Організація потоків речовин і енергії у клітині
МЕДИЧНА БІОЛОГІЯ
Розділ 1
БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ
1.2. Молекулярно-генетичний і клітинний рівні організації життя
1.2.2. Структурно-хімічна і функціональна організація еукаріотичних клітин
1.2.2.7. Організація потоків речовин і енергії у клітині
У клітині постійно здійснюється потік речовин і енергії. Суть потоку речовин полягає в безперервному надходженні у клітину органічних і неорганічних сполук і виведенні кінцевих продуктів метаболізму. Потік енергії – це сукупність реакцій розщеплення органічних
Енергетичний обмін відбувається в декілька етапів: підготовчий, безкисневий і кисневий.
На підготовчому етапі за допомогою травних ферментів великі органічні молекули розщеплюються на мономери: білки – до амінокислот, жири – до гліцерину та жирних кислот, полісахариди – до моносахаридів, нуклеїнові кислоти – до нуклеотидів. Енергія, яка при цьому вивільняється, розсіюється у вигляді тепла.
Безкисневий (анаеробний) етап енергетичного обміну відбувається
Під час гліколізу виділяється близько 200 кДж енергії. Частина її (близько 80 кДж) витрачається на синтез двох молекул АТФ, а решта (приблизно 120 кДж) – розсіюється у вигляді тепла. Незважаючи на низьку ефективність, гліколіз має надзвичайно велике фізіологічне значення. Завдяки йому організм може отримувати енергію в умовах дефіциту кисню, а його кінцеві продукти (піровиноградна та молочна кислоти) зазнають подальшого ферментативного перетворення в аеробних умовах.
Кисневий (аеробний) етап енергетичного обміну можливий лише в аеробних умовах (за наявності кисню), коли органічні сполуки, що утворилися на безкисневому етапі, окиснюються в клітинах до кінцевих продуктів – СО2 та Н2О. Окиснення сполук пов’язане з відщепленням від них водню, який передається за допомогою особливих біологічно активних речовин-переносників до молекулярного кисню, з утворенням молекули води. Цей процес називають тканинним диханням. Він відбувається в мітохондріях і супроводжується виділенням великої кількості енергії та акумуляцією її в макроергічних зв’язках молекул АТФ (окиснювальне фосфорилування). Сумарне рівняння аеробного дихання має такий вигляд:
Таким чином, на кисневому етапі утворюється у вісімнадцять разів більше АТФ, ніж на безкисневому.
Універсальною речовиною, яка накопичує енергію в процесі енергетичного обміну, є аденозинтрифосфорна кислота (АТФ). Молекула АТФ – це нуклеотид, який складається із залишків азотистої основи (аденіну), вуглеводу (рибози) та трьох залишків фосфорної кислоти.
Якщо під дією ферменту відщеплюється один залишок фосфорної кислоти, АТФ перетворюється на аденозиндифосфат (АДФ) з вивільненням близько 40 кДж енергії. Коли від молекули АТФ відщеплюються два залишки фосфорної кислоти, утворюється аденозинмонофосфат (АМФ), при цьому вивільняється близько 80 кДж енергії. Молекула АМФ також може розщеплюватися.
Отже, під час розщеплення АТФ виділяється велика кількість енергії, яка використовується для синтезу необхідних організму сполук, підтримання певної температури тіла тощо. З іншого боку, частина енергії, що вивільняється, витрачається на синтез АТФ із АДФ чи АМФ і молекул фосфорної кислоти, які зв’язуються макроергічними зв’язками (виникають між залишками фосфорної кислоти в молекулах АДФ або АТФ). Таким чином, молекули АТФ є універсальним хімічним акумулятором енергії у клітинах. Хімічна природа макроергічних зв’язків остаточно ще не з’ясована.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...