ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ОБМІН ТА ЙОГО ЕТАПИ.ДИХАННЯ.

 

Енергетичний обмін організмів здійснюється у три послідовних етапи: підго­товчий, безкисневий (анаеробне дихання) та кисневий (аеробне дихання).

1.Підготовчий етап

Підготовчий етапенергетичного обміну убільшості багатоклітинних тварин і людини відбувається в кишково-шлунковому тракті,а також у цитоплазмі клітин. На цьому етапі великі органічні молекули під дією ферментів розщеплюються на мономери: білки -до амінокилот, жири -до гліцерину та жирних кислот, вуглеводи — до моносахаридів (глюкози), нуклеїнові кислоти — до нуклеотидів. Ці процеси проходять з вивільненням незначної кількості енергії, яка розсіюється у вигляді тепла.

Безкисневий (анаеробний) етап

Безкисневий (анаеробний) етапенергетичного обміну відбувається в клітинах. Мономери, що виникли на підготовчому етапі зазнають подальшого багато­ступеневого розщеплення без участі кисню. Анаеробне (від грец. ан — заперечення, аер — повітря) -це найпростіша форма утворення та акумулювання енергії у макроергічних зв'язках молекул АТФ. Деякі мікроорганізми, безхребетні (переважно паразити) не можуть використовувати кисень, тому їм властивий лише безкисневий анаеробний енергетичний обмін. Більшість організмів для розщеплення різноманітних сполук здатні використовувати кисень, але аеробно­му етапові завжди передує анаеробний.

Найважливішим на безкисневому етапі є розщеплення в клітинах молекул глюкози шляхом гліколізу. Його суть полягає в тому, що молекула глюкози розщеплюється на дві молекули піровиноградної кислоти 3Н4О3). Піровиноградна кислота відновлюється потім до молочної кислоти (в м'язах) і сумарне рівняння має такий вигляд:

С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ -» 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О + 200 кДж

Частина енергії (84 кДж) витрачається на синтез двох молекул АТФ, а решта (116 кДж) — розсіюється у вигляді тепла. Таким чином, розпад однієї молекули глюкози супроводжується утворенням двох молекул АТФ.Процес гліколізу ма­лоефективний, бо лише 35 - 40% енергії акумулюється в АТФ. Це пояснюється тим, що кінцеві продукти гліколізу все ще містять у собі зв'язану енергію.

Але завдяки гліколізу організм може дістати енергію в умовах дефіциту кисню, а його кінцеві продукти — піровиноградна кислота та молочна зазнають подальшого ферментативного перетворення в аеробних умовах.

Видами безкисневого перетворення глюкози є:

v спиртове бродіння (у деяких дріжджів і бактерій), коли молекула глюкози розпадається на дві молекули етилового спирту (С,Н.ОН) і дві молекули вуглекислого газу (СО2);

v маслянокисле бродіння (з утворенням масляної кислоти);

v бурштиновокисле бродіння ((з утворенням бурштинової кислоти);

v молочнокисле бродіння (з утворенням молочної кислоти);

v оцтовокисле бродіння (з утворенням оцтової кислоти).

Вивільнення енергії з органічних сполук без участі кисню бродіння — поширене в природі, а також використовується в різних галузях народного господарства.

Кисневий етап (аеробний)

Кисневий етап (аеробний)енергетичного обміну проходить за участю кисню в мітохондріяхклітини. Називають його ще диханням

Продукт гліколізу — піровиноградна кислота - містить значну кількість енергії, і подальше її вивільнення відбувається в мітохондріях, де здійснюється повне окиснення піровиноградної кислоти до С02 та Н20.

Процес клітинного дихання можна поділити на три стадії:

1) окисне декарбоксилювання піровиноградної кислоти;

2) цикл трикарбонових кислот (цикл Кребса);

3) заключна стадія окиснення — електронно-транспортний ланцюг.

Напершій стадії піровиноградна кислота взаємодіє з речови­ною, яку називають коензимом А (скорочено КоА), у результаті чого утворюється ацетилкоензим-А (ацетил-КоА) з високоенергетичним зв'язком (мал. 25.2, 1).

Друга стадія —( цикл Кребса ), названий так на честь англійського дослідника Ганса Кребса, який його відкрив. У цикл Кребса вступає ацетил-КоА, утворений на попередній стадії. Ацетил-КоА взаємодіє з щавлевооцтовою кислотою (чотирикарбонова сполука). Далі у результаті циклу Кребса розкладаєтьсямолекула піровиноградної кислоти, виділяється С02 й утворюються енергетичні молекули.

Третя стадія електронно-транспортний ланцюг . На цьому етапі синтезуються енергетичні молекули АТФ. При цьому використовуються спеціальні переносники електронів, які розташовані на внутрішній мембрані мітохондрій у вигляді ланцюга. Завдяки дії електронно-транспортного ланцюга виникає різниці.

Молочна кислота, утворена на безкисневому етапі, окислюється до кінцевих продуктів — СО2 і Н2О. Окислення пов'язане з відщепленням від молочної кислоти водню, що передається за допомогою біологічно-активних речовин-переносників до кисню, утворюючи молекулу води. Реакції біологічного окислення каталізують специфічні ферменти. Аеробне дихання супроводжується виділенням великої кількості енергії та акумуляцією її в макроергічних зв'язках АТФ.Важливе місце на аеробному етапі енергетичного обміну належить реакціям окислення - відновлення, утворюючи в сукупності циклічний процес перетворень органічних сполук — цикл Кребса. Цей процес відкрив у 1937 році англійський біохімік X. Кребс, на честь якого і названий цей коловий ланцюг реакцій. У цей цикл входять понад десять послідовних реакцій, у результаті чого відщеплюються всі атоми водню, які належали глюкозі, і виділяється енергія її хімічних зв'язків.

Окислення двох молекул молочної кислоти до СО, і Н,О супроводжується ви­діленням такої кількості енергії, яка забезпечує синтез 36 молекул АТФ. Сумарне рівняння аеробного дихання має такий вигляд:

3Н603 + 6О2 + 36Н3РО4 + 36АДФ 6СО, + 42Н,0 + 36АТФ

Таким чином, під час аеробного та анаеробного етапів енергетичного обміну утворюється 38 молекул АТФ.

Сумарне рівняння безкисневого та кисневого етапів енергетичного обміну.

С6Н12 06 + 38АДФ + 38Н3Р04 + 602 =6СО2 +44н2о + 38АТФ

 
 

У ході цих процесів виділяється 2800 кДж енергії, з якої 1600 кДж (або 55%) акумулюється у макроергічних зв'язках АТФ, а 45% — розсіюється у вигляді тепла. Отже, основну роль у забезпеченні клітин енергією відіграє кінцевий аеробний етап енергетичного обміну.

Малюнок 16.Схема повного кисневого розщеплення речовин.

 
 


Запитання для контролю:

 

1.Яку роль відіграють мітохондрії в енергетичному обміні клітини?

2.У чому полягає біологічна природа гліколізу?

3.Які етапи клітинного дихання ви знаєте?

4.Назвіть всі стадії аеробного дихання?

5.Які речовини утворюються в результаті аеробного дихання?

6.Напишіть сумарне рівняння безкисневого та кисневого дихання.

Тема 2. Клітина як цілісна система. Тканини.

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти