Энергетобмен . Кислородный этап.
Энергетический обмен(катаболизм)- это совокупность реакций расщепления, которые обеспечивают распад сложных органических соединений, сопровождается высвобождением энергии.
От энергетического обмена часть энергии, которая выделяется лед расщеплении органических соединений, рассеивается в виде тепла, а часть - запасается в связях АТФ. Энергетический обмен - это сложный и многоступенчатый упорядоченный процесс. В целом можно выделить в нем три этапа образования энергии: Подготовительный этап,бескислородный,кислородный.
Кислородное дыхание - этап аэробного дыхания или кислородного, расщепления, который проходит на складках внутренней мембраны митоходрий - кристах. На этом этапе вещества предыдущего этапа расщепляются до конечных продуктов распада - воды и углекислого газа. В результате расщепления двух молекул молочной кислоты образуются 36 молекул АТФ. Основное условие нормального течения кислородного расщепления - целостность митохондриальных мембран. Кислородное дыхание — основной этап в обеспечении клетки кислородом. Он в 20 раз эффективнее бескислородного этапа. Кислородная стадия -названа так за участие кислорода в окислении органических веществ.
Суммарное уравнение кислородного расщепления:
2С3Н603 + 602 + 36H3PО4 + 36АДФ -> 6CO2 + 38Н2О + 36АТФ
Кислородное дыхание-Заключается в полном расщеплении пировиноградной кислоты, происходит в митохондриях и при обязательном присутствии кислорода. Кислородная стадия сопровождается освобождением энергии. Так, при расщеплении одной грамм-молекулы глюкозы освобождается 635 000 кал. Организмы, которые могут жить лишь в среде, содержащей кислород, называют аэробами
Пластический обмен в животной клетке
Совокупность реакций биологического синтеза называется пластическим обменом.
Фотосинтез и биосинтез белков — примеры пластического обмена.
Значение пластического обмена:
1. обеспечение клетки строительным материалом для создания клеточных структур;
2. обеспечение клетки органическими веществами, которые используются в энергетическом обмене.
СИНТЕЗ БЕЛКА
Синтез белковых молекул происходит в цитоплазме. Мономерами белков являются аминокислоты. Белки синтезируются по матричному принципу, т.е. существует особая матричная молекула, в которой закодирована последовательность аминокислот в белке. В роли такой молекулы выступает информационная, или матричная РНК (сокращенно иРНК или мРНК).
Синтез и процессинг белка включает в себя следующие стадии:
1. Трансляция - создание полипептидной цепи
2. Фолдинг - формирование определенной трехмерной структуры полипептида
3. Химическая модификация
4. Транспорт к месту назначения
В ходе трансляциипоследовательность нуклеотидных триплетов иРНК приводятся в соответствие последовательности аминокислот в пептидной цепочке с помощью особых органелл - рибосом, состоящих из 2 субъединиц, в каждой из которых имеется белковая и рибонуклеотидная часть. Молекулами, доставляющими аминокислоты к рибосомам, являются транспортные РНК. На одном из участков тРНК имеется триплет нуклеотидов, называемый антикодоном. В случае, если антикодон тРНК комплементарно связывается с кодоном иРНК, который в данный момент считывается рибосомой, тРНК входит в рибосому, и активный центр в большой субъединице рибосомы переносит аминокислоту с тРНК на растущую пептидную цепь.
Стоит отметить, что синтез белка требует от клетки больших энергетических затрат.
СИНТЕЗ УГЛЕВОДОВ
Глюконеогенез - это процесс синтеза глюкозы из неуглеводных соединений, например, из пирувата. Реакции глюконеогенеза у человека происходят в клетках печени, почек и эпителия тонкого кишечника. Большая часть реакций глюконеогенеза представляет собой обращение реакций гликолиза (энергетический обмен), и осуществляются в цитозоле, однако несколько ключевых стадий данного метаболического пути являются "обходными" по отношению к гликолизу, и протекают в митохондриях и эндоплазматической сети.
Гликогеногенез - это процесс синтеза гликогена из глюкозы. Реакции гликогеногенеза осуществляются в клетках мышечной ткани и в клетках печени, протекают в цитозоле. На первой стадии молекула глюкозы фосфорилируется до глюкозо-6-фосфата за счет энергии 1 молекулы АТФ. Далее фосфатная группа в молекуле глюкозофосфата переносится с шестого на первый атом углерода (глюкозо-1-фосфат). Ключевая реакция гликогеногенеза - это т.н. активация глюкозы путем переноса глюкозо-1-фосфата на УТФ, в результате чего образуется молекула УДФ-глюкозы. Таким образом, на этом этапе затрачивается энергия ещё 2 макроэргических связей (УТФ гидролизуется до УМФ и пирофосфата, а далее УМФ и глюкозофосфат образуют УДФ-глюкозу). Подобная энергозатратность на первый взгляд кажется избыточной, однако большая разница энергий реагентов и продуктов реакции обеспечивает её необратимость в условиях живой клетки.
Наконец, на последнем этапе гликогеногенеза УДФ-глюкоза с помощью фермента гликогенсинтазыполимеризуется в гликоген (УДФ при этом диссоциирует от моносахаридов).
Таким образом, на добавление к молекуле гликогена 1 молекулы глюкозы клетка затрачивает 3 макроэргические связи. Однако частично такая энергопотеря компенсируется тем, что при распаде гликогена выделяется не глюкоза, а глюкозофосфат, т.е. снижаются затраты на активацию глюкозы для гликолиза, и с 1 молекулы глюкозы, полученной из гликогена, в ходе гликолиза регенерируется не 2, а 3 молекулы АТФ.
Синтез жирных кислот осуществляется в цитоплазме жировой ткани. Данный многостадийный процесс катализируется единым полиферментным комплексом, состоящим из многих белковых субъединиц. Синтез жирных кислот представляет собой циклический процесс, в ходе каждого цикла молекула жирной кислоты удлиняется на 2 углеродных атома.
Синтез нуклеотидов осуществляется в цитоплазме всех активных клеток организма. Это сложный и многоэтапный процесс, в ходе которого из нециклических молекул и ионов (аминокислоты, гидрокарбонат-ион) образуются гетероциклические азотистые основания.