Энергообмен клеточки (СРОЧНООО)

АТФ обеспечивает энергией все функции клеточки: механическую работу, биосинтезвеществ, разделенье и т, д. В среднем содержание АТФ в клетке сочиняет около 0,05% ее массы, но в тех клетках, где издержки АТФ велики (например, в клетках печени, поперечно-полосатых мускул), ее содержание может доходить до 0,5%. Синтез АТФ в клеточках происходит главным образом в митохондриях. Как вы помните (см. 1.7), на синтез 1 моля АТФ из АДФ нужно затратить 40 кДж.

Энергетический размен в клеточке подразделяют на три этапа. Первый шаг предварительный. Во время него крупные пищевые полимерные молекулы распадаются на более маленькие куски. Полисахариды распадаются на ди- и моносахариды, белки  до аминокислот, жиры до глицерина и жирных кислот. В ходе этих перевоплощений энергии выделяется малюсенько, она рассеивается в виде тепла, и АТФ не образуется.

2-ой шаг неполное бескислородное расщепление веществ. На этом шаге вещества, образовавшиеся во время предварительного этапа, разлагаются при поддержки ферментов в отсутствие кислорода. Разберем этот шаг на образце гликолиза ферментативного расщепления глюкозы. Гликолиз происходит в животных клеточках и у неких микроорганизмов. Суммарно этот процесс можно представить в виде следующего уравнения:

С6Н12О6 + 2Н3Р04 + 2АДФ 2С3Н603 + 2АТФ + 2Н2О

Таким образом, при гликолизе из одной молекулы глюкозы образуются две молекулы трехуглеродной пировиноградной кислоты (С3Н4О3), которая во многих клетках, к примеру в мышечных, превращается в молочную кислоту (С3Н6О3), при этом высвободившейся при этом энергии достаточно для перевоплощения 2-ух молекул АДФ в две молекулы АТФ. Несмотря на кажущуюся простоту, гликолиз процесс многоступенчатый, насчитывающий более 10 стадий, катализируемых различными ферментами. Только 40% выделившейся энергии запасается клеточкой в виде АТФ, а другие 60% рассеиваются в виде тепла. Благодаря многостадийности гликолиза выделяющиеся маленькие порции тепла не успевают нагреть клеточку до опасного уровня. Гликолиз происходит в цитоплазме клеток.

У большинства растительных клеток и неких грибов 2-ой шаг энергетического обмена представлен спиртовым брожением:

С6Н12О6+2Н3РО4+2АДФ2С2Н5ОН +2С02 + 2АТФ + 2H2О

Исходные продукты спиртового брожения те же, что и у гликолиза, но в итоге образуется этиловый спирт, углекислый газ, вода и две молекулы АТФ. Есть такие мельчайшие организмы, которые разлагают глюкозу до ацетона, уксусной кислоты и других веществ, но в любом случае энергетическая прибыль клеточки сочиняет две молекулы АТФ.

3-ий этап энергетического размена полное кислородное расщепление, или клеточное дыхание. При этом вещества, образовавшиеся на втором шаге, разрушаются до конечных продуктов СО2 и Н2О. Этот этап можно представить для себя в последующем виде:

2С3Н6О3 + 6О2 + 36Н3РО4 + 36 АДФ 6СО2 + 42 Н2О + 36АТФ.

Таким образом, окисление двух молекул трехуглеродной кислоты, образовавшихся при ферментативном расщеплении глюкозы до СО2 и Н2О, приводит к выделению великого количества энергии, достаточного для образования 36 молекул АТФ. Клеточное дыхание происходит на кристах митохондрий. Коэффициент полезного действия этого процесса выше, чем у гликолиза, и составляет предположительно 55% . В результате полного расщепления одной молекулы глюкозы появляется 38 молекул АТФ.

Для получения энергии в клеточках, кроме глюкозы, могут быть применены и иные вещества: липиды, белки. Но водящая роль в энергетическом размене у большинства организмов принадлежит сахарам.Энергетический размен

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии. Энергия, освобождающаяся при распаде органических веществ, не сходу употребляется клеточкой, а запасается в форме АТФ и иных высокоэнергетических соединений. АТФ универсальный источник энергообеспечения клеточки. Синтез АТФ происходит в клеточках всех организмов в процессе фосфорилирования присоединения неорганического фосфата к АДФ.

У аэробных организмов (живущих в кислородной среде) выделяют три шага энергетического размена: подготовительный, бескислородное окисление и кислородное окисление; у анаэробных организмов (живущих в бескислородной среде) и аэробных при недостатке кислорода два шага: предварительный, бескислородное окисление.