Енергетичний обмін у клітині (дисиміляція)

Енергетичний обмін – це сукупність хімічних реакцій поступового розпаду органічних сполук, що супроводжуються вивільненням енергії, частина якої витрачається на синтез АТФ.

Процеси розщеплення органічних сполук у аеробних організмів відбуваються в три етапи, кожен з яких супроводжується декількома ферментативними реакціями.

Перший етап – підготовчий

У шлунково-кишковому тракті багатоклітинних організмів він здійснюється травними ферментами. У одноклітинних – ферментами лізосом. На першому етапі відбувається розщеплення:

  • білків до амінокислот;
  • жирів до гліцерину і жирних кислот;
  • полісахаридів до моносахаридів;
  • нуклеїнових кислот до нуклеотидів.

Цей процес називається травленням.

Другий етап – безкисневий (гліколіз)

Його біологічний сенс полягає в початок поступового розщеплення і окислення глюкози з накопиченням енергії у вигляді 2 молекул АТФ. Гліколіз відбувається в цитоплазмі клітин. Він складається з декількох послідовних реакцій перетворення молекули глюкози в дві молекули піровиноградної кислоти (пірувату) і дві молекули АТФ, у вигляді якої запасається частина енергії, що виділилася при гліколізі:

С6Н12O6 + 2АДФ + 2Ф = 2С3Н4O3 + 2АТФ.

Решта енергія розсіюється у вигляді тепла.

У клітинах дріжджів і рослин (при нестачі кисню) піруват розпадається на етиловий спирт і вуглекислий газ. Цей процес називається спиртовим бродінням.

Енергії, накопиченої при гліколізі, занадто мало для організмів, що використовують кисень для свого подиху. Ось чому в м’язах тварин, у тому числі і у людини, при великих навантаженнях і нестачі кисню утворюється молочна кислота (С3Н6O3), яка накопичується у вигляді лактату. З’являється біль у м’язах. У нетренованих людей це відбувається швидше, ніж у людей тренованих.

Третій етап – кисневий

Він складається з двох послідовних процесів – циклу Кребса, названого на ім’я Нобелівського лауреата Ганса Кребса, і окисного фосфорилювання. Його зміст полягає в тому, що при кисневому диханні піруват окислюється до остаточних продуктів – вуглекислого газу і води, а енергія, що виділяється при окисленні, запасається у вигляді 36 молекул АТФ. (34 молекули в циклі Кребса і 2 молекули в ході окисного фосфорилювання).

Ця енергія розпаду органічних сполук забезпечує реакції їх синтезу в пластичному обміні. Кисневий етап виник після накопичення в атмосфері достатньої кількості молекулярного кисню і появи аеробних організмів.

Окисне фосфорилювання або клітинне дихання відбувається, на внутрішніх мембранах мітохондрій, в які вбудовані молекули-переносники електронів.

У ході цієї стадії звільняється велика частина метаболічної енергії.

Молекули-переносники транспортують електрони до молекулярного кисню. Частина енергії розсіюється у вигляді тепла, а частина витрачається на утворення АТФ.

Сумарна реакція енергетичного обміну:

С6Н12O6 + 6O2 = 6СO2 + 6Н2O + 38АТФ.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Які функції ядра клітини