Катаболическая система клетки

К катаболической системе клетки относятся: лизосомы, микротельца

(пероксисомы, глиоксисомы) и митохондрии.

5.1. Первичные лизосомы образуются в комплексе Гольджи. Они

представляют собой мелкие (0,2-1 мкм) округлые тельца, покрытые элемен-

тарной мембраной, и содержащие до 30-ти различных гидролитических

ферментов. При поступлении в цитоплазму эндосом происходит слияние их

с первичными лизосомами, ферменты которых активируются, и образуют

фагосомы (вторичные лизосомы), в них происходит расщепление сложных

органических соединений до более

простых (белков до аминокислот и т.д.).

Вторичные лизосомы, в которых не

завершен процесс переваривания назы-

ваются

остаточными

тельцами.

В

Рис. 5. Строение лизосомы

1 – матрикс, 2 – мембрана.

пероксисомах происходит окисление

аминокислот с образованием перекиси

водорода (Н₂О₂), которая участвует во

многих обменных реакциях, в том числе

и в неспецифической защите клетки от

паразитов. Пероксисомы образуются эн-

доплазматической сетью. В глиоксисо-

мах происходит превращение жиров в

углеводы. Они образуются в комплексе

Гольджи.

Рис. 6. Строение митохондрии.

1 – наружная мембрана, 2 – внутренняя

мембрана, 3 – матрикс, 4 – кристы, 5 -

рибосомы

5.2. Митохондрия имеет две мем-

браны - наружную и внутреннюю. Внут-

ренняя мембрана образует впячивания в

полость митохондрии, которые называ-

ются кристы. На кристах митохондрий

расположены сферические тельца на

ножках - АТФ-сомы. Между кристами

располагается матрикс, который содер-

жит автономную систему биосинтеза

Рис. 7. АТФ-сомы на кристах

Митохондрий

1 – внутренняя мембрана, 2 – АТФ-

сома

стероидных гормонов.

белка (кольцевые молекулы ДНК и рибо-

сомы). Основные функции митохондрий:

синтез АТФ, специфических белков и

5.3. Энергетический обмен, или диссимиляция, включает три этапа:

I – подготовительный;

II - бескислородный (анаэробный, гликолиз);

III – кислородный (аэробный).

Первичным источником энергии на Земле является Солнце. Его све-

товая энергия аккумулируется зелеными растениями в процессе фотосинтеза

в химических связях сложных органических соединений. Гетеротрофные ор-

ганизмы способны усваивать только этот вид энергии.

Подготовительный этап протекает в пищеварительной системе орга-

низмов и в лизосомах клеток и заключается в том, что сложные органи-

ческие соединения расщепляются до более простых: белки до аминокислот,

полисахариды до моносахаридов, жиры до глицерина и жирных кислот. Вы-

свобождающаяся энергия рассеивается в виде тепла.

Анаэробный этап протекает в цитоплазме клеток. При гликолизе мо-

носахариды, аминокислоты и жирные кислоты распадаются до пирови-

ноградной или молочной кислот. При анаэробном расщеплении 1 молекулы

глюкозы образуется 2 молекулы АТФ. В гликолизе участвует 10 ферментов

цитоплазмы.

Аэробный этап энергетического обмена протекает в митохондриях.

Образовавшаяся в процессе гликолиза пировиноградная кислота, со-

единяется с коферментом А и в таком виде (Ацетил КоА) поступает в мат-

рикс митохондрий. Митохондрии содержат 3 группы ферментов: цикла

Кребса (матрикс), тканевого дыхания (кристы) и окислительного фосфори-

лирования (АТФ-сомы). Ацетил Ко А поступает в цикл Кребса, ферменты

которого (дегидрогеназы) постепенно отщепляют от его молекулы атомы

водорода, образуя в итоге диоксид углерода. Диоксид углерода выделяется

из митохондрии. Атомы водорода расщепляются на протоны и электроны,

которые поступают в систему ферментов тканевого дыхания, где в процессе

перехода в электронтранспортной цепи (электронный каскад) накапливаются

по разные стороны мембран (протоны - на наружной, а электроны - на внут-

ренней поверхности). При достижении критического потенциала (около 200

мВ) протоны проходят через специальные каналы в АТФ-сомах, содержащие

ферменты окислительного фосфорилирования. В этот момент электроны от-

дают свою энергию для присоединения остатков фосфорной кислоты к АМФ

с образованием АДФ и к АДФ с образованием АТФ. Электроны, отдавшие

энергию, соединяются с протонами, образуя атомы водорода. Водород, со-

единяясь с кислородом, образует воду. Таким образом, конечным акцепто-

ром электронов является кислород.

При аэробном расщеплении одной молекулы глюкозы образуется 36

молекул АТФ и две молекулы - при анаэробном, всего 38 молекул АТФ. Ко-

эффициент полезного действия митохондрий достигает 60%.

Энергия, синтезированной в процессе энергетического обмена АТФ

используется:

1) для биосинтеза веществ (до 50%);

2) для транспортировки веществ (30-40%);

3) для механической работы (сокращения мышц);

4) для деления клеток;

5) рассеивается в виде тепла.