АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Енергетичний обмін у живих організмів, його біологічне значення.

Енергетичний обмін включає 3 етапи: підготовчий, безкисневий і кисневий.

1. Підготовчий етап. Молекули органічних речовин розпадаються на простіші молекули: білки — на амінокислоти, полісахариди — на моносахариди, ліпіди — на гліцерин і жирні кислоти. Цей процес відбувається в лізосомах|. Вся енергія, що звільняється, розсівається у вигляді тепла.

2. Безкисневий етап. Речовини, що утворилися на першому етапі, перетворюються на простіші речовини без участі кисню. Часина енергії, що вивільняється, розсіюється у вигляді тепла, а частина — запасається в 2 молекулах АТФ. Всього на цьому етапі вивільняється 200 кДж| енергії.

Гліколіз — процес безкисневого окислення глюкози. Цей процес складається з ряду послідовних ферментативних| реакцій, в результаті яких утворюються 2 молекули ПВК (піровиноградної кислоти). Молекула ПВК складається з 3 вуглецевих атомів (СН3—СО—СООН).

В процесі гліколізу від молекули глюкози відщеплюються атоми водню (Н). Енергія протонів (Н+) і електронів використовується для синтезу молекул АТФ.

Протони і електрони в клітині від однієї реакції до іншої переносяться особливими молекулами — коферментами|. Самі коферменти| в реакціях не беруть участь і використовуються багато разів. До коферментів| відносяться кофермент| А, НАД (никотинамидаденіндинуклеотид|) — переносник атомів водню і електронів.

Атоми водню приєднуються до коферменту| НАД+, який переходить у відновлену форму НАД • Н. Всього утворюється дві молекули НАД•Н. Реакції гліколізу протікають в цитоплазмі.

Доля молекул ПВК в клітках різних організмів складається по-різному. У мікроорганізмів, що існують в безкисневому середовищі (анаеробів) ПВК перетворюється на молочну кислоту, етиловий спирт і вуглекислий газ, маслянокислу| кислоту і ін. Молочна кислота утворюється у мікроорганізмів, що викликають молочнокисле бродіння, яке спостерігається при скисанні молока, квашенні капусти. Етиловий спирт і СО2 утворюються при спиртному бродінні, що викликається, наприклад, пивними дріжджами.

Мікроорганізми, які здійснюють бродіння, з'явилися на Землі, коли її атмосфера не мала кисню, енергію вони отримували за рахунок безкисневого розщеплювання глюкози. Цей процес можна спостерігати в клітках багатоклітинних організмів. Наприклад в працюючих м'язах ПВК не окислюється повністю через нестачу кисню, в результаті в м'язах накопичується молочна кислота, що викликає різкий біль. У анаеробних організмів представлений кисневий етап окиснення глюкози.

3. Кисневий етап протікає в мітохондріях

за наявності кисню, де відбувається окислювальне декарбоксилювання| (відщеплювання СО2) і | відщеплювання Н. ПВК з'єднується з коферментом| А — акцептором ацетилових груп. В результаті утворюється ацетилкофермент| А (ацетил-Коа|). Ацетил-Коа доставляє ацетилову групу в цикл Кребса, а сам при цьому звільняється. Ацетилова група приєднується до щавлевооцтової| кислоти — чотирьохвуглецевої сполуки, в результаті утворюється шестивуглецева лимонна кислота.

Циклом Кребса (цикл лимонної кислоти) є ряд послідовних ферментативних| реакцій, в ході яких відбувається декарбоксилювання| і дегідролізація| ацетилових груп. При декарбоксилюванні| для окислення 2 атомів вуглецю до СО2 використовується кисень, що відщеплюється від 2 молекул Н2О. Цей процес називається окислювальним декарбоксилюванням|. Кінцеві продукти окислення — СО2 і Н2О. В кінці циклу утворюється щавлевооцтова| кислота, яка вступає в реакцію з молекулою ацетил-КоА|, і цикл повторюється.

В результаті окислення 1 молекули ацетил-КоА| утворюються 1 молекула АТФ, 4 пари атомів водню і 2 молекули СО2.

Атоми водню з'єднуються з коферментами| Над+ і Фад+ з освітою НАД • Н2 і ФАД • Н2, які доставляють їх в дихальний ланцюг і знов перетворюються на НАД+ і ФАД+.

Дихальний ланцюг є системою білків, вбудованих в мембрану мітохондрій. Атоми водню віддають електрони і відновлюються до Н+. Електрони, переміщуючись від одного білка до іншого в дихальному ланцюзі, беруть участь в окисновідновлювальних| реакціях. При цьому вони втрачають енергію, яка використовується для синтезу 36 молекул АТФ. Всього в кисневій стадії звільняється 2600 кДж| енергії.

Відповідно до гіпотези П. Мітчела синтез АТФ здійснюється за рахунок енергії протонів і електронів, що переміщаються по дихальному ланцюгу, вбудованому в мембрану мітохондрій. Після проходження дихального ланцюга електрони з'єднуються з молекулярним киснем і двома протонами, в результаті утворюється молекула води.

Схема дихального ланцюга

Таким чином, в кисневу стадію енергетичного обміну відбуваються реакції 3 типів:

Реакції циклу Кребса, що поставляють водень в дихальний ланцюг;

Реакції дихального ланцюга, в результаті яких водень окислюється киснем повітря;

Реакції, в яких енергія, що виділяється при окисленні водню, використовується для синтезу АТФ з АДФ.

Всього в ході енергетичного обміну синтезується 38 молекул АТФ.

Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 1177 | Нарушение авторских прав