Енергетичний обмін – ОБМІН РЕЧОВИН У КЛІТИНІ
Біологія. Комплексний довідник – підготовка до ЗНО та ДПА
ОБМІН РЕЧОВИН У КЛІТИНІ
Енергетичний обмін
Енергетичний обмін організмів здійснюється у три послідовних етапи:
А) підготовчий;
Б) безкисневий;
В) кисневий.
Підготовчий етап здійснюється у цитоплазмі клітин одноклітинних організмів та у шлунково-кишковому тракті багатоклітинних організмів. Молекули білків, жирів, вуглеводів розщеплюються за участю ферментів на простіші сполуки: білки на амінокислоти, жири на гліцерол і жирні кислоти, вуглеводи на моносахариди,
Безкисневий етап – ферментативне розщеплення простих органічних сполук у клітинах. Прикладом такого процесу є гліколіз (від грец. glykys – солодкий і lysis – розпад) – багатоступінчасте безкисневе розщеплення глюкози на дві молекули піровиноградної (С3Н4О3) або молочної кислоти (С3Н6О3) у м’язових клітинах:
У процесі розпаду глюкози беруть участь 13 різних ферментів. Під час гліколізу виділяється 200 кДж енергії. 84 кДж використовується на синтез 2-х молекул АТФ, а решта (116 кДж) використовується у вигляді
Спиртове бродіння – тип перетворення глюкози, коли вона розпадається на дві молекули етилового спирту (С2Н5ОН). та дві молекули вуглекислого газу (СО2):
Молочнокисле (молочне) бродіння – вид безкисневого бродіння.
Кисневий (аеробний) етап здійснюється на мембранах мітохондрій. Важливе місце в аеробному енергетичному обміні належить циклу Кребса, названому так на честь англійського біохіміка X. Кребса, який відкрив цей процес у 1937 р. На початку циклу піровиноградна кислота реагує з щавлевооцтовою, утворюючи лимонну кислоту. Остання через низку послідовних реакцій перетворюється на інші кислоти. Внаслідок таких перетворень відтворюється щавлевооцтова кислота, яка знову реагує з піровиноградною, і цикл повторюється. У кожному циклі Кребса утворюється одна молекула АТФ. Крім того, в ході біохімічних реакцій циклу від органічних кислот відщеплюються атоми Гідрогену. Ці атоми відновлюють певні сполуки.
Дві молекули молочної кислоти розщеплюються за участю АДФ і фосфорної кислоти. Енергія від розпаду 2-х молекул молочної кислоти використовується для синтезу 36 молекул АТФ.
Процес кисневого розщеплення описується рівнянням:
Решта енергії розсіюється у вигляді тепла, 55 % перетворюється в енергію хімічних зв’язків АТФ. Це процес дихання. Процеси надходження в організм із зовнішнього середовища кисню, використання його клітинами і тканинами для окислення органічних речовин і виділення з організму вуглекислого газу називається диханням. Сумарне рівняння повного розщеплення глюкози записується так:
Завершується енергетичний обмін виведенням кінцевих продуктів з організму.
Етапи енергетичного обміну
Етапи | Процеси | Рівняння реакцій |
І. Підготовчий | Розщеплення макромолекул до низькомолекулярних сполук | Білки + Н2O -> амінокислоти + Q |
Реакції гідролізу | Жири + Н2O -> гліцерин + вищі жирні кислоти + Q | |
Здійснюється у цитоплазмі клітин одноклітинних організмів та у шлунково-кишковому тракті багатоклітинних організмів | Полісахариди + Н2O -> глюкоза + Q (крохмаль, глікоген) | |
Енергія розсіюється у вигляді теплоти | ||
II. Безкисневий (гліколіз) | Здійснюється у цитоплазмі клітин | |
Молочнокисле бродіння |
| |
Спиртове бродіння |
| |
III. Кисневий | Здійснюється на мембранах мітохондрій |
|
Сумарне рівняння |
|
