. Енергетичний вихід однієї молекули глюкози при анаеробному метаболізмі значно менше, ніж при аеробній дисиміляції. Таким чином зрозуміло, що процес дихання є енергетично більш вигідним, ніж процес гліколізу, хоча за нормальних умов для мобілізації енергії в клітині завжди використовуються обидва шляхи розщеплення. Але, якщо здійснення кисневого процесу ускладнено, наприклад, при нестачі кисню, тоді для підтримання життя залишається гліколіз, хоча за таких умов потрібна більша кількість молекул глюкози.

В клітинах багатьох мікроорганізмів може відбуватися анаеробний окислювально-відновлювальний процес перетворення органічних сполук з утворенням АТФ, який називається бродінням. Бродінню піддаються вуглеводи, спирти, органічні кислоти, причому розщеплення цих сполук відбувається неповністю – до органічної сполуки – і супроводжується вивільненням невеликої кількості енергії. Залежно від кінцевих продуктів розрізняють наступні типи бродіння: спиртове, маслянокисле, молочнокисле, оцтовокисле та ін. У дріжджів за умов нестачі кисню та присутності цукру відбувається спиртове бродіння, що представляє собою довгий ряд ферментативних реакцій, більшість яких співпадають з реакціями гліколізу, і тільки на кінцевих етапах є деякі різниці. Кінцевими продуктами спиртового бродіння є етиловий спирт (С2Н5ОН), вуглекислий газ і дві молекули АТФ:

 

С6Н12О6 → 2С2Н5ОН + СО2 + 2АТФ

 

У деяких бактерій і грибів, а також у м'язах тварин і людини при великому фізичному навантаженні і нестачі кисню може відбуватися молочнокисле бродіння, при якому піруват, що утворився при розпаді глюкози, відновлюється до молочної кислоти (С3Н6О3):

 

С3Н4О3 + НАДН + Н+ → С3Н6О3 + НАД+

 

Таким чином, особливості енергетичного обміну, що притаманні конкретному організму, або певним клітинам, є видоспецифічними, а також залежать від умов функціонування клітини та існування певного організму.


1 | 2 | 3 | 4 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)