Отримання енергії за допомогою каталізу

Життя можлива за рахунок використання хімічної і світлової енергії. Автотрофні рослини синтезують глюкозу за допомогою сонячного світла з води і вуглекислого газу. Багато бактерії живуть за рахунок хемосинтезу – процесу окислення неорганічних речовин, використовуючи сірчані, азотні, вуглецеві сполуки. Гриби і тварини отримують енергію і матерію для синтезу, споживаючи створені рослинами цукру і інші органічні сполуки. Деякі організми можуть мати змішані види харчування і бути міксотрофів – Евглена, росичка.

Дуже важлива роль ферментів – вони прискорюють хімічні реакції до необхідних для підтримки життєдіяльності швидкостей, в сотні тисяч разів. Без них життя неможливе, через низькі швидкості хімічних реакцій. Ферменти мають білкову структуру, кожен є каталізатором одного виду реакцій. Властивості ферментів визначаються їх структурою – в молекулі білка-ферменту є активний центр, який взаємодіє з цільовими хімічними речовинами.

Рівень активності ферментів визначається різними параметрами:

  • Температурою. З її зростанням активність підвищується.
  • Кислотністю середовища. Для роботи здебільшого ферментів необхідна нейтральне середовище, кисла – краща для травлення ссавців, лужна – для ферментів секрету підшлункової залози.
  • Кількістю субстрату.

Назви білків-ферментів закінчуються на -аза.

Особливістю енергетичного обміну, характерною для аеробних організмів є його поетапне проходження. Виділяється три етапи:

  • Підготовчий. Це травлення, що відбувається в травних вакуолях лізосом найпростіших, в шлунково-кишковому тракті у багатоклітинних. Функціонально – це процес розкладання макромолекул на мономери.
  • Гліколіз. Відбувається в цитоплазмі. Це бескислородное перетворення глюкози з її окисленням. Відбувається кілька каскадних хімічних реакцій. В їх результаті з глюкози виходить 2 молекули піровиноградної кислоти (пірувату) і 2 молекули АТФ. Частково виділяється в ході реакцій енергія запасається назад в АТФ, частина її – у вигляді тепла розсіюється в простір.
  • Кисневий етап. Це – каскадний двуступенчатий процес: цикл Кребса з подальшим окислювальним фосфорилюванням (диханням). Піруват на цьому етапі перетворюється на вуглекислий газ і воду з утворенням 34 молекул АТФ, а потім утворенням ще 2 при диханні. З хімічної точки зору енергетичний обмін виглядає як: С6Н12O6 + 6O2 = 6СO2 + 6Н2O + 38АТФ.
Посилання на основну публікацію