Енергетичний обмін - це сукупність хімічних реакцій поступового розпаду органічних сполук, що супроводжуються вивільненням енергії, частина якої витрачається на синтез АТФ. Синтезована АТФ стає універсальним джерелом енергії для життєдіяльності організмів.

Процеси розщеплення органічних сполук у аеробних організмів відбуваються в три етапи, кожен з яких супроводжується декількома ферментативними реакціями. Участь ферментів знижує енергію активації хімічних реакцій, завдяки чому енергія виділяється не відразу (як при запалюванні сірника), а поступово.

• Перший етап - підготовчий. У шлунково-кишковому тракті багатоклітинних організмів він здійснюється травними ферментами. У одноклітинних - ферментами лізосом. На першому етапі відбувається розщеплення білків до амінокислот, жирів до гліцерину і жирних кислот, полісахаридів до моносахаридів, нуклеїнових кислот до нуклеотидів. Цей процес називають травленням.
• Другий етап - безкисневому (гліколіз). Відбувається в цитоплазмі клітин. Головним джерелом енергії в клітині є глюкоза. Її бескислородное розщеплення називають анаеробним гликолизом. Він складається з ряду послідовних реакцій по перетворенню глюкози в лактат. Його присутність в м'язах добре відомо втомленим спортсменам.
  В ході гліколізу утворюється велика кількість енергії, частина якої розсіюється у вигляді тепла, а частина використовується на синтез АТФ.
  Сумарне рівняння реакцій гліколізу виглядає наступним чином:
  
  Молекула С3Н4О3 - пировиноградная кислота, або піруват, може відновлюватися до етилового спирту при спиртовому бродінні у дріжджів або в клітці рослин, а може перетворюватися в лактат, як це відбувається у деяких бактерій або в м'язах тварин:
  СН3СОСООН + НАДН → С3Н6O3 + НАД + лактат.
• Третій етап - кисневий, що складається з циклу Кребса і окисного фосфорилювання. Він став можливим після накопичення в атмосфері достатньої кількості молекулярного кисню. Відбувається в мітохондріях клітин.

Мал. 13. Схема синтезу АТФ в мітохондріях

Піровиноградна кислота (ПВК), потрапивши в мітохондрії, взаємодіє з коферментом А (КоА). В результаті утворюється ацетилкофермент А, який включається в цикл Кребса, названий по імені нобелівського лауреата Ганса Кребса.

Сумарна реакція гліколізу і циклу Кребса:

C6H12O6 + 6Н2O + 6СO2 + 4АТФ + 8НАДН2 + 2НАДФН2 + + 2ФАДН2.

Велика частина енергії зберігається в переносчиках електронів - НАД і ФАД. Енергія молекул-переносників використовується в наступній стадії - стадії окислювального фосфорилювання.

Окислювальне фосфорилювання (клітинне дихання) відбувається на внутрішніх мембранах мітохондрій, в які вбудовані молекули - переносники електронів. В ході цієї стадії звільняється велика частина метаболічної енергії. Молекули-переносники транспортують електрони до молекулярного кисню. Частина енергії розсіюється у вигляді тепла, а частина витрачається на освіту АТФ.

АТФ утворюється в результаті роботи протонної помпи, протягати протони Н + через канал АТФ-ази на внутрішню поверхню мембрани. Протони, взаємодіючи з киснем, утворюють воду, а енергія протонів використовується для фосфорилювання АДФ в АТФ.

Реакції в дихальної ланцюга:

• НАД (Ф) Н 2 + O2 НАД (Ф) + Н2О + ЗАТФ;
• ФАДН2 + O2 → ФАД + Н2O = 2АТФ.

Сумарна реакція енергетичного обміну:

• С6Н12О6 + 6O2 6СO2 + 6Н2O + 38АТФ.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.

Переглядів 8 082