Обмен веществ и превращение энергии. Энергетический обмен

Вопрос 1. Что такое диссимиляция? Перечислите ее этапы.

Диссимиляция, или энергетический обмен, – это совокупность реакций расщепления высокомолекулярных соединений, которые сопровождаются выделением и запасанием энергии.

Диссимиляция у аэробных (кислорододышащих) организмов происходит в три этапа:

подготовительный – расщепление высокомолекулярных соединений до низкомолекулярных без запасания энергии; бескислородный – частичное бескислородное расщепление соединений, энергия запасается в виде АТФ; кислородный – окончательное расщепление органических веществ до углекислого газа и воды, энергия также запасается в виде АТФ.

Диссимиляция у анаэробных (не использующих кислород) организмов происходит в два этапа: подготовительный и бескислородный. В данном случае органические вещества расщепляются не полностью и энергии запасается гораздо меньше.

Вопрос 2. В чем заключается роль АТФ в обмене веществ в клетке?

АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) – нуклеотид, состоящий из азотистого основания (аденина), пятиуглеродного моносахарида (рибозы) и трех остатков фосфорной кислоты. Это универсальное, встречающееся в самых разных клетках макроэргическое соединение, в котором между остатками фосфорной кислоты присутствуют две высокоэнергетические связи. При разрыве такой связи отщепляется остаток фосфорной кислоты и высвобождается большое количество энергии (40 кДж/моль). При этом АТФ превращается в АДФ. Если произойдет отщепление второго остатка фосфорной кислоты, АДФ превратится в АМФ.

Все процессы в живых организмах, требующие затрат энергии, сопровождаются превращением молекул АТФ в АДФ (или даже в АМФ).

Вопрос 3. Какие структуры клетки осуществляют синтез АТФ?

В эукариотических клетках синтез основной массы АТФ из АДФ и фосфорной кислоты происходит в митохондриях и сопровождается поглощением (запасанием) энергии. В пластидах АТФ образуется как промежуточный продукт световой стадии фотосинтеза.

Вопрос 4. Расскажите об энергетическом обмене в клетке на примере расщепления глюкозы.

Энергетический обмен у аэробных организмов происходит в три этапа.

Подготовительный. В желудочно-кишечном тракте и лизосомах клеток под действием пищеварительных ферментов полисахариды расщепляются до моносахаридов, в частности до глюкозы. Выделяющаяся при этом энергия не запасается, а рассеивается в виде тепла.

Бескислородный. В результате гликолиза одна молекула глюкозы расщепляется до двух молекул пировиноградной кислоты:

C6Hi206 -> 2С3Н403

При этом 60% выделившейся энергии превращается в тепло, а 40% запасается в виде АТФ. При распаде одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ. Затем у анаэробных организмов происходит брожение – спиртовое (С2Н5ОН – этиловый спирт) или молочнокислое (С3Н603 – молочная кислота).

У аэробных организмов наступает третий этап энергетического обмена.

Кислородный. На этом этапе входящие в состав пировиноградной кислоты углерод и водород соединяются с кислородом с образованием углекислого газа и воды. При этом освобождается большое количество энергии, большая часть которой запасается в виде АТФ. При окислении двух молекул пировиноградной кислоты выделяется энергия, позволяющая образовать 36 молекул АТФ.

Процесс этот идет в митохондриях и делится на две многоступенчатые стадии (цикл Кребса и окислительное фосфорилирование).

Итоговое уравнение кислородного пути диссимиляции:

С6Н1206 + 6O2 + 38АДФ + 38Ф ->

-> 6СO2 + 6Н2O + 38АТФ.