Основы цитологии. Энергетический обмен в клетке

Основы цитологии. Энергетический обмен в клетке.

Понятие энергетического обмена в клетке. Энергетический обмен — совокупность реакций окисления органических веществ в клетке, синтеза молекул АТФ за счет освобождаемой энергии. Освобождаемая в процессе диссимиляции энергия идёт на синтез АТФ и АДФ. В зависимости от специфики организма и условий его обитания энергетический обмен может проходить в два (у анаэробов) и в три (в аэробов) этапа.

Схема стадий энергетического обмена. Сложные углеводы (гликоген C6H11O5). Простые углеводы (глюкоза C6H12O6). Молочная кислота C3H6O3. Подготовительный этап. Бескислородный этап (гликолиз, иногда спиртовое брожение). Этап полного кислородного расщепления (клеточное дыхание). CO2. H2O.

Подготовительный этап. Заключается в ферментативном расщеплении сложных органических веществ до простых: белковые молекулы — до аминокислот, жиры — до глицерина и карбоновых кислот, углеводы — до глюкозы, нуклеиновые кислоты — до нуклеотидов. Распад высокомолекулярных органических соединений осуществляется или ферментами желудочно-кишечного тракта или ферментами лизосом. Вся высвобождающаяся при этом энергия рассеивается в виде тепла. Образовавшиеся небольшие органические молекулы могут быть использованы в качестве «строительного материала» или могут подвергаться дальнейшему расщеплению. Белковые молекулы. Аминокислоты. Жиры. Глицерин и карбоновые кислоты. Углеводы. Глюкоза. Нуклеиновые кислоты. Нуклеотиды.

Бескислородный этап. Гликолиз. Этот этап заключается в дальнейшем расщеплении органических веществ, образовавшихся во время подготовительного этапа, происходит в цитоплазме клетки и в присутствии кислорода не нуждается. Главным источником энергии в клетке является глюкоза. Процесс бескислородного неполного расщепления глюкозы — гликолиз. При гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется до двух молекул пировиноградной кислоты (ПВК). Из АДФ синтезируется АТФ. Однако процесс идёт с небольшим выделением энергии (1 М глюкозы – 200 кДж). C6H1206 + 2H3PO4 + 2АДФ 2C3H603 + 2АТФ + 2H20. Уравнение гликолиза:

Бескислородный этап. Спиртовое брожение. В большинстве растительных клеток, а также в клетках некоторых грибов (например, дрожжей) вместо гликолиза происходит спиртовое брожение: молекула глюкозы в анаэробных условиях превращается в этиловый спирт и углекислый газ. Уравнение спиртового брожения: C6H1206 + 2H3PO4 + 2АДФ 2C2H50H + 2CO2 + 2АТФ + 2H20.

Клеточное дыхание. Заключается в полном расщеплении пировиноградной кислоты, происходит в митохондриях и при обязательном присутствии кислорода. Присущ только аэробам. Идёт с большим выделением энергии. В этом процессе органические вещества, образовавшиеся в ходе второго этапа при бескислородном расщепление и содержащие большие запасы химической энергии, окисляются до углекислого газа и воды. 2C3H603 + 6O2 + 36АДФ + 36H3P04 6CO2 + 42H2O + 36АТФ. Уравнение клеточного дыхания:

Суммарное уравнение энергетического обмена в клетке на примере глюкозы. C6H1206 + 6O2 + 38АДФ + 38H3P04 6CO2 + 44H2O + 38АТФ.