Энергетический обмен.

3. Энергетический обмен.

Энергетический обмен – это совокупность химических реакций постепенного распада органических соединений, сопровождающихся высвобождением энергии, часть которой расходуется на синтез АТФ. Синтезированная АТФ становится универсальным источником энергии для жизнедеятельности организмов. Она образуется в результате реакции присоединения остатков фосфорной кислоты к молекуле АДФ. На эту реакцию расходуется энергия, которая затем накапливается в макроэргических связях молекулы АТФ, при распаде молекулы АТФ или при ее гидролизе до АДФ клетка получает около 40 кДж энергии.

АТФ – постоянный источник энергии для клетки, она может доставлять химическую энергию в любую часть клетки. Когда клетке необходима энергия – достаточно в результате реакции оторвать остаток фосфорной кислоты (гидролизовать) от АТФ.

В зависимости от специфики организма и условий его обитания энергетический обмен проходит в два или три этапа. Большинство живых организмов относятся к аэробам, использующим для обмена веществ кислород, который поступает из окружающей среды. Для аэробов энергетический обмен проходит в три этапа:

- подготовительный;

- бескислородный;

- кислородный.

В организмах, которые обитают в бескислородной среде и не нуждаются в кислороде для энергетического обмена – анаэробах и аэробах, при недостатке кислорода проходят энергетический обмен в два этапа:

- подготовительный;

- бескислородный.

Количество энергии, которое выделяется при двухэтапном варианте намного меньше, чем в трехэтапном.

Энергетический обмен протекает в несколько этапов:

Подготовительный этап – во время него крупные пищевые полимерные молекулы распадаются на более мелкие фрагменты. В желудочно-кишечном тракте многоклеточных организмов он осуществляется пищеварительными ферментами, у одноклеточных – ферментами лизосом. Сложные углеводы распадаются в основном до глюкозы, белки – до аминокислот, жиры – до глицерина и жирных кислот, нуклеиновые кислоты до нуклеотидов. В ходе этих превращений энергии выделяется мало, она рассеивается в виде тепла, и АТФ не образуется. Образующиеся в ходе подготовительного этапа аминокислоты, глюкоза, жирные кислоты, глицерин могут участвовать в образовании необходимых конкретному организму белков, углеводов, жиров или подвергаться дальнейшему окислению с целью получения энергии.

Большинство клеток в первую очередь используют углеводы, жиры остаются в первом резерве и используются по окончания запаса углеводов. Хотя есть и исключения: в клетках скелетных мышц при наличии жирных кислот и глюкозы предпочтение отдается жирным кислотам. Белки расходуются в последнюю очередь, когда запас углеводов и жиров будет исчерпан – при длительном голодании.

Бескислородный этап (анаэробный этап или гликолиз) – происходит в цитоплазме клеток. Главным источником энергии в клетке является глюкоза. В цитоплазме молекула глюкозы расщепляется на две молекулы молочной кислоты. В ходе такого расщепления выделяется энергия, но ее хватает только для образования всего двух молекул АТФ.

В ходе гликолиза при расщеплении глюкозы выделяется около 200 кДж энергии, 60 % ее рассеивается в виде тепла, 40 % – идет на синтез двух молекул АТФ из двух молекул АДФ.

С₆Н₁₂О₆ + 2АДФ + 2Н₃РО₄ = С₃Н₆О₃ + 2АТФ+ 2Н₂О

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒