Значение АТФ в энергетическом обмене

Энергия, высвобождающая при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме высокоэнергетических соединений, как правило, в форме аденозинтрифосфата (АТФ) . По своей химической природе АТФ относится к мононуклеотидам и состоит из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. Энергия, высвобождающаяся при гидролизе АТФ, используется клеткой для совершения всех видов работы. Значительные количества энергии расходуются на биологические синтезы. АТФ является универсальным источником энергообеспечения клетки. Запас АТФ в клетке ограничен и пополняется благодаря процессу фосфорилирования, происходящему с разной интенсивностью при дыхании, брожении и фотосинтезе.

Фотосинтез и его биологическая роль.

Фотосинтез – процесс синтеза органических соединений из неорганических, идущий за счёт энергии солнечного излучения. Фотосинтез это сложный процесс. Фотосинтез является основным источником биологической энергии, фотосинтезирующие автотрофы используют её для синтеза органических веществ из неорганических, гетеротрофы существуют за счёт энергии, запасённой автотрофами в виде химических связей, высвобождая её в процессах дыхания и брожения. Энергия, получаемая человечеством при сжигании ископаемого топлива (уголь, нефть, природный газ, торф), также является запасённой в процессе фотосинтеза.

Фотосинтез является главным входом неорганического углерода в биологический цикл. Весь свободный кислород атмосферы — биогенного происхождения и является побочным продуктом фотосинтеза. Формирование окислительной атмосферы (кислородная катастрофа) полностью изменило состояние земной поверхности, сделало возможным появление дыхания, а в дальнейшем, после образования озонового слоя, позволило жизни выйти на сушу.

Суммарное уравнение реакции фотосинтеза:

6СО₂+ 6Н₂О → С₆Н₁₂О₆+ 6О₂

Фазы фотосинтеза, их характеристика.

Осуществляется организмами, клетки которых содержат специальные фотосинтезирующие пигменты(растения, бурые и диатомовые водоросли и др.). Центральная роль в нём принадлежит пигменту хлорофиллу, находящемуся в специальных органоидах растительных клеток– хлоропластах. Хлорофилл– органическое вещество, которое преобразует энергию солнечного света в энергию химических связей. Фотосинтез делает энергию и углерод доступными для живых организмов и обеспечивает образование кислорода, наличие которого в атмосфере является необходимым для всех аэробных форм жизни.

Фотосинтез включает две фазы: световую и темновую.

Световая фаза. Начинается с освещения хлоропласта видимым светом. Фотон света попав в молекулу хлорофилла приводит её в возбуждённое состояние. Энергия солнечного излучения инициирует три процесса:

1. Образование молекулярного кислорода в результате разложения воды;

2. Синтез АТФ (фотофосфорилирование);

3. Образование атомарного водорода.

4. Востановление НАДФ⁺ в НАДФН.

В результате данной фазы происходит образование О₂.

Темновая фаза (цикл Кальвина). В строму хлоропласта поступают из световой фазы НАДФН, АТФ и из атмосферы СО₂, протекает Цикл Кельвина, в результате синтезируется глюкоза.

Биологическая роль белков, липидов, полисахаридов и воды в обмене веществ и энергии.

Белки - высокомолекулярные органические соединения, биополимеры, построенные из 20 видов L-аминокислотных остатков, соединенных в определенной последовательности в длинные цепи. Для обеспечения жизнедеятельности клетки исключительно важное значение имеет каталитическая, или ферментативная, роль белков. Биологические катализаторы, или ферменты – это вещества белковой природы, ускоряющие химические реакции в десятки и сотни тысяч раз. Транспортная функция белков заключается в присоединении химических элементов (например, кислорода) или биологически активных веществ (гормонов) и переносе их к различным тканям и органам тела.

Белки служат также источником энергии в клетке, т. е. выполняют энергетическую функцию. При полном расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.

Жиры - органические соединения, в основном сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот (триглицериды); относятся к липидам. Один из основных компонентов клеток и тканей живых организмов. Источник энергии в организме; при расщеплении 1 г липидов выделяется 38,9 кДж энергии.

Углеводы – обширная группа природных органических соединений, химическая структура которых часто отвечает общей формуле Cm(H2O)n. Углеводы играют роль основного источника энергии в клетке. В процессе окисления 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж энергии. Крахмал у растений и гликоген у животных, откладываясь в клетках, служит энергетическим резервом.

Вода – среда жизненных процессов, «универсальный растворитель». В целом концентрация воды в клетках прямо пропорциональна интенсивности обмена веществ.

1.5. Тема: "Закономерности существования клеток во времени"