Біологія - універсальний довідник

ЗАГАЛЬНА БІОЛОГІЯ

ОСНОВИ ЦИТОЛОГІЇ

ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ОБМІН

Енергетичний обмін складається з трьох етапів.

I етап — підготовчий. На першому етапі відбувається розщеплення високомолекулярних органічних речовин на більш прості у процесі реакцій гідролізу, що проходять за участю води. Він проходить у травному каналі, а на клітинному рівні — в лізосомах. Вся енергія, що виділяється на підготовчому етапі, розсіюється у вигляді тепла.

Реакції підготовчого етапу:

білки + Н₂О → амінокислоти + Q;

вуглеводи + Н₂ O → глюкоза + Q;

жири + Н₂ O → гліцерин + вищі жирні кислоти + Q.

II етап — гліколіз, безкисневе розщеплення. Глюкоза є основною сполукою в обміні речовин організму. Всі інші речовини на різних стадіях беруть участь у процесах її перетворення. Подальше розщеплення органічних речовин розглядається на прикладі обміну глюкози.

Процес гліколізу проходить у цитоплазмі. Глюкоза розщеплюється на 2 молекули піровиноградної кислоти (ПВК), яка, залежно від типу клітин і організмів, може перетворюватися на молочну кислоту, спирт або інші органічні речовини. При цьому енергія, що виділяється, частково акумулюється у 2 молекулах АТФ, а частково витрачається у вигляді тепла. Безкисневі процеси називають бродінням.

Реакції гліколізу:

У результаті ступінчастого розщеплення глюкози утворюються 2 молекули ПВК — С₃Н₄ O ₃. При цьому звільняються ще 4 атоми Н, що з’єднуються з переносником НАД⁺ , і утворюються 2НАД • Н + Н⁺. Подальша доля ПВК залежить від наявності кисню. В анаеробних умовах ПВК перетворюється на молочну кислоту або етанол за участю тих самих двох молекул НАД • Н + Н⁺ , які віддають водень. Якщо процес проходить в аеробних умовах, то ПВК і 2НАД • Н + Н⁺ вступають у реакції біологічного окиснення.

III етап — кисневий. Біологічне окиснення проходить у мітохондріях. Піровиноградна кислота надходить до мітохондрій, де перетворюється на оцтову кислоту, з’єднується з ферментом-переносником і вступає у серію циклічних реакцій — цикл Кребса. В результаті цих реакцій за участю кисню утворюються вуглекислий газ і вода, а на кристах мітохондрій завдяки енергії, що виділяється, синтезується 36 молекул АТФ.

Реакції кисневого етапу:

Сумарне рівняння енергетичного обміну має такий вигляд:

Отже, при розщепленні глюкози на двох етапах утворюється сумарно 38 молекул АТФ, причому основна її частина — при кисневому окисненні.

Процес біологічного окиснення органічних речовин називається диханням.