banner nabor s

 «Биология отрицает законы математики: при делении происходит умножение» Валерий Красовский

Компоненты, модули, шаблоны и другие Расширения Joomla

Диссимиляция

Энергетический обмен – это совокупность химических реакций постепенного распада органических соединений, сопровождающихся высвобождением энергии, часть которой расходуется на синтез АТФ. Процессы расщепления органических соединений у аэробных организмов происходят в три этапа, каждый из которых сопровождается несколькими ферментативными реакциями.

podskazka21 11 26

podskazka21 11 26 2

Первый этап подготовительный. В желудочно-кишечном тракте многоклеточных организмов он осуществляется пищеварительными ферментами. У одноклеточных – ферментами лизосом. На первом этапе происходит расщепление белков до аминокислот, жиров до глицерина и жирных кислот, полисахаридов до моносахаридов, нуклеиновых кислот до нуклеотидов. Этот процесс называется пищеварением.

Второй этап – бескислородный (гликолиз, анаэробный). Его биологический смысл заключается в начале постепенного расщепления и окисления глюкозы с накоплением энергии в виде 2 молекул АТФ. Гликолиз происходит в цитоплазме клеток.

Глюкоза претерпевает ряд последовательных превращений. Вначале одна ее молекула изомеризуется, фосфорилизуется (активируется двумя молекулами АТФ), превращаясь во фруктозодифосфат, который далее распадается на два триозофосфата (глицерофосфат). Триозы окисляются, теряя два атома водорода, которые соединяются с переносчиком водорода НАД+ (никотинамидадениндинуклеотид). Он является таким же переносчиком водорода, как и НАДФ+, но участвует в реакциях энергетического обмена. Восстановленные молекулы НАД*2Н в дальнейшем поступают в митохондрии, Где окисляются, отдавая водород.

Таким образом, гликолиз состоит из нескольких последовательных реакций превращения молекулы глюкозы в две молекулы пировиноградной кислоты (пирувата, ПВК) и две молекулы АТФ, в виде которой запасается часть энергии, выделившейся при гликолизе:
С6Н12O6 + 2АДФ + 2Ф → 2С3Н4O3 + 2АТФ. Остальная энергия рассеивается в виде тепла.

В клетках дрожжей и растений (при недостатке кислорода) пируват распадается на этиловый спирт и углекислый газ. Этот процесс называется спиртовым брожением.

В некоторых случаях при отсутствии кислорода, из двух молекул ПВК, образуется 2 молекулы молочной кислоты3Н6О3).

Энергии, накопленной при гликолизе, слишком мало для организмов, использующих кислород для своего дыхания. Вот почему в мышцах животных, в том числе и у человека, при больших нагрузках и нехватке кислорода образуется молочная кислота (С3Н6O3), которая накапливается в виде лактата. Появляется боль в мышцах. У нетренированных людей это происходит быстрее, чем у людей тренированных.

Третий этап – кислородный (аэробный), состоящий из двух последовательных процессов – цикла Кребса (цикл трикарбоновых кислот) (протекает в матриксе митохондрий), названного по имени Нобелевского лауреата Ганса Кребса, и окислительного фосфорилирования (происходит на мембранах крист митохондрий).

Смысл аэробного этапа заключается в том, что при кислородном дыхании пируват окисляется до окончательных продуктов – углекислого газа и воды, а энергия, выделяющаяся при окислении, запасается в виде 36 молекул АТФ. Эта энергия распада органических соединений обеспечивает реакции их синтеза в пластическом обмене. Кислородный этап возник после накопления в атмосфере достаточного количества молекулярного кислорода и появления аэробных организмов.

ПВК соединяется с коферментом А (КоА), образуя ацетил-кофермент А. Ацетил-КоА вступает в цикл ферментативных реакций, соединяясь с щавелевоуксусной кислотой и образуя при этом лимонную кислоту. Лимонная кислота окисляется, теряя атомы водорода и электроны, присоединяемые переносчиками НАД+ и ФАД+, и образуя СО2. Высвобождающаяся энергия используется для синтеза двух молекул АТФ.

Щавелевоуксусная кислота, образовавшаяса в результате реакций, вновь вступает в цикл, соединяясь с новой молекулой ацетил-КоА.

Окислительное фосфорилирование или клеточное дыхание происходит, на внутренних мембранах митохондрий, в которые встроены молекулы-переносчики электронов.

Цепь переноса электронов (дыхательная цепь) состоит из коферментов и белковых пигментов, расположенных на внутренней мембране митохондрий. Протоны Н+ от НАД*2Н и ФАД*2Н транспортируются в наружной мембране через протонную помпу (особый белок в мембране) Протоны Н+ накапливаются в пространстве между наружной и внутренней мембранами (Н+-резервуар). Энергия протонов при перемещении их обратно вовнутрь сквозь протонные каналы в мембране используется ферментом АТФазой для синтеза АТФ из АДФ. Внутри митохондрий Н+ соединяются с О2 и электронами, образуя Н2О.

Просмотров: 3443