Енергетичний обмін

Енергетичний обмін організмів здійснюється у три послідовних етапи:

а) підготовчий;

б) безкисневий;

в) кисневий.

Підготовчий етап здійснюється у цитоплазмі клітин одноклітинних організмів та у шлунково-кишковому тракті багатоклітинних організмів. Молекули білків, жирів, вуглеводів розщеплюються за участю ферментів на простіші сполуки: білки на амінокислоти, жири на гліцерол і жирні кислоти, вуглеводи на моносахариди, нуклеїнові кислоти на нуклеотиди. Енергія розсіюється у вигляді теплоти.

Безкисневий етап — ферментативне розщеплення простих органічних сполук у клітинах. Прикладом такого процесу є гліколіз (від грец. glykys — солодкий іlysis — розпад) — багатоступінчасте безкисневе розщеплення глюкози на дві молекули піровиноградної (С3Н4О3) або молочної кислоти (С3Н6О3) у м’язових клітинах:

У процесі розпаду глюкози беруть участь 13 різних ферментів. Під час гліколізу виділяється 200 кДж енергії. 84 кДж використовується на синтез 2-х молекул АТФ, а решта (116 кДж) використовується у вигляді теплоти. Значення гліколізу: організм дістає енергію в умовах дефіциту кисню.

Спиртове бродіння — тип перетворення глюкози, коли вона розпадається на дві молекули етилового спирту (С2Н5ОН). та дві молекули вуглекислого газу (СО2):

Молочнокисле (молочне) бродіння — вид безкисневого бродіння.

Кисневий (аеробний) етап здійснюється на мембранах мітохондрій. Важливе місце в аеробному енергетичному обміні належить циклу Кребса, названому так на честь англійського біохіміка X. Кребса, який відкрив цей процес у 1937 р. На початку циклу піровиноградна кислота реагує з щавлевооцтовою, утворюючи лимонну кислоту. Остання через низку послідовних реакцій перетворюється на інші кислоти. Внаслідок таких перетворень відтворюється щавлевооцтова кислота, яка знову реагує з піровиноградною, і цикл повторюється. У кожному циклі Кребса утворюється одна молекула АТФ. Крім того, в ході біохімічних реакцій циклу від органічних кислот відщеплюються атоми Гідрогену. Ці атоми відновлюють певні сполуки.

Дві молекули молочної кислоти розщеплюються за участю АДФ і фосфорної кислоти. Енергія від розпаду 2-х молекул молочної кислоти використовується для синтезу 36 молекул АТФ.

Процес кисневого розщеплення описується рівнянням:

Решта енергії розсіюється у вигляді тепла, 55 % перетворюється в енергію хімічних зв’язків АТФ. Це процес дихання. Процеси надходження в організм із зовнішнього середовища кисню, використання його клітинами і тканинами для окислення органічних речовин і виділення з організму вуглекислого газу називається диханням. Сумарне рівняння повного розщеплення глюкози записується так:

Завершується енергетичний обмін виведенням кінцевих продуктів з організму.