Метаболизм

Процесс потребления энергии и вещества называется питанием. Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессы обмена веществ (метаболизма).

Метаболизм – совокупность взаимосвязанных процессов, включающих разнообразные химические превращения веществ в организме. Включает реакции синтеза и реакции расщепления веществ.

Пластический обмен (анаболизм, ассимиляция) – совокупность реакции синтеза. Осуществляется с потреблением энергии, полученной в результате расщепления АТФ.

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) – совокупность реакции расщепления. Сопровождается выделением энергии, которая частично тратится на синтез АТФ.

Процессы пластического и энергетического обмена неразрывно связаны между собой. Все синтетические процессы нуждаются в энергии, поставляемой в ходе реакций диссимиляции. Сами же реакции расщепления протекают лишь при участии ферментов и других факторов, которые синтезируются в процессе ассимиляции.

I. Энергетический обмен – совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии. Энергетический обмен - единственный источник энергии у гетеротрофов; автотрофы используют его при невозможности осуществления фото- или хемосинтеза.

Протекает в два (анаэробы и аэробы при недостатке О₂) или в три (аэробы) этапа:

1.Подготовительный этап - ферментативное расщепление органических соединений пищи или запасных веществ.

Осуществляется в пищеварительной системе или лизосомах.

Выделяющаяся при этом энергия рассеивается в виде тепла (АТФ не синтезируется).

2. Неполное окисление - дальнейшее расщепление органических веществ, образовавшихся на подготовительном этапе.

Осуществляется в цитоплазме клеток, в присутствии кислорода не нуждается.

Основным источником энергии в клетке является глюкоза. Поэтому мы рассмотрим гликолиз -неполное бескислородное расщепление глюкозы.

Гликолиз – многоступенчатый процесс, в ходе которого глюкоза расщепляется до:

Атомы Н транспортируются специальными переносчиками – нуклеотидами НАД⁺, НАДФ⁺, ФАД, ФМН.

НАД⁺, НАДФ⁺ присоединяют по одному, а ФАД, ФМН по 2 атома Н.

При расщеплении 1 молекулы глюкозы выделяется энергия, которая запасается в виде 2 молекул АТФ.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Пировиноградная кислота (возможные пути) →

→В клетках дрожжей и растений при недостатке О₂ восстанавливается до этилового спирта (спиртовое брожение).

→ У ряда бактерий и в клетках животных при недостатке О₂ восстанавливается до молочной кислоты (молочно-кислое брожение).

→В клетках аэробов при свободном доступе О₂ подвергается дальнейшему расщеплению (полное окисление).

3. Полное окисление протекает в митохондрияхпри обязательном участии О₂, представляет собой многоступенчатый ферментативный процесс расщепления ПВК.

При расщеплении 2 молекул ПВК, выделяется энергия, достаточная для синтеза 36 АТФ.

Включает этапы:

а) ПВК (С₃Н₄О₃) расщепляется до:

б) Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот) – цепь последовательных реакций, в ходе которых

происходит расщепление ацетил-кофермента А:

Выделенной энергии хватает на синтез 2 молекул АТФ